以下、本発明を適用した投影光学装置及びプロジェクタ装置について、図面を参照して説明する。
Hereinafter, a projection optical apparatus and a projector apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
尚、以下で説明する本発明を適用したプロジェクタ装置は、第１乃至第６の実施の形態で説明する投影光学装置（投影光学系）を有し、映像信号に対応させた光をこの投影光学装置により投影させることにより、入力された映像信号に応じた画像をスクリーン等の表示部に出力するものである。ここで、このプロジェクタ装置は、これを構成する投影光学系に、反射型液晶素子として反射型の液晶パネルを３枚用いてカラー画像表示を行う方式のものであり、所謂液晶プロジェクタである。また、第１乃至第６の実施の形態で説明する本発明を適用した投影光学装置は、反射型液晶素子を照明するとともに、反射型液晶素子に印加される映像信号に基づいて変調される光を投影出射するための各種光学部品からなる投影光学系を有し、反射型液晶素子により変調された光を合成して外部のスクリーン等に拡大投影等する装置である。
Note that a projector apparatus to which the present invention described below is applied has a projection optical apparatus (projection optical system) described in the first to sixth embodiments, and the light corresponding to the video signal is used as the projection optical system. By projecting by the apparatus, an image corresponding to the input video signal is output to a display unit such as a screen. Here, this projector device is a so-called liquid crystal projector that uses a projection optical system that constitutes the projector to display a color image using three reflective liquid crystal panels as reflective liquid crystal elements. The projection optical apparatus to which the present invention described in the first to sixth embodiments is applied illuminates the reflective liquid crystal element and is modulated based on the video signal applied to the reflective liquid crystal element. The apparatus has a projection optical system composed of various optical components for projecting and emitting light, and synthesizes the light modulated by the reflective liquid crystal element and enlarges and projects it on an external screen or the like.
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明を適用した投影光学装置の第１の実施の形態を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a projection optical apparatus to which the present invention is applied.
本発明を適用した投影光学装置１は、図１に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５００と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
As shown in FIG. 1, the projection optical apparatus 1 to which the present invention is applied has a light source 100, reflective liquid crystal panels 400 a, 400 b, 400 c as a plurality of reflective liquid crystal elements, and uniform light from the light source 100. Uniform illumination optical system 200 that illuminates one reflective liquid crystal panel, and light separated by the separating means provided in uniform illumination optical system 200 is incident on a reflective liquid crystal panel that is different from the one reflective liquid crystal panel described above. The light guiding means 500 that propagates in this way, the color synthesizing element 302 as a synthesizing means for synthesizing the light output from the plurality of reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, the light synthesized by the color synthesizing element 302 and the like A projection lens 600 is provided as projection means for projecting and projecting to the display unit.
光源１００は、光の３原色である赤色、緑色及び青色の光を含む白色光を発することができるようにされており、所謂放電ランプが用いられている。具体的には、光源１００は、発光部１０１とリフレクタ１０２とで構成されている。尚、光源１００として、放電ランプを用いるように構成したが、異なる波長の光を出射させる複数のＬＥＤ（発光ダイオード）又は半導体レーザ（レーザダイオード）等を組み合わせて用いるように構成してもよい。ここで、光源１００としてＬＥＤ、半導体レーザ等の単色発光可能なものを組み合わせて用いた場合には、省電力化が可能になるとともに、各色毎の純度を高くすることができるため、投影光学装置として投影される画像の色再現域を高めることが可能となる。
The light source 100 is configured to emit white light including red, green, and blue light, which are the three primary colors of light, and a so-called discharge lamp is used. Specifically, the light source 100 includes a light emitting unit 101 and a reflector 102. Although the discharge lamp is used as the light source 100, a plurality of LEDs (light emitting diodes) or semiconductor lasers (laser diodes) that emit light of different wavelengths may be used in combination. Here, when the light source 100 is used in combination with an LED, a semiconductor laser, or the like capable of emitting monochromatic light, the power can be saved and the purity of each color can be increased. As a result, the color reproduction range of the projected image can be increased.
反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、印加される赤色、緑色及び青色の３原色に対応する映像信号に従い、各色光（赤色、緑色、青色）を空間変調する。反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、例えば、２つの透明基板の間に液晶材料を封入し、外部からの信号に応じてこの液晶材料を駆動して入射光を駆動された液晶材料により偏光面を回転させ、この偏光面の回転を受けた光の所定の偏光成分を出射させる。このように、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、入射光の光に応じた映像信号が印加され、入射光を印加映像信号に従い空間変調し、出射させる。
The reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c spatially modulate each color light (red, green, and blue) in accordance with the applied video signals corresponding to the three primary colors of red, green, and blue. The reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, for example, encapsulate a liquid crystal material between two transparent substrates and drive the liquid crystal material in accordance with an external signal to cause the incident light to be polarized by the driven liquid crystal material. The plane is rotated, and a predetermined polarization component of the light subjected to the rotation of the polarization plane is emitted. As described above, each of the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c is applied with the video signal corresponding to the incident light, and spatially modulates and emits the incident light according to the applied video signal.
各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃの主面に対向する位置には、偏光選択素子として偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃが設けられている。そして、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃには、この偏光選択素子である偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃにより、偏光状態を選択されて入射されることとなる。偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃは、例えば、ガラスプリズムブロックに偏光選択を行う多層薄膜を積層することにより形成されている。この偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃは、均一照明光学系２００又は導光手段５００を経由して入射した光ビームを反射してそれぞれに対応した反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させるとともに、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃにより変調された各色光を透過して色合成素子３０２に入射させる。尚、ここでは、偏光選択素子として偏光ビームスプリッタ３０１，３０１ｂ，３０１ｃを用いたが、これに限られるものではなく、例えば、筋状の誘電体をガラス表面に設置したワイヤグリッド偏光素子等を用いるように構成してもよい。
Polarization beam splitters 301a, 301b, and 301c are provided as polarization selection elements at positions facing the main surfaces of the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c. Then, each of the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c is made incident with a polarization state selected by the polarization beam splitters 301a, 301b, and 301c, which are the polarization selection elements. The polarization beam splitters 301a, 301b, and 301c are formed, for example, by laminating a multilayer thin film that performs polarization selection on a glass prism block. The polarizing beam splitters 301a, 301b, and 301c reflect the light beam that has entered through the uniform illumination optical system 200 or the light guide means 500, and enter the reflected liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c corresponding thereto. Each color light modulated by the reflective liquid crystal panels 400 a, 400 b, and 400 c is transmitted and incident on the color composition element 302. Here, although the polarization beam splitters 301, 301b, and 301c are used as the polarization selection elements, the present invention is not limited to this. For example, a wire grid polarization element in which a streak-like dielectric is installed on the glass surface is used. You may comprise as follows.
また、この偏光選択素子である偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃと、後述する光合成手段としての色合成素子３０２とは、偏光選択・色合成系３００を構成する。
The polarization beam splitters 301 a, 301 b, and 301 c that are polarization selection elements and a color synthesis element 302 as a light synthesis unit described later constitute a polarization selection / color synthesis system 300.
均一照明光学系２００は、光源１００から出射され入射される光を均一化して出射させる光均一化手段としてマルチレンズアレイ２０１，２０２と、均一化された光を均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂの有効な領域に集光するための集光レンズ２０３と、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１及び第２のダイクロイックミラー２０５，２０６とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２０５は、導光手段５００により伝搬する光を分離する分離手段として機能し、第２のダイクロイックミラー２０６は、反射型液晶パネル４００ａと、反射型液晶パネル４００ｂとをそれぞれ照明する光を分離する分離手段として機能する。
The uniform illumination optical system 200 is a multi-lens array 201, 202 as light uniformizing means for uniformizing and emitting incident light emitted from the light source 100, and reflection for illuminating the uniformed light by the uniform illumination optical system 200. A condensing lens 203 for condensing light in an effective area of the liquid crystal panels 400a and 400b, and a color separation element that separates light according to a specific wavelength band out of uniformized and condensed light. And second dichroic mirrors 205 and 206. The first dichroic mirror 205 functions as a separating unit that separates the light propagated by the light guide unit 500, and the second dichroic mirror 206 separates the reflective liquid crystal panel 400a and the reflective liquid crystal panel 400b, respectively. It functions as a separating means for separating the light to be illuminated.
マルチレンズアレイ２０１，２０２は、図２に示すように、複数のレンズ（ここで用いられるそれぞれのレンズを「レンズ素」という。）２０１ａ，２０２ａが集められて構成されるものであり、各レンズ素の像を重ね合わせて一つに集光するものである。マルチレンズアレイ２０１，２０２は、光源１００からの光が入射した状態において不均一であったとしても、それを空間的に分割集光するような構成から、集光面である反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ上では均一な照明が可能となる。すなわち、マルチレンズアレイ２０１，２０２及び集光レンズ２０３により、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ上に、マルチレンズアレイ２０１，２０２の各レンズ素により重畳結像される。
As shown in FIG. 2, the multi-lens arrays 201 and 202 are configured by collecting a plurality of lenses (the lenses used here are referred to as “lens elements”) 201a and 202a. It superimposes prime images and collects them into one. Even if the multi-lens arrays 201 and 202 are not uniform in a state where light from the light source 100 is incident, the multi-lens arrays 201 and 202 are configured to spatially divide and collect the light, so that the reflective liquid crystal panel 400a which is a condensing surface. , 400b, uniform illumination is possible. That is, the multi-lens arrays 201 and 202 and the condenser lens 203 are superimposed on the reflective liquid crystal panels 400a and 400b by the lens elements of the multi-lens arrays 201 and 202, respectively.
このように、マルチレンズアレイ２０１，２０２は、光源１００と第１のダイクロイックミラー２０５との間に設けられ、複数のレンズ２０１ａ，２０２ａを有することにより、光源１００からの光を均一化する光均一化手段として機能する。マルチレンズアレイ２０１，２０２は、光を均一化することで後述の液晶パネルの有効面積内を均一に照明することができる。尚、この均一照明光学系２００において、光源１００と第１のダイクロイックミラー２０５との間に設けられ、光源１００からの光を均一化する手段としてマルチレンズアレイを有するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、図３に示すように、内面を全反射させるように構成された四角柱等の柱状のロッドレンズからなり光源からの光を均一化するライトロッドインテグレータ（ライトトンネル）２０９等を用いるように構成してもよい。
As described above, the multi-lens arrays 201 and 202 are provided between the light source 100 and the first dichroic mirror 205, and have a plurality of lenses 201a and 202a, thereby uniforming light from the light source 100. It functions as a means for making it easier. The multi-lens arrays 201 and 202 can uniformly illuminate the effective area of a liquid crystal panel described later by making the light uniform. In the uniform illumination optical system 200, the multi-lens array is provided as a means provided between the light source 100 and the first dichroic mirror 205 and uniformizing the light from the light source 100. For example, as shown in FIG. 3, a light rod integrator (light tunnel) that is made up of a columnar rod lens such as a quadrangular prism that is configured to totally reflect the inner surface and uniformizes the light from the light source. 209 or the like may be used.
均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５は、導光手段５００により伝搬して、均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射させる光を分離するものである。尚、以下では、均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ａを赤色用の反射型液晶素子とし、また、均一照明光学系２００により照明する反射型液晶パネル４００ｂを緑色用の反射型液晶素子とし、さらに、第１のダイクロイックミラー２０５により分離され導光手段５００により反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬して照明される反射型液晶パネル４００ｃを青色用の反射型液晶素子として説明するものとするが、本発明はこれに限られるものではなく、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調される色光は、任意に選択するように構成してもよい。
The first dichroic mirror 205 provided in the uniform illumination optical system 200 is propagated by the light guide means 500 and applied to the reflective liquid crystal panel 400c different from the reflective liquid crystal panels 400a and 400b illuminated by the uniform illumination optical system 200. It separates the incident light. In the following description, the reflective liquid crystal panel 400a illuminated by the uniform illumination optical system 200 is a red reflective liquid crystal element, and the reflective liquid crystal panel 400b illuminated by the uniform illumination optical system 200 is a green reflective liquid crystal element. Further, the reflective liquid crystal panel 400c which is separated by the first dichroic mirror 205 and propagated and illuminated so as to enter the reflective liquid crystal panel 400c by the light guide means 500 will be described as a blue reflective liquid crystal element. However, the present invention is not limited to this, and the color light modulated by each of the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c may be arbitrarily selected.
第１のダイクロイックミラー２０５は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、青色の波長領域の光のみを反射して、残りの波長帯域の光（赤色、緑色）を透過して、青色の波長領域の光を残りの波長帯域の光から分離して導光手段５００側に導く。また、第１のダイクロイックミラー２０５の取付角度等については後述する。
The first dichroic mirror 205 is a color separation element that separates light in accordance with a specific wavelength band. Specifically, the first dichroic mirror 205 reflects only light in the blue wavelength region and emits light in the remaining wavelength band (red , Green) is transmitted, and the light in the blue wavelength region is separated from the light in the remaining wavelength band and guided to the light guide means 500 side. The mounting angle of the first dichroic mirror 205 will be described later.
第２のダイクロイックミラー２０６は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、緑色の波長帯域の光のみを反射して、残りの波長帯域の光（赤色）を透過して、それぞれ対応する偏光ビームスプリッタ及び反射型液晶パネルに光を分離して入射させるものである。すなわち、第２のダイクロイックミラー２０６は、緑色の波長帯域の光を反射して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂに導き、赤色の波長帯域の光を透過して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ａ及び反射型液晶パネル４００ａに導く。また、第２のダイクロイックミラー２０６は、入射光の光軸に対して４５度傾斜されて配置されている。すなわち、第２のダイクロイックミラー２０６は、反射面の法線と、均一照明光学系２００により導かれる光の光軸とが４５度となるように配置されている。
The second dichroic mirror 206 is a color separation element that separates light in accordance with a specific wavelength band. Specifically, the second dichroic mirror 206 reflects only light in the green wavelength band and emits light in the remaining wavelength band (red). ), And the light is separated and incident on the corresponding polarizing beam splitter and the reflective liquid crystal panel. That is, the second dichroic mirror 206 reflects the light in the green wavelength band and guides it to the corresponding polarizing beam splitter 301b and the reflective liquid crystal panel 400b, and transmits the light in the red wavelength band and transmits the corresponding polarizing beam splitter. 301a and the reflective liquid crystal panel 400a. Further, the second dichroic mirror 206 is disposed with an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis of the incident light. That is, the second dichroic mirror 206 is arranged so that the normal line of the reflecting surface and the optical axis of the light guided by the uniform illumination optical system 200 are 45 degrees.
尚、ここでは、第２のダイクロイックミラー２０６を均一照明光学系２００に設けることにより、均一照明光学系２００により赤色及び緑色用の２つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明するようにし、後述する導光手段５００により青色用の反射型液晶パネル４００ｃを照明するための光を伝搬するように構成したが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、均一照明光学系２００により一の反射型液晶パネルを照明するようにし、導光手段５００により残りの２つの反射型液晶パネルを照明するための光を伝搬するように構成してもよい。その場合には、導光手段５００内に第２のダイクロイックミラー２０６と同様の機能を有する色分離素子を設けることとなる。
Here, by providing the second dichroic mirror 206 in the uniform illumination optical system 200, the uniform illumination optical system 200 illuminates the two reflective liquid crystal panels 400a and 400b for red and green, which will be described later. The light guide means 500 is configured to propagate the light for illuminating the blue reflective liquid crystal panel 400c. However, the present invention is not limited to this. For example, the uniform illumination optical system 200 can The reflective liquid crystal panel may be illuminated, and the light for illuminating the remaining two reflective liquid crystal panels may be propagated by the light guide means 500. In that case, a color separation element having a function similar to that of the second dichroic mirror 206 is provided in the light guide unit 500.
また、均一照明光学系２００は、第２のダイクロイックミラー２０６と偏光ビームスプリッタ３０１ａとの間に設けられ、第２のダイクロイックミラー２０６で分離された赤色光を反射型液晶パネル４００ａに集光する集光レンズ２０４ａと、第２のダイクロイックミラー２０６と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの間に設けられ、第２のダイクロイックミラー２０６で分離された緑色光を反射型液晶パネル４００ｂに集光する集光レンズ２０４ｂとを有する。
Further, the uniform illumination optical system 200 is provided between the second dichroic mirror 206 and the polarization beam splitter 301a, and collects the red light separated by the second dichroic mirror 206 on the reflective liquid crystal panel 400a. An optical lens 204a, a condensing lens 204b that is provided between the second dichroic mirror 206 and the polarization beam splitter 301b, and condenses the green light separated by the second dichroic mirror 206 on the reflective liquid crystal panel 400b. Have
導光手段５００は、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を、均一照明光学系２００により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５００は、具体的には、１つの反射ミラー５０１と、３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４とからなるリレー光学系とを有し、反射型液晶パネル４００ｃに入射する光を伝搬し、反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光光学系として機能する。
The light guide means 500 is a reflective liquid crystal panel 400a that is irradiated with the light separated by the first dichroic mirror 205 provided in the uniform illumination optical system 200 when the light propagated by the uniform illumination optical system 200 is incident thereon. , 400b is transmitted so as to be incident on a different reflective liquid crystal panel 400c, and this different reflective liquid crystal panel 400c is irradiated. Specifically, the light guiding unit 500 includes a relay optical system including one reflecting mirror 501 and three condenser lenses 502, 503, and 504, and propagates light incident on the reflective liquid crystal panel 400c. Then, it functions as a light guide optical system for illuminating the reflective liquid crystal panel 400c.
反射ミラー５０１は、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置されており、第１のダイクロイックミラー２０５を透過する均一照明光学系２００の光軸と、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸を略平行な状態で出射させることができる。
The reflection mirror 501 is disposed substantially in parallel with the first dichroic mirror 205, and the optical axis of the uniform illumination optical system 200 that transmits the first dichroic mirror 205 and the light after being reflected by the reflection mirror 501. The optical axis can be emitted in a substantially parallel state.
リレー光学系を構成する複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系は、上述の集光レンズ２０３で導光手段５００の光路内で一度結像された光を、この導光手段５００で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。尚、ここでは、リレー光学系として３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を設けるようにしたが、本発明を構成するリレー光学系は、これに限られるものではなく、少なくとも一のレンズを有するように構成すればよい。ここで、リレー光学系として３つ以上の集光レンズからなるように構成することで、導光手段５００の光路長を小さくすることができる。
A plurality of condensing lenses 502, 503, and 504 constituting the relay optical system are arranged in series on the optical axis of the light after being reflected by the reflection mirror 501. The relay optical system including the three condenser lenses 502, 503, and 504 propagates the light once imaged in the optical path of the light guide unit 500 by the above-described condenser lens 203 through the light guide unit 500. Then, an image is formed again on the reflective liquid crystal panel 400c to be illuminated. Here, the three condensing lenses 502, 503, and 504 are provided as the relay optical system. However, the relay optical system constituting the present invention is not limited to this, and has at least one lens. What is necessary is just to comprise. Here, the optical path length of the light guide means 500 can be reduced by configuring the relay optical system to include three or more condensing lenses.
ここで、導光手段５００の機能の一つとして、光路内で一度結像された光を再度結像させる機能について説明する。
Here, as one of the functions of the light guide unit 500, a function of re-imaging light once imaged in the optical path will be described.
まず、導光手段５００の説明に先立ち、均一照明光学系２００においては、図４に示すように、上述した集光レンズ２０３が、反射型液晶パネル４００ａ上に、均一な像１００１Ａを結像させる。この像１００１Ａは、上述したようにマルチレンズアレイ２０１，２０２上の像１０００をマルチレンズアレイ２０１，２０２の各レンズ素２０１ａ，２０２ａにより重畳結像されたものである。また、同様に、均一照明光学系２００の集光レンズ２０３は、反射型液晶パネル４００ｂ上に均一な像１００１Ｂを結像させる。
First, prior to the description of the light guide unit 500, in the uniform illumination optical system 200, as shown in FIG. 4, the condenser lens 203 described above forms a uniform image 1001A on the reflective liquid crystal panel 400a. . This image 1001A is formed by superimposing the image 1000 on the multi-lens arrays 201 and 202 by the lens elements 201a and 202a of the multi-lens arrays 201 and 202 as described above. Similarly, the condenser lens 203 of the uniform illumination optical system 200 forms a uniform image 1001B on the reflective liquid crystal panel 400b.
これに対し、第１のダイクロイックミラー２０５で分離され導光手段５００に導かれる光は、同様に、マルチレンズアレイ２０１の各レンズ素２０１ａ，２０２ａの像１０００が重畳されて結像されることとなる。この導光手段５００の光路内で結像される位置は、集光レンズ２０３から、集光レンズ２０３の焦点距離と略等しい距離だけ離間した位置である。この結像位置は、本来であれば、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂの場合と同様に、反射型液晶パネル４００ｃの位置にある必要があるが、導光手段５００が均一照明光学系２００に対して光を迂回して伝搬するような構成となっていることから、通常導光手段５００で伝搬した光により照明される、最も光源１００から遠い位置に配置された反射型液晶パネル４００ｃ上の位置に結像されることがなく、すなわち、導光手段５００の光路内で一度結像することとなり、そのため、導光手段５００の光路内で一度結像した像１００２を、反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像させる必要がある。
On the other hand, the light separated by the first dichroic mirror 205 and guided to the light guiding means 500 is similarly formed by superimposing the images 1000 of the lens elements 201a and 202a of the multi-lens array 201. Become. The image forming position in the optical path of the light guiding unit 500 is a position separated from the condenser lens 203 by a distance substantially equal to the focal length of the condenser lens 203. Originally, the imaging position needs to be at the position of the reflective liquid crystal panel 400c as in the case of the reflective liquid crystal panels 400a and 400b. Therefore, a position on the reflective liquid crystal panel 400c that is normally illuminated at the position farthest from the light source 100 and that is illuminated by the light propagated by the light guide means 500. In other words, the image is formed once in the optical path of the light guide unit 500. Therefore, the image 1002 once formed in the optical path of the light guide unit 500 is reflected on the reflective liquid crystal panel 400c. Must be re-imaged.
導光手段５００は、図５に示すように、光路内で一度結像した像１００２を、上述した集光レンズ５０２，５０３，５０４により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像１００３を再結像させることができる。
As shown in FIG. 5, the light guide means 500 re-images an image 1002 once formed in the optical path and forms a uniform image 1003 on the reflective liquid crystal panel 400c by the condenser lenses 502, 503, and 504 described above. Can be made.
導光手段５００を有する投影光学装置１は、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃのうち一の反射型液晶パネル４００ｃに照射光を導くための導光手段５００の光路内において、結像した像１００２を集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像させるものである。すなわち、投影光学装置１は、投影レンズ６００の手前で同条件で合成する必要があることから、色合成素子３０２の３方向に配置した反射型液晶パネルに光源１００からの光を同条件で照明する必要があることに鑑み、やむを得ず照明光を迂回させる必要がある光路中にリレーレンズ５０２，５０３，５０４を設けることにより、光源１００から出射された光を各色光に分離するとともに、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。
The projection optical apparatus 1 having the light guide means 500 forms an image in the optical path of the light guide means 500 for guiding the irradiation light to one of the plurality of reflection type liquid crystal panels 400a, 400b, 400c. The formed image 1002 is re-imaged on the reflective liquid crystal panel 400c by a relay optical system including the condenser lenses 502, 503, and 504. That is, since the projection optical apparatus 1 needs to synthesize under the same conditions before the projection lens 600, the light from the light source 100 is illuminated under the same conditions on the reflective liquid crystal panel arranged in three directions of the color synthesis element 302. In view of the necessity to perform the above, by providing relay lenses 502, 503, and 504 in the optical path that inevitably requires the illumination light to be bypassed, the light emitted from the light source 100 is separated into each color light, and the light is uniform and the same. It is possible to make the light incident on the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c under certain conditions.
ところで、上述した第１のダイクロイックミラー２０５は、このリレー光学系を直列的に配置するのに適した角度で設置されており、具体的には、第１のダイクロイックミラー２０５の反射面の法線Ｌ２０５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１００との間の角度θ１が４５度未満となるように配置されている。このように、第１のダイクロイックミラー２０５がその法線と光軸との間の角度θ１が４５度未満となるように配置されることにより、導光手段５００は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光路長を大きくすることができ、リレー光学系である３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を直列的に配置するための長さを確保することができる。
By the way, the first dichroic mirror 205 described above is installed at an angle suitable for arranging the relay optical system in series. Specifically, the normal line of the reflecting surface of the first dichroic mirror 205 is provided. It arrange | positions so that angle (theta) 1 between L205 and the optical axis L100 of the light from the light source 100 which injects into this may be less than 45 degree | times. In this way, the first dichroic mirror 205 is arranged such that the angle θ1 between the normal line and the optical axis is less than 45 degrees, so that the light guide means 500 is reflected by the reflection mirror 501. The optical path length of the subsequent light can be increased, and a length for arranging the three condensing lenses 502, 503, and 504, which are relay optical systems, in series can be secured.
そして、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光路長を大きくして、反射ミラー５０１で反射された後の光路にリレー光学系を構成する３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を直列的、すなわち直線的に配置することを可能とすることにより、投影光学装置１の光学系（投影光学系）全体の大きさを小さくすることができる。すなわち、以上のような第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００を備える投影光学装置１は、上述した従来の図１５に示す投影光学系のように、導光手段内に反射ミラーを３つ（複数）設けてその間に３つ（複数）の集光レンズをそれぞれ配置することなく、導光手段５００内に反射ミラーを１つだけ有するように構成してリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に適切に結像させることを可能とし、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに投影光学系の大きさを小さくすることができ、具体的には、均一照明光学系２００の光軸に直交する方向（光源１００から出射された光の光軸に直交する方向）の投影光学系全体の寸法Ｈ１を図１５に示す寸法Ｈ２に比べて小さくすることができる。
Then, the first dichroic mirror 205 and the light guide unit 500 increase the optical path length of the light reflected by the reflection mirror 501 and configure the relay optical system in the optical path after being reflected by the reflection mirror 501. By making it possible to arrange the three condenser lenses 502, 503, and 504 in series, that is, linearly, the overall size of the optical system (projection optical system) of the projection optical apparatus 1 can be reduced. . That is, the projection optical apparatus 1 including the first dichroic mirror 205 and the light guide unit 500 as described above includes three reflection mirrors in the light guide unit as in the conventional projection optical system shown in FIG. (Reflection) Liquid crystal panel 400c is provided by a relay optical system by providing (plurality) and disposing three (plurality) condensing lenses between them and having only one reflection mirror in the light guide means 500. It is possible to form an appropriate image on the top, simplify the configuration by reducing the number of components, and reduce the size of the projection optical system. Specifically, the optical axis of the uniform illumination optical system 200 can be reduced. The dimension H1 of the entire projection optical system in the orthogonal direction (direction orthogonal to the optical axis of the light emitted from the light source 100) can be made smaller than the dimension H2 shown in FIG.
また、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００の各光学素子（光学部品）は、導光手段５００の光路内で一度結像される像１００２の位置が、導光手段５００を構成する各光学素子である反射ミラー５０１及び集光レンズ５０２，５０３，５０４のうち隣接するいずれかの光学素子の間に位置するように構成されている。すなわち、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００の各光学素子は、導光手段５００の光路内で一度結像される像１００２の位置が、反射ミラー５０１及び集光レンズ５０２，５０３，５０４のミラー面（反射面）上又はレンズ表面上に位置しないように構成されている。
Further, in each optical element (optical component) of the first dichroic mirror 205 and the light guide unit 500, the position of the image 1002 once formed in the optical path of the light guide unit 500 constitutes each of the light guide units 500. The reflection mirror 501 and the condensing lenses 502, 503, and 504, which are optical elements, are arranged between any adjacent optical elements. That is, in each optical element of the first dichroic mirror 205 and the light guide unit 500, the position of the image 1002 once formed in the optical path of the light guide unit 500 is the position of the reflection mirror 501 and the condenser lenses 502, 503, and 504. It is comprised so that it may not be located on the mirror surface (reflection surface) of this, or on the lens surface.
具体的には、均一照明光学系２００の集光レンズ２０３に応じて、第１のダイクロイックミラー２０５の位置及び角度と、反射ミラー５０１等の位置及び性能とを決定するに際して、反射ミラー５０１とこの反射ミラー５０１に最も近い位置に配置される集光レンズ５０２との間に像１００２が位置するように各光学部品５０１，５０２，５０３，５０４の位置及び性能が決定される。これにより、導光手段５００は、反射ミラー５０１の反射面及び集光レンズ５０２，５０３，５０４のレンズ面上に像１００２が位置した場合の問題である、再結像した反射型液晶パネル４００ｃ上に像１００２が位置した反射面やレンズ面上の傷、埃等による影響を及ぼしてしまう等の問題を解消することができ、すなわち、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。尚、ここでは、図４及び図５に示すように反射ミラー５０１と集光レンズ５０２との間に像１００２が位置するように第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段５００を構成したが、これに限られるものではなく、反射ミラー５０１の手前の位置に結像するように構成してもよく、また、集光レンズ５０２及び集光レンズ５０３の間の位置に結像するように構成してもよく、さらに、集光レンズ５０３及び集光レンズ５０４の間の位置に結像するように構成してもよい。
Specifically, when determining the position and angle of the first dichroic mirror 205 and the position and performance of the reflecting mirror 501 and the like in accordance with the condenser lens 203 of the uniform illumination optical system 200, the reflecting mirror 501 and this The positions and performances of the optical components 501, 502, 503, and 504 are determined so that the image 1002 is positioned between the condenser lens 502 that is disposed closest to the reflecting mirror 501. As a result, the light guide means 500 is on the re-reflected reflective liquid crystal panel 400c, which is a problem when the image 1002 is positioned on the reflection surface of the reflection mirror 501 and the lens surfaces of the condenser lenses 502, 503, and 504. It is possible to eliminate problems such as the influence of scratches, dust, etc. on the reflecting surface or lens surface on which the image 1002 is positioned, that is, it is possible to prevent scratches, dust, etc. from being projected onto the image. . Here, as shown in FIGS. 4 and 5, the first dichroic mirror 205 and the light guiding means 500 are configured so that the image 1002 is positioned between the reflecting mirror 501 and the condenser lens 502. However, the image may be formed at a position in front of the reflecting mirror 501, or may be formed at a position between the condenser lens 502 and the condenser lens 503. In addition, an image may be formed at a position between the condenser lens 503 and the condenser lens 504.
また、導光手段５００は、反射型液晶パネル４００ｃに伝搬する光の光路内における反射回数が反射ミラー５０１における１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
In addition, since the light guide 500 has only one reflection in the reflection mirror 501 in the optical path of the light propagating to the reflective liquid crystal panel 400c, the light quantity loss is small, and a high-luminance video output can be obtained. And
合成手段である色合成素子３０２は、それぞれ均一照明光学系２００又は導光手段５００からの各色光で照明された各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され出力されて、３方向から入射した各変調光を合成して略同一方向である投影レンズ６００側に向けて出射する。
The color synthesizing element 302 that is a synthesizing unit is modulated and output by each of the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c illuminated by the respective color lights from the uniform illumination optical system 200 or the light guiding unit 500, and is incident from three directions. The modulated lights thus synthesized are emitted toward the projection lens 600 side in substantially the same direction.
具体的には、色合成素子３０２は、例えば、４つの略同一形状である直角二等辺形状のガラスプリズムを接合することによって構成される色合成プリズムであるクロスダイクロプリズムであり、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有するフィルタ等により色合成面３０２ｅ，３０２ｆが形成されている。色合成面３０２ｅは、青色光を反射し、赤色光及び緑色光を透過する。色合成面３０２ｆは、赤色光を反射し、緑色光及び青色光を透過する。したがって、色合成素子３０２は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃによって変調された各色光合成して、投影レンズ６００側に出射させる。
Specifically, the color composition element 302 is, for example, a cross dichroic prism that is a color composition prism formed by joining four glass prisms having a right isosceles shape having substantially the same shape. Color combining surfaces 302e and 302f are formed on the bonding surface by a filter having predetermined optical characteristics. The color combining surface 302e reflects blue light and transmits red light and green light. The color combining surface 302f reflects red light and transmits green light and blue light. Therefore, the color synthesizing element 302 synthesizes each color light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, and outputs the synthesized light to the projection lens 600 side.
色合成素子３０２は、立方体又は直方体の形状とされ、第１面３０２ａが反射型液晶パネル４００ａによる変調光の入射面とされ、第１面３０２ａに直交する第２面３０２ｂが反射型液晶パネル４００ｂによる変調光の入射面とされ、第１面３０２ａに対向し第２面３０２ｂに直交する第３面３０２ｃが反射型液晶パネル４００ｃによる変調光の入射面とされ、第２面３０２ｂに対向し第１面３０２ａ及び第３面３０２ｃに直交する第４面３０２ｄが各色光の合成光の出射面とされている。尚、上述の反射型液晶パネル４００ａは、空間変調光を出射させる有効領域が第１面３０２ａに対向して配置され、反射型液晶パネル４００ｂは、空間変調光を出射させる有効領域が第２面３０２ｂに対向して配置され、反射型液晶パネル４００ｃは、空間変調光を出射させる有効領域が第３面３０２ｃに対向して配置される。また、赤色用の偏光選択素子３０１ａは、色合成素子３０２の第１面３０２ａと、反射型液晶パネル４００ａとの間に配置され、緑色用の偏光選択素子３０１ｂは、色合成素子３０２の第２面３０２ｂと、反射型液晶パネル４００ｂとの間に配置され、青色用の偏光選択素子３０１ｃは、色合成素子３０２の第３面３０２ｃと、反射型液晶パネル４００ｃとの間に配置される。
The color synthesizing element 302 has a cubic or rectangular parallelepiped shape, the first surface 302a is the incident surface of the modulated light by the reflective liquid crystal panel 400a, and the second surface 302b orthogonal to the first surface 302a is the reflective liquid crystal panel 400b. The third surface 302c facing the first surface 302a and perpendicular to the second surface 302b is the incident surface for modulated light by the reflective liquid crystal panel 400c, and faces the second surface 302b. A fourth surface 302d orthogonal to the first surface 302a and the third surface 302c serves as an emission surface for the combined light of the respective color lights. The reflective liquid crystal panel 400a described above has an effective area for emitting spatially modulated light disposed opposite the first surface 302a, and the reflective liquid crystal panel 400b has an effective area for emitting spatially modulated light on the second surface. The reflective liquid crystal panel 400c is disposed so as to face the surface 302b, and an effective area for emitting spatially modulated light is disposed so as to face the third surface 302c. The red polarization selection element 301 a is disposed between the first surface 302 a of the color synthesis element 302 and the reflective liquid crystal panel 400 a, and the green polarization selection element 301 b is the second of the color synthesis element 302. The blue polarization selection element 301c is disposed between the surface 302b and the reflective liquid crystal panel 400b, and the blue color selection element 301c is disposed between the third surface 302c of the color composition element 302 and the reflective liquid crystal panel 400c.
投影手段である投影レンズ６００は、光合成手段である色合成素子３０２で合成されて入射された光を、拡大して投影出射し、表示部であるスクリーンに映像信号に対応した画面を表示させる。スクリーンには、カラーの静止画又は動画である映像が映し出される。
The projection lens 600 that is a projection unit enlarges and projects the incident light that has been synthesized by the color synthesis element 302 that is a light synthesis unit, and displays a screen corresponding to the video signal on a screen that is a display unit. A video image that is a color still image or a moving image is displayed on the screen.
以上のように構成された投影光学装置１は、第１のダイクロイックミラー２０５により分離した光束を導光手段５００により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネルで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
The projection optical apparatus 1 configured as described above collects three images 1002 formed once when the light beam separated by the first dichroic mirror 205 is propagated by the light guide means 500 to the reflective liquid crystal panel 400c. By re-imaging the effective area of the reflective liquid crystal panel 400c by the relay optical system including the optical lenses 502, 503, and 504, the images 1001A, 1001B, and 1001B are formed on the three reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c under substantially the same conditions. 1003 can be imaged. The projection optical system and the projector apparatus can display an image corresponding to the video signal on the screen by combining the light modulated by the reflective liquid crystal panel with the color combining element 302 and projecting it with the projection lens 600. .
ここで、上述のプロジェクタ装置及び投影光学装置１において、光源１００から出射された出射光の光路について説明する。
Here, the optical path of the emitted light emitted from the light source 100 in the projector apparatus and the projection optical apparatus 1 described above will be described.
光源１００から出射された出射光は、マルチレンズアレイ２０１，２０２に導かれ、マルチレンズアレイ２０１，２０２により照度分布が均一化されて集光レンズ２０３に導かれ、集光レンズ２０３により集光されて第１のダイクロイックミラー２０５に入射する。
The emitted light emitted from the light source 100 is guided to the multi-lens arrays 201 and 202, the illuminance distribution is made uniform by the multi-lens arrays 201 and 202, guided to the condenser lens 203, and condensed by the condenser lens 203. Then, the light enters the first dichroic mirror 205.
集光レンズ２０３からの光は、第１のダイクロイックミラー２０５により、青色光が反射され導光手段５００の反射ミラー５０１側に導かれ、その他の色光、すなわち赤色光及び緑色光が透過されて第２のダイクロイックミラー２０６に導かれる。
The light from the condensing lens 203 is reflected by the first dichroic mirror 205 and guided to the reflection mirror 501 side of the light guiding means 500, and other color lights, that is, red light and green light are transmitted through the first dichroic mirror 205. 2 to the dichroic mirror 206.
第２のダイクロイックミラー２０６に導かれた赤色光及び緑色光は、第２のダイクロイックミラー２０６により、緑色光が反射されて集光レンズ２０４ｂに導かれ、赤色光が透過されて集光レンズ２０４ａに導かれる。
The red light and the green light guided to the second dichroic mirror 206 are reflected by the second dichroic mirror 206 and guided to the condenser lens 204b, and the red light is transmitted to the condenser lens 204a. Led.
集光レンズ２０４ａに導かれた赤色光は、集光レンズ２０４ａにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれた赤色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ａに向けて反射され反射型液晶パネル４００ａに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ａに導かれた光は、集光レンズ２０３及び集光レンズ２０４ａにより反射型液晶パネル４００ａ上に適切に像を結像している。反射型液晶パネル４００ａに導かれた赤色光は、印加された赤色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第１面３０２ａから色合成素子３０２に入射する。
The red light guided to the condensing lens 204a is condensed by the condensing lens 204a and guided to the polarization beam splitter 301a. The red light guided to the polarization beam splitter 301a is reflected from the light with a predetermined polarization plane toward the reflective liquid crystal panel 400a and guided to the reflective liquid crystal panel 400a, and light with a polarization plane orthogonal to the polarization plane is transmitted. The At this time, the light guided to the reflective liquid crystal panel 400a appropriately forms an image on the reflective liquid crystal panel 400a by the condenser lens 203 and the condenser lens 204a. The red light guided to the reflective liquid crystal panel 400a is spatially modulated in accordance with the applied red video signal, and this modulated light is guided again to the polarization beam splitter 301a, and only the component whose polarization plane is modulated is transmitted. Then, the light enters the color composition element 302 from the first surface 302a.
また、集光レンズ２０４ｂに導かれた緑色光は、集光レンズ２０４ｂにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれた緑色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｂに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｂに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｂに導かれた光は、集光レンズ２０３及び集光レンズ２０４ｂにより反射型液晶パネル４００ｂ上に適切に像を結像している。反射型液晶パネル４００ｂに導かれた緑色光は、印加された緑色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第２面３０２ｂから色合成素子３０２に入射する。
The green light guided to the condenser lens 204b is condensed by the condenser lens 204b and guided to the polarization beam splitter 301b. The green light guided to the polarization beam splitter 301b is reflected from the light having a predetermined polarization plane toward the reflective liquid crystal panel 400b and guided to the reflective liquid crystal panel 400b, and light having a polarization plane orthogonal to the polarization plane is transmitted. The At this time, the light guided to the reflective liquid crystal panel 400b appropriately forms an image on the reflective liquid crystal panel 400b by the condenser lens 203 and the condenser lens 204b. The green light guided to the reflective liquid crystal panel 400b is spatially modulated according to the applied green video signal, and this modulated light is again guided to the polarization beam splitter 301b, and only the component whose polarization plane is modulated is transmitted. Then, the light enters the color composition element 302 from the second surface 302b.
一方、導光手段５００の反射ミラー５０１に導かれた青色光は、反射ミラー５０１により反射されて集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系に導かれる。リレー光学系に導かれた青色光は、集光レンズ５０２，５０３，５０４により集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれた青色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｃに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｃに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｃに導かれた光は、上述したように集光レンズ２０３により導光手段５００の光路中に一度結像された像１００２をリレー光学系により再度反射型液晶パネル４００ｃ上に適切に像１００３を再結像している。反射型液晶パネル４００ｃに導かれた青色光は、印加された青色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第３面３０２ｃから色合成素子３０２に入射する。
On the other hand, the blue light guided to the reflection mirror 501 of the light guide unit 500 is reflected by the reflection mirror 501 and guided to the relay optical system including the condenser lenses 502, 503, and 504. The blue light guided to the relay optical system is condensed by the condenser lenses 502, 503, and 504 and guided to the polarization beam splitter 301c. In the blue light guided to the polarization beam splitter 301c, light having a predetermined polarization plane is reflected toward the reflective liquid crystal panel 400c and guided to the reflective liquid crystal panel 400c, and light having a polarization plane orthogonal to the polarization plane is transmitted. The At this time, the light guided to the reflection type liquid crystal panel 400c is once again formed into an image 1002 formed once in the optical path of the light guide means 500 by the condenser lens 203 by the relay optical system. An image 1003 is appropriately re-imaged on the panel 400c. The blue light guided to the reflective liquid crystal panel 400c is spatially modulated in accordance with the applied blue video signal, and this modulated light is guided again to the polarization beam splitter 301c, and only the component whose polarization plane is modulated is transmitted. Then, the light enters the color composition element 302 from the third surface 302c.
色合成素子３０２の各入射面である第１面乃至第３面３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃから入射した赤色光、緑色光、青色光は、色合成素子３０２により合成されて合成光として出射面である第４面３０２ｄから投影レンズ６００に向けて出射され、投影レンズ６００によりスクリーン上に拡大投影される。
The red light, the green light, and the blue light incident from the first to third surfaces 302a, 302b, and 302c, which are the incident surfaces of the color composition element 302, are combined by the color composition element 302 and are output as composite light. The light is emitted from the fourth surface 302d toward the projection lens 600, and is enlarged and projected on the screen by the projection lens 600.
以上のように構成された投影光学装置１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５００と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する色合成素子３０２と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５００が、その光路内に１つの反射ミラー５０１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
The projection optical apparatus 1 configured as described above has a light source 100, reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c that modulate and output incident light based on an applied video signal, and light from the light source 100 uniformly. The uniform illumination optical system 200 that illuminates the reflective liquid crystal panels 400a and 400b and the light separated by the first dichroic mirror 205 provided in the uniform illumination optical system 200 is incident on the reflective liquid crystal panel 400c. A light guide means 500 that propagates and illuminates the reflective liquid crystal panel 400c, a color composition element 302 that synthesizes light output from the illuminated reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, and a plurality of Projection lens for projecting and emitting light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c and synthesized by the color synthesis element 302 00, and the light guide means 500 has one reflecting mirror 501 in its optical path and has a relay optical system, so that it does not have a complicated optical system like a conventional projection optical system. Can be simplified, and downsizing and weight reduction can be realized.
すなわち、投影光学装置１は、従来の光学系を３次元に構成したり、均一照明光学系２００に製造が困難であるＸ字状ダイクロイックミラー等を設けることなく、簡素な構成で、導光手段５００内に１つの反射ミラーだけを構成して、反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像させるので、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃ上に適切な像を結像させた状態で均一に照明することを可能とするとともに、投影光学系自体の均一照明光学系２００の光軸に直交する寸法を小さくすることができるので、小型化及び軽量化を実現し、各色毎のバランスがとれた適切な画像を投影することを実現する。
In other words, the projection optical apparatus 1 has a simple configuration without a three-dimensional configuration of the conventional optical system or an X-shaped dichroic mirror that is difficult to manufacture in the uniform illumination optical system 200. Since only one reflection mirror is formed in 500 and re-imaged on the reflection-type liquid crystal panel 400c, it is uniform in a state where an appropriate image is formed on each of the reflection-type liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c. Since it is possible to illuminate, and the dimension perpendicular to the optical axis of the uniform illumination optical system 200 of the projection optical system itself can be reduced, a reduction in size and weight is achieved, and a balance is achieved for each color. Realize projecting appropriate images.
また、投影光学装置１は、導光手段５００の光路内で反射ミラー５０１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。
In addition, the projection optical apparatus 1 propagates light so as to be incident on the reflective liquid crystal panel 400c and re-images on the reflective liquid crystal panel 400c by only one reflection by the reflection mirror 501 in the optical path of the light guide unit 500. Therefore, it is possible to obtain a high-quality video output with small loss of light amount and high brightness, and to obtain a high-quality video.
また、投影光学装置１は、上述の導光手段５００が、複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系を有し、この複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４が直列に配置されていることから、投影光学系全体の均一照明光学系２００の光軸に直交する方向の寸法を小さくすることができ、小型化及び軽量化を可能とする。
In the projection optical apparatus 1, the above-described light guide unit 500 includes a relay optical system including a plurality of condenser lenses 502, 503, and 504, and the plurality of condenser lenses 502, 503, and 504 are arranged in series. Therefore, the dimension in the direction perpendicular to the optical axis of the uniform illumination optical system 200 of the entire projection optical system can be reduced, and the size and weight can be reduced.
また、投影光学装置１は、均一照明光学系２００に設けられ導光手段５００により伝搬される光を分離する分離手段としての第１のダイクロイックミラー２０５が、この第１のダイクロイックミラー２０５の反射面の法線と、この第１のダイクロイックミラー２０５に入射する光源１００からの光の光軸とが４５度未満の角度となるように配置されていることにより、導光手段５００における反射ミラー５０１で反射された後の反射型液晶パネル４００ｃに入射するまでの光の光路長を大きくすることができ、リレー光学系である３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４を直列的に配置するための長さを確保することができる。よって、投影光学装置１は、投影光学系全体の均一照明光学系２００の光軸に直交する方向の寸法を小さくすることができるとともに、導光手段５００の光路内で一度結像した像１００２をこのリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像することで、適切に反射型液晶パネル４００ｃを照明することができる。
Further, in the projection optical apparatus 1, a first dichroic mirror 205 as a separating unit that is provided in the uniform illumination optical system 200 and separates light propagated by the light guide unit 500 is a reflection surface of the first dichroic mirror 205. Is arranged so that the optical axis of the light from the light source 100 incident on the first dichroic mirror 205 is at an angle of less than 45 degrees, the reflection mirror 501 in the light guide means 500 It is possible to increase the optical path length of the reflected light before entering the reflective liquid crystal panel 400c, and to arrange the three condensing lenses 502, 503, and 504, which are relay optical systems, in series. Can be secured. Therefore, the projection optical apparatus 1 can reduce the size of the entire projection optical system in the direction orthogonal to the optical axis of the uniform illumination optical system 200 and also forms an image 1002 once formed in the optical path of the light guide unit 500. By re-imaging on the reflective liquid crystal panel 400c by this relay optical system, the reflective liquid crystal panel 400c can be appropriately illuminated.
＜第２の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図６に示すように構成してもよい。図６は、本発明を適用した投影光学装置の第２の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Second Embodiment>
The projection optical apparatus to which the present invention is applied may be configured as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the projection optical apparatus to which the present invention is applied. In the following description, portions common to the projection optical apparatus 1 shown in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本発明を適用した投影光学装置１１は、図６に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２１０と、均一照明光学系２１０に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５１０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
As shown in FIG. 6, the projection optical apparatus 11 to which the present invention is applied uniforms light from the light source 100, the reflective liquid crystal panels 400 a, 400 b, 400 c as a plurality of reflective liquid crystal elements, and at least the light source 100. Uniform illumination optical system 210 that illuminates one reflective liquid crystal panel, and light separated by the separating means provided in uniform illumination optical system 210 is incident on a reflective liquid crystal panel that is different from the one reflective liquid crystal panel described above. The light guiding means 510 that propagates in this way, the color synthesizing element 302 as a synthesizing means for synthesizing the light output from the plurality of reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, and the light synthesized by the color synthesizing element 302, etc. A projection lens 600 is provided as projection means for projecting and projecting to the display unit.
均一照明光学系２１０は、上述の均一照明光学系２００と同様に、マルチレンズアレイ２０１，２０２と、集光レンズ２０３とを備えるとともに、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１及び第２のダイクロイックミラー２１５，２１６とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２１５は、導光手段５１０により伝搬する光を分離する分離手段として機能し、第２のダイクロイックミラー２１６は、反射型液晶パネル４００ａと、反射型液晶パネル４００ｂとをそれぞれ照明する光を分離する分離手段として機能する。
Similar to the above-described uniform illumination optical system 200, the uniform illumination optical system 210 includes multi-lens arrays 201 and 202 and a condensing lens 203, and in a specific wavelength band of the uniformized and condensed light. Accordingly, first and second dichroic mirrors 215 and 216 are provided as color separation elements for separating light. The first dichroic mirror 215 functions as a separating unit that separates the light propagating by the light guide unit 510, and the second dichroic mirror 216 includes the reflective liquid crystal panel 400a and the reflective liquid crystal panel 400b, respectively. It functions as a separating means for separating the light to be illuminated.
ところで、均一照明光学系２１０は、この均一照明光学系２１０により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂのうち、これらに入射するそれぞれの光を分離する第２のダイクロイックミラー２１６を透過した光が入射する一の反射型液晶パネル４００ａに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ａに入射する光線の光軸（以下、「第１の光軸」ともいう。）Ｌ１に対して傾斜した光路を有している。すなわち、光源１００と、均一照明光学系２１０を構成するマルチレンズアレイ２０１，２０２、集光レンズ２０３、第１のダイクロイックミラー２１５及び第２のダイクロイックミラー２１６とは、均一照明光学系２１０内を通過する光の光軸Ｌａ（以下、「均一照明光学系の光軸」ともいう。）が、上述の第１の光軸Ｌ１に対して傾斜するように配置されている。また、光源１００と、均一照明光学系２１０を構成する光学部品とは、均一照明光学系の光軸Ｌａが、上述の第１の光軸Ｌ１に対して、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂのうち第２のダイクロイックミラー２１６を反射した光が入射する他の反射型液晶パネル４００ｂと、これに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｂとから離間する方向に傾斜するように配置されている。尚、上述のように、均一照明光学系２１０の光軸Ｌａが傾斜するように配置されていることから、第２のダイクロイックミラー２１６により反射された光の光軸Ｌｂは、他の反射型液晶パネル４００ｂに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射する光線の光軸（以下、「第２の光軸」ともいう。）Ｌ２に対して傾斜した状態となる。
By the way, in the uniform illumination optical system 210, the light transmitted through the second dichroic mirror 216 that separates the respective light incident on the reflective liquid crystal panels 400a and 400b illuminated by the uniform illumination optical system 210 is incident. And an optical path inclined with respect to the optical axis (hereinafter also referred to as “first optical axis”) L1 of the light incident on the polarizing beam splitter 301a disposed opposite to the one reflective liquid crystal panel 400a. . That is, the light source 100, the multi-lens arrays 201 and 202, the condensing lens 203, the first dichroic mirror 215, and the second dichroic mirror 216 constituting the uniform illumination optical system 210 pass through the uniform illumination optical system 210. The optical axis La of the light to be transmitted (hereinafter also referred to as “optical axis of the uniform illumination optical system”) is arranged so as to be inclined with respect to the first optical axis L1. Further, the light source 100 and the optical components constituting the uniform illumination optical system 210 are such that the optical axis La of the uniform illumination optical system is of the reflective liquid crystal panels 400a and 400b with respect to the first optical axis L1. The second dichroic mirror 216 is disposed so as to incline in a direction away from the other reflective liquid crystal panel 400b on which the light reflected by the second dichroic mirror 216 enters and the polarization beam splitter 301b disposed opposite thereto. As described above, since the optical axis La of the uniform illumination optical system 210 is disposed so as to be inclined, the optical axis Lb of the light reflected by the second dichroic mirror 216 is the other reflective liquid crystal. The state is inclined with respect to the optical axis (hereinafter also referred to as “second optical axis”) L2 of the light beam incident on the polarizing beam splitter 301b disposed to face the panel 400b.
このように、光軸Ｌａが傾斜された均一照明光学系２１０は、投影光学系の小型化を可能とする。すなわち、一般的に、図７（ｂ）に示すように、反射型液晶パネル４００ｂ及びこれに対向して配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射する光は、高輝度を可能とするため、及び効率よく光を反射型液晶パネルに集光するために、完全な平行光ではなく、ある角度を有した状態で偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射される。尚、このことは、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｃでも同様であるがここでは省略する。このように大きな広がり角度で液晶パネルに光を入射させる場合、入射直前に第２のダイクロイックミラー２１６のような分離手段で反射される構成としたとき、第２のダイクロイックミラー２１６に入射する前の光束が、偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び偏心集光レンズ２１４ｂ等と干渉してしまうおそれがあり、これを防止するために、均一照明光学系（第２のダイクロイックミラー２１６）と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くする必要があった。これに対して、上述した均一照明光学系２１０は、その光軸Ｌａが、第１の光軸Ｌ１に対して偏光ビームスプリッタ３０１ｂから離間する方向に傾斜するように構成されていることから、図７（ａ）に示すように、均一照明光学系２１０と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても偏心集光レンズ２１４ｂと第２のダイクロイックミラー２１６に入射する直前の光束Ｂ２１６との不要な干渉を防止でき、投影光学系の小型化を可能とする。
As described above, the uniform illumination optical system 210 in which the optical axis La is tilted enables the projection optical system to be miniaturized. That is, in general, as shown in FIG. 7B, the light incident on the reflective liquid crystal panel 400b and the polarization beam splitter 301b disposed to face the reflective liquid crystal panel 400b can have high luminance and efficiency. In order to concentrate light on the reflective liquid crystal panel well, it is not completely parallel light but is incident on the polarization beam splitter 301b with a certain angle. This is the same for the reflective liquid crystal panels 400a and 400c, but is omitted here. When light is incident on the liquid crystal panel at such a large spread angle, when it is configured to be reflected by a separating means such as the second dichroic mirror 216 immediately before the incidence, the light before entering the second dichroic mirror 216 is obtained. There is a possibility that the light beam may interfere with the polarization beam splitter 301b, the eccentric condenser lens 214b, and the like. To prevent this, the distance between the uniform illumination optical system (second dichroic mirror 216) and the polarization beam splitter 301b. It was necessary to lengthen. On the other hand, the above-described uniform illumination optical system 210 is configured such that its optical axis La is inclined with respect to the first optical axis L1 in a direction away from the polarization beam splitter 301b. As shown in FIG. 7A, the eccentric condenser lens 214b and the light beam B216 just before entering the second dichroic mirror 216 are not required without increasing the distance between the uniform illumination optical system 210 and the polarization beam splitter 301b. Interference can be prevented, and the projection optical system can be miniaturized.
また、均一照明光学系２１０は、上述のように第２のダイクロイックミラー２１６を透過して入射する偏光ビームスプリッタ３０１ａに入射する第１の光軸Ｌ１に対して傾斜した光路からの光を、第１の光軸Ｌ１に合わせて入射させるために屈折させる偏心集光レンズ２１４ａを有する。また、均一照明光学系２１０は、第２のダイクロイックミラー２１６を反射して入射する偏光ビームスプリッタ３０１ｂに入射する第２の光軸Ｌ２に対して傾斜した状態の光を、第２の光軸Ｌ２に合わせて入射させるために屈折させる偏心集光レンズ２１４ｂを有する。この偏心集光レンズ２１４ａ，２１４ｂは、通過する光の光軸を屈折させるという機能以外は、上述した集光レンズ２０４ａ，２０４ｂと同様の構成とされている。
Further, the uniform illumination optical system 210 transmits the light from the optical path inclined with respect to the first optical axis L1 incident on the polarization beam splitter 301a that is transmitted through and incident on the second dichroic mirror 216 as described above. It has an eccentric condenser lens 214a that refracts it so as to be incident on the optical axis L1. In addition, the uniform illumination optical system 210 reflects light in a state inclined with respect to the second optical axis L2 incident on the polarization beam splitter 301b that is incident after being reflected by the second dichroic mirror 216, on the second optical axis L2. And an eccentric condensing lens 214b that refracts the light so as to be incident on the light. The decentering condensing lenses 214a and 214b have the same configuration as the condensing lenses 204a and 204b described above except for the function of refracting the optical axis of the light passing therethrough.
均一照明光学系２１０に設けられた第１のダイクロイックミラー２１５は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５と同様に、導光手段５１０により伝搬して、反射型液晶パネル４００ｃに入射させる光を分離するものである。
Similar to the first dichroic mirror 205 described above, the first dichroic mirror 215 provided in the uniform illumination optical system 210 separates light that is propagated by the light guide unit 510 and incident on the reflective liquid crystal panel 400c. Is.
第１及び第２のダイクロイックミラー２１５，２１６は、上述の第１及び第２のダイクロイックミラー２０５，２０６と同様に、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子である。第１のダイクロイックミラー２１５の取付角度は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５と同様に、導光手段５１０内に設けられるリレー光学系を直列的に配置するのに適した角度で設置されており、具体的には、第１のダイクロイックミラー２１５の反射面の法線Ｌ２１５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１００との間の角度θ２が４５度未満となるように配置されている。また、第２のダイクロイックミラー２１６は、上述した第２の光軸Ｌ２に対して、反射した光が偏心集光レンズ２１４ｂを介して適切に入射するような角度で配置されている。
The first and second dichroic mirrors 215 and 216 are color separation elements that separate light according to a specific wavelength band, similarly to the first and second dichroic mirrors 205 and 206 described above. The mounting angle of the first dichroic mirror 215 is set at an angle suitable for serially arranging the relay optical system provided in the light guide unit 510, as in the first dichroic mirror 205 described above. Specifically, the angle θ2 between the normal L215 of the reflection surface of the first dichroic mirror 215 and the optical axis L100 of the light from the light source 100 incident thereon is arranged to be less than 45 degrees. ing. In addition, the second dichroic mirror 216 is disposed at an angle such that the reflected light is appropriately incident on the second optical axis L2 described above via the eccentric condenser lens 214b.
尚、ここでは、第２のダイクロイックミラー２１６を均一照明光学系２１０に設けることにより、均一照明光学系２１０により２つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明するようにし、導光手段５１０により反射型液晶パネル４００ｃを照明するための光を伝搬するように構成したが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、均一照明光学系２１０により一の反射型液晶パネルを照明するようにし、導光手段５１０により残りの２つの反射型液晶パネルを照明するための光を伝搬するように構成してもよい。その場合には、導光手段５１０内に上述の第２のダイクロイックミラー２０６と同様の機能を有する色分離素子を設けることとなる。
Here, by providing the second dichroic mirror 216 in the uniform illumination optical system 210, the uniform illumination optical system 210 illuminates the two reflective liquid crystal panels 400a and 400b, and the light guide means 510 reflects the reflection type. The light for illuminating the liquid crystal panel 400c is configured to propagate, but the present invention is not limited to this. For example, the uniform illumination optical system 210 illuminates one reflective liquid crystal panel, The light guide means 510 may be configured to propagate light for illuminating the remaining two reflective liquid crystal panels. In that case, a color separation element having a function similar to that of the second dichroic mirror 206 described above is provided in the light guide unit 510.
導光手段５１０は、上述した導光手段５００において、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置された反射ミラー５０１を設けたのに換えて、第１のダイクロイックミラー２１５からの光を反射した後の光の光軸を、第１の光軸Ｌ１と略平行な状態で出射させることができる反射ミラー５１１を設けたことを除いて、上述した導光手段５００と同様の構成とされている。
The light guide unit 510 reflects the light from the first dichroic mirror 215 in place of providing the reflection mirror 501 arranged substantially in parallel with the first dichroic mirror 205 in the light guide unit 500 described above. The configuration is the same as that of the light guide unit 500 described above except that a reflection mirror 511 is provided that can emit the optical axis of the subsequent light in a state substantially parallel to the first optical axis L1. .
すなわち、導光手段５１０は、第１のダイクロイックミラー２１５により分離された光を、均一照明光学系２１０により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５１０は、具体的には、１つの反射ミラー５１１と、３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４とからなるリレー光学系とを有する。
In other words, the light guide means 510 is a reflection type that is different from the reflection type liquid crystal panels 400a and 400b in which the light separated by the first dichroic mirror 215 is irradiated with the light propagated by the uniform illumination optical system 210. It propagates so as to enter the liquid crystal panel 400c and irradiates the different reflective liquid crystal panel 400c. Specifically, the light guide unit 510 includes a relay optical system including one reflection mirror 511 and three condenser lenses 502, 503, and 504.
導光手段５１０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４の構成及び機能、導光手段５１０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５１０及びこれと第１のダイクロイックミラー２１５を組み合わせることによる効果については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
The light guide means 510 includes functions and functions of the condensing lenses 502, 503, and 504 constituting the relay optical system, and a function of re-imaging the light once imaged in the light path of the light guide means 510 itself. The light guide means 510 and the effect obtained by combining this with the first dichroic mirror 215 are the same as those of the light guide means 500 described above, and a detailed description thereof will be omitted.
すなわち、導光手段５１０は、光路内で一度結像した像を、リレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができ、導光手段５１０を有する投影光学装置１１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。また、導光手段５１０及び第１のダイクロイックミラー２１５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸Ｌａと略同方向である上述の第１の光軸Ｌ１に直交する方向の投影光学系全体の寸法を小さくすることができる。また、導光手段５１０及び第１のダイクロイックミラー２１５は、光路内で一度結像される位置を調整することで、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。また、導光手段５１０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
In other words, the light guide means 510 can re-image an image once formed in the optical path on the reflective liquid crystal panel 400c by the relay optical system, and the projection optical apparatus having the light guide means 510. 11 enables the light emitted from the light source 100 to be incident on the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c uniformly and under the same conditions. Further, the light guide means 510 and the first dichroic mirror 215 can simplify the configuration by reducing the number of components, and can reduce the overall size of the projection optical system. Specifically, the illumination optical system The overall dimension of the projection optical system in the direction orthogonal to the first optical axis L1 that is substantially the same direction as the optical axis La can be reduced. Further, the light guide unit 510 and the first dichroic mirror 215 can prevent scratches, dust, and the like from being projected onto the image by adjusting the position where the image is formed once in the optical path. Further, since the light guide means 510 has only one reflection, the light amount loss is small, and it is possible to obtain a high luminance video output.
以上のように構成された投影光学装置１１は、第１のダイクロイックミラー２１５により分離した光束を導光手段５１０により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
The projection optical apparatus 11 configured as described above collects three images 1002 formed once when the light beam separated by the first dichroic mirror 215 is propagated to the reflective liquid crystal panel 400c by the light guide means 510. By re-imaging the effective area of the reflective liquid crystal panel 400c by the relay optical system including the optical lenses 502, 503, and 504, the images 1001A, 1001B, and 1001B are formed on the three reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c under substantially the same conditions. 1003 can be imaged. Then, the projection optical system and the projector apparatus synthesize the light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c by the color synthesizing element 302 and project it by the projection lens 600, thereby corresponding to the video signal on the screen. Displayed images.
上述の投影光学装置１１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、均一照明光学系２１０において偏心集光レンズ２１４ａ，２１４ｂにより、偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂに入射する光を屈折させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
In the above-described projection optical apparatus 11 and the projector apparatus including the same, the optical path of the emitted light emitted from the light source 100 is incident on the polarization beam splitters 301a and 301b by the eccentric condenser lenses 214a and 214b in the uniform illumination optical system 210. This is the same as in the case of the projection optical apparatus 1 except that the light to be refracted is refracted, and detailed description thereof is omitted.
以上のように構成された投影光学装置１１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２１０と、均一照明光学系２１０に設けられた第１のダイクロイックミラー２１５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５１０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する色合成素子３０２と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５１０が、その光路内に１つの反射ミラー５１１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
The projection optical apparatus 11 configured as described above has a light source 100, reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c that modulate and output incident light based on an applied video signal, and uniform light from the light source 100. The uniform illumination optical system 210 that illuminates the reflective liquid crystal panels 400a and 400b and the light separated by the first dichroic mirror 215 provided in the uniform illumination optical system 210 is incident on the reflective liquid crystal panel 400c. A light guide means 510 that propagates and illuminates the reflective liquid crystal panel 400c, a color composition element 302 that synthesizes light output from the illuminated reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, and a plurality of Projection lens for projecting and emitting light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c and synthesized by the color synthesis element 302 600, and the light guide means 510 has one reflection mirror 511 in its optical path and has a relay optical system, so that it does not have a complicated optical system like a conventional projection optical system. Can be simplified, and downsizing and weight reduction can be realized.
また、投影光学装置１１は、導光手段５１０の光路内で反射ミラー５１１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置１１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
Further, the projection optical device 11 propagates light so as to be incident on the reflective liquid crystal panel 400c by only one reflection by the reflection mirror 511 in the optical path of the light guide means 510, and re-images on the reflective liquid crystal panel 400c. Therefore, it is possible to obtain a high-quality video output with small loss of light amount and high brightness, and to obtain a high-quality video. In addition, the projection optical device 11 similarly realizes other effects of the projection optical device 1 described above.
さらに、投影光学装置１１は、均一照明光学系２１０内を通過する光の光軸Ｌａが、第２のダイクロイックミラー２１６を透過した光が入射する偏光ビームスプリッタ３０１ａに入射する光線の第１の光軸Ｌ１に対して傾斜するように均一照明光学系２１０及び光源１００が配置され、偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂに入射する直前で適切な角度になるように屈折させる偏心手段として偏心集光レンズ２１４ａ，２１４ｂを有する構成により、均一照明光学系２１０と、偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても均一照明光学系２１０により伝搬される光（具体的には、第２のダイクロイックミラー２１６に入射する直前の光）が、偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及びこの手前に配置される偏心集光レンズ２１４ｂ等の光学素子と干渉することを防止でき、これにより、均一照明光学系２１０と偏光ビームスプリッタ３０１ｂを近接して配置することを可能とし、投影光学系の小型化及び装置全体の小型化及び軽量化を実現する。
Further, in the projection optical apparatus 11, the first light beam incident on the polarization beam splitter 301a on which the optical axis La of the light passing through the uniform illumination optical system 210 enters the light transmitted through the second dichroic mirror 216 enters. The uniform illumination optical system 210 and the light source 100 are disposed so as to be inclined with respect to the axis L1, and the decentering condensing lens 214a, as decentering means for refracting to an appropriate angle immediately before entering the polarization beam splitter 301a, 301b. With the structure having 214b, light propagated by the uniform illumination optical system 210 (specifically, incident on the second dichroic mirror 216 without increasing the distance between the uniform illumination optical system 210 and the polarization beam splitter 301b). The light just before the polarization beam splitter 301b and the eccentric condenser lens 214b disposed in front of this. The uniform illumination optical system 210 and the polarization beam splitter 301b can be arranged close to each other, thereby reducing the size of the projection optical system and the size and weight of the entire apparatus. To realize.
＜第３の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図８に示すように構成してもよい。図８は、本発明を適用した投影光学装置の第３の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Third Embodiment>
Further, the projection optical apparatus to which the present invention is applied may be configured as shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the projection optical apparatus to which the present invention is applied. In the following description, portions common to the projection optical apparatus 1 shown in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本発明を適用した投影光学装置２１は、図８に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５２０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
As shown in FIG. 8, the projection optical apparatus 21 to which the present invention is applied has at least a light source 100, reflective liquid crystal panels 400 a, 400 b, 400 c as a plurality of reflective liquid crystal elements, and light from the light source 100 at least. Uniform illumination optical system 200 that illuminates one reflective liquid crystal panel, and light separated by the separating means provided in uniform illumination optical system 200 is incident on a reflective liquid crystal panel that is different from the one reflective liquid crystal panel described above. The light guiding means 520 that propagates in this manner, the color synthesizing element 302 as a synthesizing means for synthesizing the light output from the plurality of reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, and the light synthesized by the color synthesizing element 302, etc. A projection lens 600 is provided as projection means for projecting and projecting to the display unit.
導光手段５２０は、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロ一ミラー２０５により分離された光を、均一照明光学系２００により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５２０は、具体的には、１つの反射ミラー５２１と、３つの集光レンズ５０２，５０３，５２４とからなるリレー光学系とを有する。
The light guide means 520 is a reflective liquid crystal panel that is irradiated with the light separated by the first dichroic mirror 205 provided in the uniform illumination optical system 200 when the light propagated by the uniform illumination optical system 200 is incident thereon. It propagates so as to be incident on a reflective liquid crystal panel 400c different from 400a and 400b, and irradiates this different reflective liquid crystal panel 400c. Specifically, the light guiding unit 520 includes a relay optical system including one reflecting mirror 521 and three condenser lenses 502, 503, and 524.
反射ミラー５２１は、第１のダイクロイックミラー２０５と非平行な状態に配置されており、第１のダイクロイックミラー２０５を透過する均一照明光学系２００の光軸と、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸を非平行な状態で出射させることができる。ここで、反射ミラー５２１は、均一照明光学系２００の光軸との関係というよりは、反射ミラー５２１により反射された後の光の光軸Ｌｃが、この導光手段５００により照明する反射型液晶パネル４００ｃに対向配置される偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する光線の光軸（以下「第３の光軸」ともいう。）Ｌ３に対して傾斜するように配置されている。尚、ここでは、均一照明光学系２００の光軸と、第３の光軸Ｌ３とは平行とされている。また、導光手段５２０は、反射ミラー５２１で反射された後の光の光軸Ｌｃが、上述の第３の光軸Ｌ３に対して、他の光学部品でこの導光手段５２０の光路と近接した位置に配置されている反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂから離間する方向に傾斜するように構成されている。
The reflection mirror 521 is arranged in a non-parallel state with the first dichroic mirror 205, the optical axis of the uniform illumination optical system 200 that transmits the first dichroic mirror 205, and after being reflected by the reflection mirror 501. The optical axis of light can be emitted in a non-parallel state. Here, the reflective mirror 521 is a reflective liquid crystal in which the optical axis Lc of the light reflected by the reflective mirror 521 is illuminated by the light guide means 500, rather than the relationship with the optical axis of the uniform illumination optical system 200. It is arranged so as to be inclined with respect to the optical axis (hereinafter also referred to as “third optical axis”) L3 of the light beam incident on the polarizing beam splitter 301c arranged to face the panel 400c. Here, the optical axis of the uniform illumination optical system 200 and the third optical axis L3 are parallel to each other. In the light guide 520, the optical axis Lc of the light after being reflected by the reflection mirror 521 is close to the optical path of the light guide 520 by another optical component with respect to the third optical axis L3. The reflective liquid crystal panel 400b and the polarizing beam splitter 301b arranged at the positions are inclined in a direction away from the reflective liquid crystal panel 400b and the polarizing beam splitter 301b.
このように、反射ミラー５２１で反射された後の光の光軸Ｌｃが第３の光軸Ｌ３に対して傾斜された導光手段５２０は、投影光学系の小型化を可能とする。すなわち、導光手段５２０は、第２の実施の形態で説明した均一照明光学系２１０と同様に、その光軸Ｌｃが、第３の光軸Ｌ３に対して偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂから離間する方向に傾斜するように構成されていることから、導光手段５００と偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても、大きな広がり角度を有し、反射ミラー５２１で反射された後の光束が、偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂ等と不要な干渉を起こすことを防止でき、投影光学系の小型化を可能とする。
As described above, the light guide unit 520 in which the optical axis Lc of the light after being reflected by the reflection mirror 521 is inclined with respect to the third optical axis L3 enables the projection optical system to be miniaturized. That is, the light guide means 520 has the optical axis Lc of the polarization beam splitter 301b and the reflective liquid crystal panel with respect to the third optical axis L3, similarly to the uniform illumination optical system 210 described in the second embodiment. Since it is configured to incline in a direction away from 400b, it has a large spread angle and is reflected by the reflection mirror 521 without increasing the distance between the light guide means 500 and the polarization beam splitter 301b. The subsequent light beam can be prevented from causing unnecessary interference with the polarizing beam splitter 301b, the reflective liquid crystal panel 400b, etc., and the projection optical system can be miniaturized.
また、導光手段５２０は、リレー光学系のうち最も偏光ビームスプリッタ３０１ｃに近い位置に配置されるレンズとして、屈折機能を持たせた偏心集光レンズ５２４を有しており、この偏心集光レンズ５２４により、反射ミラー５２１で反射され集光レンズ５０２，５０３を経由して偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する第３の光軸Ｌ３に対して傾斜した光軸を有する光を、第３の光軸Ｌ３に合わせて入射させるために屈折させる。この偏心集光レンズ５２４は、通過する光の光軸を屈折させるという機能以外は、上述した集光レンズ５０４と同様の構成とされており、すなわち、集光レンズ５０２，５０３とともに、上述の導光手段５００におけるリレー光学系と同様のリレー光学系を構成する。
The light guide means 520 includes an eccentric condenser lens 524 having a refractive function as a lens disposed closest to the polarization beam splitter 301c in the relay optical system, and this eccentric condenser lens. By 524, the light having the optical axis inclined with respect to the third optical axis L3 that is reflected by the reflecting mirror 521 and enters the polarization beam splitter 301c via the condenser lenses 502 and 503 is converted into the third optical axis L3. Refracted to make it incident. The decentering condensing lens 524 has the same configuration as the condensing lens 504 described above except for the function of refracting the optical axis of the light passing therethrough. A relay optical system similar to the relay optical system in the optical unit 500 is configured.
リレー光学系を構成する複数の集光レンズ５０２，５０３，５２４は、反射ミラー５０１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この３つの集光レンズ５０２，５０３，５２４からなるリレー光学系は、上述の集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系と同様に、集光レンズ２０３で導光手段５２０の光路内で一度結像された光を、この導光手段５２０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。
A plurality of condensing lenses 502, 503, and 524 constituting the relay optical system are arranged in series on the optical axis of the light after being reflected by the reflecting mirror 501. The relay optical system including the three condenser lenses 502, 503, and 524 is similar to the above-described relay optical system including the condenser lenses 502, 503, and 504, and the optical path of the light guide unit 520 with the condenser lens 203. The light once imaged in the light is imaged again on the reflective liquid crystal panel 400c which is propagated and illuminated by the light guide means 520.
このように、導光手段５２０は、上述した導光手段５００において、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置された反射ミラー５０１を設けたのに換えて、第１のダイクロイックミラー２０５からの光を反射した後の光の光軸を、均一照明光学系の光軸と非平行な状態で出射させる反射ミラー５２１を設けたことと、リレー光学系を構成する集光レンズのうち最も偏光ビームスプリッタ３０１ｃに近い集光レンズを、導光手段５２０の反射ミラー５２１で反射された後の光を屈折させて偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射させる偏心集光レンズ５２４としたことを除いて、上述した導光手段５００と同様の構成とされている。
As described above, the light guide unit 520 is different from the light guide unit 500 described above in that the reflection mirror 501 disposed substantially in parallel with the first dichroic mirror 205 is provided, A reflection mirror 521 for emitting the optical axis of the light after reflecting the light in a state non-parallel to the optical axis of the uniform illumination optical system, and the most polarized light beam among the condensing lenses constituting the relay optical system Except for the fact that the condensing lens near the splitter 301c is the eccentric condensing lens 524 that refracts the light reflected by the reflecting mirror 521 of the light guide means 520 and makes it incident on the polarizing beam splitter 301c, the above-described guiding lens is used. The configuration is the same as that of the light means 500.
導光手段５２０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５２４の機能は、偏心集光レンズ５２４において光軸を曲げることを除いて上述したリレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４によりと同様であり、導光手段５２０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５２０及びこれと第１のダイクロイックミラー２０５を組み合わせることによる効果については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
In the light guide unit 520, the condensing lenses 502, 503, and 524 constituting the relay optical system function in the condensing lens 502 that constitutes the above-described relay optical system except that the optical axis is bent in the eccentric condensing lens 524. , 503, and 504, and the function including the function of re-imaging the light once imaged in the optical path of the light guide means 520 itself, the light guide means 520 and the first dichroic mirror 205 About the effect by combining, it is the same as that of the above-mentioned light guide means 500, and detailed description is abbreviate | omitted.
すなわち、導光手段５２０は、光路内で一度結像した像を、集光レンズ５０２，５０３，５２４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができ、導光手段５２０を有する投影光学装置２１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃ上に入射させることを可能とする。また、導光手段５２０及び第１のダイクロイックミラー２０５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸と直交する方向の投影光学系の全体の寸法を小さくすることができる。また、導光手段５２０及び第１のダイクロイックミラー２０５は、光路内で一度結像される位置を調整することで、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。また、導光手段５２０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
In other words, the light guide unit 520 can re-image the image once formed in the optical path on the reflective liquid crystal panel 400c by the relay optical system including the condenser lenses 502, 503, and 524. The projection optical device 21 having the light guide means 520 makes it possible to make the light emitted from the light source 100 incident on each of the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c uniformly and under the same conditions. In addition, the light guide 520 and the first dichroic mirror 205 can simplify the configuration by reducing the number of components, and can reduce the overall size of the projection optical system. Specifically, the illumination optical system The overall size of the projection optical system in the direction perpendicular to the optical axis can be reduced. Further, the light guide unit 520 and the first dichroic mirror 205 can prevent the scratches, dust, and the like from being projected onto the image by adjusting the position where the image is formed once in the optical path. In addition, since the light guide unit 520 has only one reflection, the light loss is small and it is possible to obtain a high-luminance video output.
以上のように構成された投影光学装置２１は、第１のダイクロイックミラー２０５により分離した光束を導光手段５２０により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５２４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネルで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
The projection optical apparatus 21 configured as described above is configured to collect three images 1002 formed once when the light beam separated by the first dichroic mirror 205 is propagated to the reflective liquid crystal panel 400c by the light guide means 520. By re-imaging the effective area of the reflective liquid crystal panel 400c by the relay optical system including the optical lenses 502, 503, and 524, the images 1001A, 1001B, and 1001B are formed on the three reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c under substantially the same conditions. 1003 can be imaged. The projection optical system and the projector apparatus can display an image corresponding to the video signal on the screen by combining the light modulated by the reflective liquid crystal panel with the color combining element 302 and projecting it with the projection lens 600. .
上述の投影光学装置２１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、導光手段５２０において偏心集光レンズ５２４により、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する光を屈折させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
In the above-described projection optical device 21 and the projector device including the same, the light path of the emitted light emitted from the light source 100 is refracted by the decentering condensing lens 524 in the light guide means 520 and incident on the polarization beam splitter 301c. Since it is the same as that of the case of the above-mentioned projection optical apparatus 1 except for this, detailed description is abbreviate | omitted.
以上のように構成された投影光学装置２１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５２０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５２０が、その光路内に１つの反射ミラー５２１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
The projection optical device 21 configured as described above uniformly distributes the light from the light source 100, the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c that modulate and output incident light based on the applied video signal, and the light source 100. The uniform illumination optical system 200 that illuminates the reflective liquid crystal panels 400a and 400b and the light separated by the first dichroic mirror 205 provided in the uniform illumination optical system 200 is incident on the reflective liquid crystal panel 400c. The light guide means 520 that propagates and illuminates the reflective liquid crystal panel 400c, and projects and emits the light modulated by the illuminated reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c and synthesized by the color composition element 302. The light guide means 520 has one reflection mirror 521 in its optical path, and relay light. The configuration with the system, can simplify the configuration without having a complicated optical system as in the conventional projection optical system, to reduce the size and weight.
また、投影光学装置２１は、導光手段５２０の光路内で反射ミラー５２１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置２１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
Further, the projection optical device 21 propagates the light so as to enter the reflective liquid crystal panel 400c and re-images on the reflective liquid crystal panel 400c by only one reflection by the reflection mirror 521 in the optical path of the light guide means 520. Therefore, it is possible to obtain a high-quality video output with small loss of light amount and high brightness, and to obtain a high-quality video. Further, the projection optical device 21 similarly realizes the other effects of the projection optical device 1 described above.
さらに、投影光学装置２１は、導光手段５２０の光路内において反射ミラー５２１により反射された後の光の光軸Ｌｃが、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する光線の第３の光軸Ｌ３に対して傾斜するように反射ミラー５２１が配置され、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに入射する直前で適切な角度になるように屈折させる偏心手段としてリレー光学系を構成するレンズのうち最も偏光ビームスプリッタ３０１ｃに近い位置に偏心集光レンズ５２４を設けた構成により、導光手段５２０の反射ミラー５２１で反射された後の光路と、反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂとの距離を長くしなくても、反射ミラー５２１で反射された後に伝搬される光が、反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂ等の光学素子と干渉することを防止でき、これにより、導光手段５２０の構成部品５０２，５０３，５２４と、反射型液晶パネル４００ｂ及び偏光ビームスプリッタ３０１ｂとを近接して配置することを可能とし、投影光学系の小型化及び装置全体の小型化及び軽量化を実現する。
Further, in the projection optical device 21, the optical axis Lc of the light after being reflected by the reflection mirror 521 in the optical path of the light guide means 520 is relative to the third optical axis L3 of the light beam incident on the polarization beam splitter 301c. The reflecting mirror 521 is arranged so as to be inclined, and is located closest to the polarizing beam splitter 301c among the lenses constituting the relay optical system as a decentering means that refracts the light so as to have an appropriate angle immediately before entering the polarizing beam splitter 301c. With the configuration in which the decentering condenser lens 524 is provided, the reflection mirror can be used without increasing the distance between the optical path after being reflected by the reflection mirror 521 of the light guide means 520 and the reflection type liquid crystal panel 400b and the polarization beam splitter 301b. The light propagated after being reflected by 521 is reflected by the reflective liquid crystal panel 400b and the polarization beam splitter 301. This makes it possible to dispose the components 502, 503, and 524 of the light guide means 520, the reflective liquid crystal panel 400b, and the polarization beam splitter 301b close to each other. The projection optical system can be reduced in size and the entire apparatus can be reduced in size and weight.
尚、本発明はこれに限られるものではなく、上述の第２及び第３の実施の形態の特徴を併せ持つような投影光学装置を構成するようにしてもよい。すなわち、均一照明光学系２１０と、導光手段５２０とを有するような投影光学装置を構成するようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to this, and a projection optical apparatus having the features of the second and third embodiments described above may be configured. That is, a projection optical apparatus having the uniform illumination optical system 210 and the light guide means 520 may be configured.
＜第４の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図９に示すように構成してもよい。図９は、本発明を適用した投影光学装置の第４の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Fourth embodiment>
Further, the projection optical apparatus to which the present invention is applied may be configured as shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment of the projection optical apparatus to which the present invention is applied. In the following description, portions common to the projection optical apparatus 1 shown in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本発明を適用した投影光学装置３１は、図９に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２３０と、均一照明光学系２３０に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５００と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
As shown in FIG. 9, the projection optical apparatus 31 to which the present invention is applied has at least a light source 100, reflective liquid crystal panels 400 a, 400 b, 400 c as a plurality of reflective liquid crystal elements, and light from the light source 100 at least. Uniform illumination optical system 230 that illuminates one reflective liquid crystal panel, and light separated by the separating means provided in uniform illumination optical system 230 is incident on a reflective liquid crystal panel that is different from the one reflective liquid crystal panel described above. The light guiding means 500 that propagates in this way, the color synthesizing element 302 as a synthesizing means for synthesizing the light output from the plurality of reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, the light synthesized by the color synthesizing element 302 and the like A projection lens 600 is provided as projection means for projecting and projecting to the display unit.
均一照明光学系２３０は、上述の均一照明光学系２００と同様に、マルチレンズアレイ２０１，２０２と、集光レンズ２０３とを備えるとともに、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１及び第２のダイクロイックミラー２３５，２０６とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２３５は、導光手段５００により伝搬する光を分離する分離手段として機能し、第２のダイクロイックミラー２０６は、反射型液晶パネル４００ａと、反射型液晶パネル４００ｂとをそれぞれ照明する光を分離する分離手段として機能する。
Similar to the uniform illumination optical system 200 described above, the uniform illumination optical system 230 includes multi-lens arrays 201 and 202 and a condensing lens 203, and in a specific wavelength band of the uniformized and condensed light. Accordingly, first and second dichroic mirrors 235 and 206 are provided as color separation elements for separating light. The first dichroic mirror 235 functions as a separating unit that separates the light propagated by the light guide unit 500, and the second dichroic mirror 206 separates the reflective liquid crystal panel 400a and the reflective liquid crystal panel 400b, respectively. It functions as a separating means for separating the light to be illuminated.
第１のダイクロイックミラー２３５は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、青色の波長帯域の光のみを透過して、残りの波長帯域の光（赤色、緑色）を反射して、青色の波長領域の光を残りの波長帯域の光から分離して導光手段５００側に導く。第１のダイクロイックミラー２３５の取付角度は、これに反射され第２のダイクロイックミラー２０６に導かれる光を反射型液晶パネル４００ａの第１の光軸Ｌ１に一致するように配置されている。すなわち、光源１００、マルチレンズアレイ２０１，２０２及び集光レンズ２０３は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５の取付角度を説明した際の理由と同様に、導光手段５００内に設けられるリレー光学系を直列的に配置するのに適した角度で設けられており、この関係を満足した上で、第１のダイクロイックミラー２３５で反射された光を第１の光軸Ｌ１に一致するように第１のダイクロイックミラー２３５が配置されている。具体的には、第１のダイクロイックミラー２３５は、第１のダイクロイックミラー２３５の反射面の法線Ｌ２３５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１３０との間の角度θ４が４５度未満となるように配置されている。
The first dichroic mirror 235 is a color separation element that separates light in accordance with a specific wavelength band. Specifically, the first dichroic mirror 235 transmits only light in the blue wavelength band and transmits light in the remaining wavelength band (red). , Green) is reflected, and the light in the blue wavelength region is separated from the light in the remaining wavelength band and guided to the light guide means 500 side. The mounting angle of the first dichroic mirror 235 is arranged so that the light reflected and guided to the second dichroic mirror 206 coincides with the first optical axis L1 of the reflective liquid crystal panel 400a. That is, the light source 100, the multi-lens arrays 201 and 202, and the condensing lens 203 are the relay optical system provided in the light guide unit 500, for the same reason as described for the mounting angle of the first dichroic mirror 205 described above. Are provided at an angle suitable for arranging them in series, and after satisfying this relationship, the light reflected by the first dichroic mirror 235 is adjusted so as to coincide with the first optical axis L1. The dichroic mirror 235 is arranged. Specifically, in the first dichroic mirror 235, the angle θ4 between the normal line L235 of the reflection surface of the first dichroic mirror 235 and the optical axis L130 of the light from the light source 100 incident thereon is 45 degrees. It is arranged to be less.
この投影光学装置３１を構成する導光手段５００は、上述の投影光学装置１を構成する導光手段５００と同様の構成を備えており、導光手段５００及びこれを構成するリレー光学系の機能、効果、並びに、導光手段５００と第１のダイクロイックミラー２３５を組み合わせることによる効果については、上述の投影光学装置１の場合と同様であり、説明は省略する。
The light guide means 500 constituting the projection optical apparatus 31 has the same configuration as the light guide means 500 constituting the projection optical apparatus 1 described above, and functions of the light guide means 500 and the relay optical system constituting the light guide means 500. The effects and the effects obtained by combining the light guide unit 500 and the first dichroic mirror 235 are the same as those in the case of the projection optical apparatus 1 described above, and a description thereof will be omitted.
以上のように構成された投影光学装置３１は、第１のダイクロイックミラー２３５により分離した光束を導光手段５００により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像１００１Ａ，１００１Ｂ，１００３を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
The projection optical device 31 configured as described above collects three images 1002 formed once when the light beam separated by the first dichroic mirror 235 is propagated to the reflective liquid crystal panel 400c by the light guide means 500. By re-imaging the effective area of the reflective liquid crystal panel 400c by the relay optical system including the optical lenses 502, 503, and 504, the images 1001A, 1001B, and 1001B are formed on the three reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c under substantially the same conditions. 1003 can be imaged. Then, the projection optical system and the projector apparatus synthesize the light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c by the color synthesizing element 302 and project it by the projection lens 600, thereby corresponding to the video signal on the screen. Displayed images.
上述の投影光学装置３１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、上述の均一照明光学系２００において第１のダイクロイックミラー２０５で反射された光を導光手段５００により伝搬して反射型液晶パネル４００ｃに入射させ、透過された光を反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂに入射させたのに対し、均一照明光学系２３０においては、第１のダイクロイックミラー２３５で透過された光を導光手段５００により伝搬して反射型液晶パネル４００ｃに入射させ、反射された光を反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂに入射させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
In the above-described projection optical device 31 and the projector apparatus including the same, the light reflected from the first dichroic mirror 205 in the uniform illumination optical system 200 is guided as the light path of the emitted light emitted from the light source 100. In contrast, the uniform illumination optical system 230 transmits the light through the first dichroic mirror 235 while propagating through the light 500 and entering the reflective liquid crystal panel 400c and transmitting the transmitted light to the reflective liquid crystal panels 400a and 400b. The projected light is propagated by the light guide means 500 and incident on the reflective liquid crystal panel 400c, and the reflected light is incident on the reflective liquid crystal panels 400a and 400b. Therefore, detailed description is omitted.
以上のように構成された投影光学装置３１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２３０と、均一照明光学系２３０に設けられた第１のダイクロイックミラー２３５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５００と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５００が、その光路内に１つの反射ミラー５０１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、投影光学系の導光手段５００を構成する光学部品が、均一照明光学系２３０の第１のダイクロイックミラー２３５を反射された後の光軸に直交する方向に張り出してしまい、この方向の寸法が大きくなってしまうことを防止して、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
The projection optical apparatus 31 configured as described above has a light source 100, reflection type liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c that modulate and output incident light based on an applied video signal, and light from the light source 100 uniformly. The uniform illumination optical system 230 that illuminates the reflective liquid crystal panels 400a and 400b and the light separated by the first dichroic mirror 235 provided in the uniform illumination optical system 230 is incident on the reflective liquid crystal panel 400c. The light guide means 500 that propagates and illuminates the reflective liquid crystal panel 400c, and projects and emits the light modulated by the illuminated reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c and synthesized by the color composition element 302. The light guide means 500 has one reflection mirror 501 in its optical path, and relay light. Due to the configuration having the system, the optical components constituting the light guide means 500 of the projection optical system project in the direction perpendicular to the optical axis after being reflected by the first dichroic mirror 235 of the uniform illumination optical system 230, The size in this direction is prevented from becoming large, the configuration can be simplified without having a complicated optical system such as a conventional projection optical system, and the size and weight can be reduced.
また、投影光学装置３１は、導光手段５００の光路内で反射ミラー５０１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置３１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
In addition, the projection optical device 31 propagates light so as to enter the reflective liquid crystal panel 400c and re-images on the reflective liquid crystal panel 400c by only one reflection by the reflection mirror 501 in the optical path of the light guide unit 500. Therefore, it is possible to obtain a high-quality video output with small loss of light amount and high brightness, and to obtain a high-quality video. In addition, the projection optical apparatus 31 also realizes other effects that the projection optical apparatus 1 described above has in the same manner.
＜第５の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図１０に示すように構成してもよい。図１０は、本発明を適用した投影光学装置の第５の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Fifth embodiment>
Further, the projection optical apparatus to which the present invention is applied may be configured as shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing a fifth embodiment of a projection optical apparatus to which the present invention is applied. In the following description, portions common to the projection optical apparatus 1 shown in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本発明を適用した投影光学装置４１は、図１０に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２４０と、均一照明光学系２４０に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５４０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
As shown in FIG. 10, the projection optical apparatus 41 to which the present invention is applied has at least a light source 100, reflective liquid crystal panels 400 a, 400 b, 400 c as a plurality of reflective liquid crystal elements, and light from the light source 100 at least. Uniform illumination optical system 240 for illuminating one reflective liquid crystal panel, and light separated by the separating means provided in uniform illumination optical system 240 is incident on a reflective liquid crystal panel different from the one reflective liquid crystal panel described above. The light guiding means 540 that propagates in this way, the color synthesizing element 302 as a synthesizing means for synthesizing the light output from the plurality of reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, the light synthesized by the color synthesizing element 302, etc. A projection lens 600 is provided as projection means for projecting and projecting to the display unit.
均一照明光学系２４０は、光源１００から出射され入射される光を均一化して出射させる光均一化手段としてマルチレンズアレイ２０１，２０２と、均一化された光を均一照明光学系２４０により照明する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂの有効な領域に集光するための集光レンズ２０３と、均一化され集光された光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第１のダイクロイックミラー２４５とを有する。尚、第１のダイクロイックミラー２４５は、導光手段５００により伝搬する光を分離する分離手段として機能する。
The uniform illumination optical system 240 is a multi-lens array 201, 202 as light uniformizing means for uniformizing and emitting incident light emitted from the light source 100, and reflection for illuminating the uniformed light by the uniform illumination optical system 240. A condensing lens 203 for condensing light in an effective area of the liquid crystal panels 400a and 400b, and a color separation element that separates light according to a specific wavelength band out of uniformized and condensed light. And a dichroic mirror 245. The first dichroic mirror 245 functions as a separating unit that separates light propagating by the light guide unit 500.
均一照明光学系２４０に設けられた第１のダイクロイックミラー２４５は、導光手段５４０により伝搬して、均一照明光学系２４０により照明する反射型液晶パネル４００ａとは異なる反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射させる光を分離するものである。尚、以下では、均一照明光学系２４０により照明する反射型液晶パネル４００ａを赤色用の反射型液晶素子とし、また第１のダイクロイックミラー２４５により分離され導光手段５４０により反射型液晶パネル４００ｂ及び反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬して照明される反射型液晶パネル４００ｂを緑色用の反射型液晶素子とし、さらに、同様に導光手段５４０により伝搬して照明される反射型液晶パネル４００ｃを青色用の反射型液晶素子として説明するものとするが、本発明はこれに限られるものではなく、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調される色光は、任意に選択するように構成してもよい。
The first dichroic mirror 245 provided in the uniform illumination optical system 240 is propagated by the light guide means 540 to the reflective liquid crystal panels 400b and 400c different from the reflective liquid crystal panel 400a illuminated by the uniform illumination optical system 240. It separates the incident light. In the following description, the reflective liquid crystal panel 400a illuminated by the uniform illumination optical system 240 is a reflective liquid crystal element for red, separated by the first dichroic mirror 245, and reflected from the reflective liquid crystal panel 400b by the light guide means 540. The reflective liquid crystal panel 400b that propagates and illuminates so as to enter the liquid crystal panel 400c is a reflective liquid crystal element for green, and is further reflected and illuminated by the light guide means 540 in the same manner. However, the present invention is not limited to this, and the color light modulated by each of the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c is arbitrarily selected. It may be configured.
第１のダイクロイックミラー２４５は、特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子であり、具体的には、青色及び緑色の波長領域の光を反射して、残りの波長帯域の光（赤色）を透過して、青色及び緑色の波長領域の光を残りの波長帯域の光から分離して導光手段５４０側に導く。また、第１のダイクロイックミラー２４５の取付角度等については後述する。第１のダイクロイックミラー２４５の取付角度は、上述の第１のダイクロイックミラー２０５と同様に、導光手段５４０内に設けられるリレー光学系及び青色及び緑色の光をそれぞれに分離する後述の色分離素子（第２のダイクロイックミラー５４５）を直列的に配置するのに適した角度で設置されており、具体的には、第１のダイクロイックミラー２４５の反射面の法線Ｌ２４５と、これに入射する光源１００からの光の光軸Ｌ１００との間の角度θ５が４５度未満となるように配置されている。
The first dichroic mirror 245 is a color separation element that separates light in accordance with a specific wavelength band. Specifically, the first dichroic mirror 245 reflects light in the blue and green wavelength regions and transmits light in the remaining wavelength bands ( The light in the blue and green wavelength regions is separated from the light in the remaining wavelength bands and guided to the light guide means 540 side. The mounting angle of the first dichroic mirror 245 will be described later. The mounting angle of the first dichroic mirror 245 is the same as that of the first dichroic mirror 205 described above, and a relay optical system provided in the light guide means 540 and a color separation element to be described later for separating blue and green light respectively. The (second dichroic mirror 545) is installed at an angle suitable for arranging in series. Specifically, the normal line L245 of the reflecting surface of the first dichroic mirror 245 and the light source incident thereon The angle θ <b> 5 between the light beam 100 and the optical axis L <b> 100 is less than 45 degrees.
また、均一照明光学系２４０は、第１のダイクロイックミラー２４５と偏光ビームスプリッタ３０１ａとの間に設けられ、第１のダイクロイックミラー２４５で分離された赤色光を反射型液晶パネル４００ａに集光する集光レンズ２０４ａを有する。
The uniform illumination optical system 240 is provided between the first dichroic mirror 245 and the polarization beam splitter 301a, and collects the red light separated by the first dichroic mirror 245 on the reflective liquid crystal panel 400a. It has an optical lens 204a.
導光手段５４０は、均一照明光学系２４０に設けられた第１のダイクロイックミラー２４５により分離された光を、均一照明光学系２４０により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａとは異なる反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃを照射するものである。導光手段５４０は、具体的には、１つの反射ミラー５４１と、２つの直列的に配置された集光レンズ５４２，５４３と、集光レンズ５４２，５４３を経由した光のうち特定の波長帯域に応じて光を分離する色分離素子として第２のダイクロイックミラー５４５と、この第２のダイクロイックミラー５４５により分離されたそれぞれの光を集光する集光レンズ５４４ｂ，５４４ｃとを有する。尚、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃは、上述の集光レンズ５０２，５０３，５０４と同様にリレー光学系を構成し、一方、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂは、リレー光学系を構成する。
The light guide means 540 is a reflective liquid crystal panel 400a that is irradiated with the light separated by the first dichroic mirror 245 provided in the uniform illumination optical system 240 as the light propagated by the uniform illumination optical system 240 is incident. It propagates so as to be incident on different reflective liquid crystal panels 400b and 400c, and irradiates the different reflective liquid crystal panels 400b and 400c. Specifically, the light guide unit 540 includes a single reflection mirror 541, two condensing lenses 542 and 543 arranged in series, and a specific wavelength band of light passing through the condensing lenses 542 and 543. The second dichroic mirror 545 as a color separation element that separates the light in accordance with the light, and condensing lenses 544b and 544c that condense the light separated by the second dichroic mirror 545, respectively. The condensing lenses 542, 543, and 544c constitute a relay optical system in the same manner as the condensing lenses 502, 503, and 504 described above, while the condensing lenses 542, 543, and 544b constitute a relay optical system. .
反射ミラー５４１は、上述の反射ミラー５０１と同様に、第１のダイクロイックミラー２４５と略平行に配置されており、第１のダイクロイックミラー２４５を透過する均一照明光学系２４０の光軸と、反射ミラー５４１で反射された後の光の光軸を略平行な状態で出射させることができる。
The reflection mirror 541 is disposed substantially parallel to the first dichroic mirror 245 in the same manner as the reflection mirror 501 described above, the optical axis of the uniform illumination optical system 240 that transmits the first dichroic mirror 245, and the reflection mirror. The optical axis of the light reflected by 541 can be emitted in a substantially parallel state.
色分離素子として設けられる第２のダイクロイックミラー５４５は、特定の波長帯域に応じて光を分離するものであり、具体的には、緑色の波長帯域の光のみを反射して、残りの波長帯域の光（青色）を透過して、それぞれ対応する偏光ビームスプリッタ及び反射型液晶パネルに光を分離して入射させるものである。すなわち、第２のダイクロイックミラー５４５は、緑色の波長の帯域の光を反射して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ｂ及び反射型液晶パネル４００ｂに導き、青色の波長帯域の光を透過して対応する偏光ビームスプリッタ３０１ｃ及び反射型液晶パネル４００ｃに導く。また、第２のダイクロイックミラー５４５は、分離面の法線Ｌ５４５と、導光手段５４０の反射ミラー５４１に導かれる光の光軸Ｌ５４１との間の角度が４５度となるように配置されている。
The second dichroic mirror 545 provided as a color separation element separates light in accordance with a specific wavelength band. Specifically, the second dichroic mirror 545 reflects only light in the green wavelength band and the remaining wavelength band. Light (blue) is transmitted, and the light is separated and incident on the corresponding polarizing beam splitter and the reflective liquid crystal panel. In other words, the second dichroic mirror 545 reflects the light in the green wavelength band and guides it to the corresponding polarizing beam splitter 301b and the reflective liquid crystal panel 400b, and transmits the blue wavelength band light to the corresponding polarized beam. The light is guided to the splitter 301c and the reflective liquid crystal panel 400c. The second dichroic mirror 545 is disposed such that the angle between the normal L545 of the separation surface and the optical axis L541 of the light guided to the reflection mirror 541 of the light guide 540 is 45 degrees. .
リレー光学系を構成する集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃは、第２のダイクロイックミラー５４５とともに、反射ミラー５４１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃからなるリレー光学系は、集光レンズ２０３で導光手段５４０内で一度結像された光を、この導光手段５４０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。また、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂからなるリレー光学系は、集光レンズ２０３で導光手段５４０内で一度結像された光を、この導光手段５４０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｂ上に再度結像させる。
The condensing lenses 542, 543, and 544c constituting the relay optical system are arranged in series with the second dichroic mirror 545 on the optical axis of the light reflected by the reflection mirror 541. The relay optical system including the condensing lenses 542, 543, and 544c is a reflective type that illuminates the light once imaged in the light guiding unit 540 by the condensing lens 203 through the light guiding unit 540. The image is formed again on the liquid crystal panel 400c. The relay optical system including the condensing lenses 542, 543, and 544b is a reflective liquid crystal that propagates and illuminates the light once imaged in the light guiding unit 540 by the condensing lens 203 by the light guiding unit 540. The image is formed again on the panel 400b.
導光手段５４０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃの機能、導光手段５４０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５４０及びこれと第１のダイクロイックミラー２４５を組み合わせることによる効果については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
In the light guide unit 540, functions including a function of the condensing lenses 542, 543, and 544c constituting the relay optical system and a function of re-imaging the light once imaged in the optical path of the light guide unit 540 itself, The effects of combining the light means 540 and the first dichroic mirror 245 are the same as those of the light guide means 500 described above, and detailed description thereof is omitted.
すなわち、導光手段５４０は、光路内で一度結像した像を、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃからなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができる。また、導光手段５４０は、光路内で一度結像した像を、集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂからなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｂ上に均一な像を再結像させることができる。よって、導光手段５４０を有する投影光学装置４１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。また、導光手段５４０及び第１のダイクロイックミラー２４５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸と直交する方向の投影光学系全体の寸法を小さくすることができる。また、導光手段５４０及び第１のダイクロイックミラー２４５は、光路内で一度結像される位置を調整することで、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。また、導光手段５４０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
In other words, the light guiding unit 540 can re-image a uniform image on the reflective liquid crystal panel 400c from the image once formed in the optical path by the relay optical system including the condenser lenses 542, 543, and 544c. . In addition, the light guide unit 540 can re-image the image once formed in the optical path on the reflective liquid crystal panel 400b by the relay optical system including the condenser lenses 542, 543, and 544b. . Therefore, the projection optical device 41 having the light guide unit 540 allows the light emitted from the light source 100 to be incident on the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c uniformly and under the same conditions. In addition, the light guide unit 540 and the first dichroic mirror 245 can simplify the configuration by reducing the number of components, and can reduce the overall size of the projection optical system. Specifically, the illumination optical system The overall size of the projection optical system in the direction orthogonal to the optical axis can be reduced. Further, the light guide unit 540 and the first dichroic mirror 245 can prevent the scratches, dust, and the like from being projected onto the image by adjusting the position where the image is formed once in the optical path. In addition, since the light guide unit 540 has only one reflection, the light amount loss is small, and a high-luminance video output can be obtained.
以上のように構成された投影光学装置４１は、第１のダイクロイックミラー２４５により分離した光束を導光手段５４０により反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃまで伝搬する際に、一度結像した像１００２を集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂからなるリレー光学系、又は集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃからなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃのそれぞれの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
The projection optical apparatus 41 configured as described above collects the image 1002 once formed when the light beam separated by the first dichroic mirror 245 is propagated to the reflective liquid crystal panels 400b and 400c by the light guide means 540. By re-imaging each of the effective areas of the reflective liquid crystal panels 400b and 400c by the relay optical system including the optical lenses 542, 543 and 544b or the relay optical system including the condensing lenses 542, 543 and 544c, Images can be formed on the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c under substantially the same conditions. Then, the projection optical system and the projector apparatus synthesize the light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c by the color synthesizing element 302 and project it by the projection lens 600, thereby corresponding to the video signal on the screen. Displayed images.
ここで、上述のプロジェクタ装置及び投影光学装置４１において、光源１００から出射された出射光の光路について説明する。
Here, the optical path of the emitted light emitted from the light source 100 in the projector apparatus and the projection optical apparatus 41 described above will be described.
光源１００から出射された出射光は、マルチレンズアレイ２０１，２０２に導かれ、マルチレンズアレイ２０１，２０２により照度分布が均一化されて集光レンズ２０３に導かれ、集光レンズ２０３により集光されて第１のダイクロイックミラー２４５に入射する。
The emitted light emitted from the light source 100 is guided to the multi-lens arrays 201 and 202, the illuminance distribution is made uniform by the multi-lens arrays 201 and 202, guided to the condenser lens 203, and condensed by the condenser lens 203. Then, the light enters the first dichroic mirror 245.
集光レンズ２０３からの光は、第１のダイクロイックミラー２４５により、青色光及び緑色光が反射され導光手段５４０の反射ミラー５４１側に導かれ、その他の色光、すなわち赤色光が透過されて集光レンズ２０４ａに導かれる。
The light from the condensing lens 203 is reflected by the first dichroic mirror 245 so that blue light and green light are reflected and guided to the reflecting mirror 541 side of the light guiding means 540, and other color light, that is, red light is transmitted and collected. It is guided to the optical lens 204a.
集光レンズ２０４ａに導かれた赤色光は、集光レンズ２０４ａにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれた赤色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ａに向けて反射され反射型液晶パネル４００ａに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ａに導かれた光は、集光レンズ２０３及び集光レンズ２０４ａにより反射型液晶パネル４００ａ上に適切に像を結像している。反射型液晶パネル４００ａに導かれた赤色光は、印加された赤色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第１面３０２ａから色合成素子３０２に入射する。
The red light guided to the condensing lens 204a is condensed by the condensing lens 204a and guided to the polarization beam splitter 301a. The red light guided to the polarization beam splitter 301a is reflected from the light with a predetermined polarization plane toward the reflective liquid crystal panel 400a and guided to the reflective liquid crystal panel 400a, and light with a polarization plane orthogonal to the polarization plane is transmitted. The At this time, the light guided to the reflective liquid crystal panel 400a appropriately forms an image on the reflective liquid crystal panel 400a by the condenser lens 203 and the condenser lens 204a. The red light guided to the reflective liquid crystal panel 400a is spatially modulated in accordance with the applied red video signal, and this modulated light is guided again to the polarization beam splitter 301a, and only the component whose polarization plane is modulated is transmitted. Then, the light enters the color composition element 302 from the first surface 302a.
一方、導光手段５４０の反射ミラー５４１に導かれた緑色光及び青色光は、反射ミラー５４１により反射されて集光レンズ５４２，５４３に導かれる。集光レンズ５４２，５４３に導かれた緑色光及び青色光は、集光レンズ５４２，５４３により集光され、第２のダイクロイックミラー５４５に導かれる。
On the other hand, the green light and the blue light guided to the reflection mirror 541 of the light guide unit 540 are reflected by the reflection mirror 541 and guided to the condenser lenses 542 and 543. The green light and the blue light guided to the condenser lenses 542 and 543 are collected by the condenser lenses 542 and 543 and guided to the second dichroic mirror 545.
第２のダイクロイックミラー５４５に導かれた緑色光及び青色光は、第２のダイクロイックミラー５４５により、緑色光が反射されて集光レンズ５４４ｂに導かれ、青色光が透過されて集光レンズ５４４ｃに導かれる。
The green light and the blue light guided to the second dichroic mirror 545 are reflected by the second dichroic mirror 545 and guided to the condenser lens 544b, and the blue light is transmitted to the condenser lens 544c. Led.
集光レンズ５４４ｂに導かれた緑色光は、集光レンズ５４４ｂにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれた緑色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｂに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｂに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｂに導かれた光は、上述したように集光レンズ２０３により導光手段５４０の光路内に一度結像された像１００２をリレー光学系である集光レンズ５４２，５４３，５４４ｂにより再度反射型液晶パネル４００ｂ上に適切に像を再結像している。反射型液晶パネル４００ｂに導かれた緑色光は、印加された緑色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｂに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第２面３０２ｂから色合成素子３０２に入射する。
The green light guided to the condenser lens 544b is condensed by the condenser lens 544b and guided to the polarization beam splitter 301b. The green light guided to the polarization beam splitter 301b is reflected from the light having a predetermined polarization plane toward the reflective liquid crystal panel 400b and guided to the reflective liquid crystal panel 400b, and light having a polarization plane orthogonal to the polarization plane is transmitted. The At this time, the light guided to the reflection type liquid crystal panel 400b is converted into an image 1002 once formed in the optical path of the light guide means 540 by the condenser lens 203 as described above. Images are appropriately re-imaged on the reflective liquid crystal panel 400b again by 542, 543, and 544b. The green light guided to the reflective liquid crystal panel 400b is spatially modulated according to the applied green video signal, and this modulated light is again guided to the polarization beam splitter 301b, and only the component whose polarization plane is modulated is transmitted. Then, the light enters the color composition element 302 from the second surface 302b.
また、集光レンズ５４４ｃに導かれた青色光は、集光レンズ５４４ｃにより集光され、偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれる。偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれた青色光は、所定偏光面の光が反射型液晶パネル４００ｃに向けて反射され反射型液晶パネル４００ｃに導かれ、この偏光面と直交する偏光面の光が透過される。尚、このとき、反射型液晶パネル４００ｃに導かれた光は、上述したように集光レンズ２０３により導光手段５４０の光路中に一度結像された像１００２をリレー光学系である集光レンズ５４２，５４３，５４４ｃにより再度反射型液晶パネル４００ｃ上に適切に像１００３を再結像している。反射型液晶パネル４００ｃに導かれた青色光は、印加された青色用の映像信号に応じて空間変調され、この変調光が再び偏光ビームスプリッタ３０１ｃに導かれ、偏光面が変調された成分のみ透過されて第３面３０２ｃから色合成素子３０２に入射する。
The blue light guided to the condensing lens 544c is condensed by the condensing lens 544c and guided to the polarization beam splitter 301c. In the blue light guided to the polarization beam splitter 301c, light having a predetermined polarization plane is reflected toward the reflective liquid crystal panel 400c and guided to the reflective liquid crystal panel 400c, and light having a polarization plane orthogonal to the polarization plane is transmitted. The At this time, the light guided to the reflective liquid crystal panel 400c is converted into an image 1002 once formed in the optical path of the light guide means 540 by the condenser lens 203 as described above. The image 1003 is appropriately re-imaged on the reflective liquid crystal panel 400c again by 542, 543, and 544c. The blue light guided to the reflective liquid crystal panel 400c is spatially modulated in accordance with the applied blue video signal, and this modulated light is guided again to the polarization beam splitter 301c, and only the component whose polarization plane is modulated is transmitted. Then, the light enters the color composition element 302 from the third surface 302c.
色合成素子３０２の各入射面である第１面乃至第３面３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃから入射した赤色光、緑色光、青色光は、色合成素子３０２により合成されて合成光として出射面である第４面３０２ｄから投影レンズ６００に向けて出射され、投影レンズ６００によりスクリーン上に拡大投影される。
The red light, the green light, and the blue light incident from the first to third surfaces 302a, 302b, and 302c, which are the incident surfaces of the color composition element 302, are combined by the color composition element 302 and are output as composite light. The light is emitted from the fourth surface 302d toward the projection lens 600, and is enlarged and projected on the screen by the projection lens 600.
以上のように構成された投影光学装置４１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａを照明する均一照明光学系２４０と、均一照明光学系２４０に設けられた第１のダイクロイックミラー２４５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃを照明する導光手段５４０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５４０が、その光路内に１つの反射ミラー５４１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。尚、導光手段５４０中に設けられる色分離素子としての第２のダイクロイックミラー５４５は、緑色光及び青色光を分離するための機能として設けられるものであり、光路を変える機能を有する所謂全反射ミラーとしての導光手段５４０内に設けられる反射ミラーは、反射ミラー５４１のみである。このように投影光学装置４１は、導光手段５４０を構成する光学部品が、均一照明光学系２００の光軸に直交する方向に張り出して構成されることにより、この方向の寸法が大きくなってしまうことを防止して、小型化及び軽量化を実現する。
The projection optical device 41 configured as described above uniformly distributes the light from the light source 100, the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c that modulate and output incident light based on the applied video signal, and the light source 100. The uniform illumination optical system 240 that illuminates the reflective liquid crystal panel 400a and the light separated by the first dichroic mirror 245 provided in the uniform illumination optical system 240 is incident on the reflective liquid crystal panels 400b and 400c. The light guide means 540 that propagates and illuminates the reflective liquid crystal panels 400b and 400c and the light that is modulated by the plurality of illuminated reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c and synthesized by the color composition element 302 is projected. The light guide means 540 has one reflection mirror 541 in its optical path. The arrangement with a relay optical system, simplifying the structure without having a complicated optical system as such conventional projection optical system, to reduce the size and weight. The second dichroic mirror 545 as a color separation element provided in the light guide unit 540 is provided as a function for separating green light and blue light, and is so-called total reflection having a function of changing an optical path. The reflection mirror 541 is the only reflection mirror provided in the light guide means 540 as a mirror. As described above, the projection optical device 41 is configured such that the optical components constituting the light guide unit 540 project in a direction perpendicular to the optical axis of the uniform illumination optical system 200, and thus the dimension in this direction increases. This can be prevented and the size and weight can be reduced.
また、投影光学装置４１は、導光手段５４０の光路内で反射ミラー５４１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｂ，４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置４１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
In addition, the projection optical device 41 propagates light so as to be incident on the reflection type liquid crystal panels 400b and 400c by only one reflection by the reflection mirror 541 in the optical path of the light guide means 540, and on the reflection type liquid crystal panels 400b and 400c. Since the image can be re-imaged and illuminated, it is possible to obtain a high-luminance video output with a small light loss and to obtain a high-quality video. Further, the projection optical apparatus 41 similarly realizes other effects of the projection optical apparatus 1 described above.
＜第６の実施の形態＞
また、本発明を適用した投影光学装置は、図１１に示すように構成してもよい。図１１は、本発明を適用した投影光学装置の第６の実施の形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１に示す投影光学装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
<Sixth Embodiment>
Further, the projection optical apparatus to which the present invention is applied may be configured as shown in FIG. FIG. 11 is a diagram showing a sixth embodiment of a projection optical apparatus to which the present invention is applied. In the following description, portions common to the projection optical apparatus 1 shown in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本発明を適用した投影光学装置５１は、図１１に示すように、光源１００と、複数の反射型液晶素子として反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶パネルを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた分離手段により分離された光を上述の一の反射型液晶パネルと異なる反射型液晶パネルに入射するように伝搬する導光手段５５０と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する合成手段として色合成素子３０２と、色合成素子３０２で合成された光をスクリーン等の表示部に投影出射する投影手段として投影レンズ６００とを備える。
As shown in FIG. 11, the projection optical apparatus 51 to which the present invention is applied has at least a light source 100, reflection type liquid crystal panels 400 a, 400 b, 400 c as a plurality of reflection type liquid crystal elements, and light from the light source 100 at least. Uniform illumination optical system 200 that illuminates one reflective liquid crystal panel, and light separated by the separating means provided in uniform illumination optical system 200 is incident on a reflective liquid crystal panel that is different from the one reflective liquid crystal panel described above. The light guiding means 550 that propagates in this way, the color synthesizing element 302 as a synthesizing means for synthesizing the light output from the plurality of reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, the light synthesized by the color synthesizing element 302 and the like A projection lens 600 is provided as projection means for projecting and projecting to the display unit.
導光手段５５０は、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を、均一照明光学系２００により伝搬された光が入射されて照射される反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂとは異なる反射型液晶パネル４００ｃに入射するよう伝搬して、この異なる反射型液晶パネル４００ｃを照射するものである。導光手段５５０は、具体的には、１つの反射ミラー５５１と、４つの集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６とを有する。この４つの集光レンズのうち一の集光レンズ５５６は、反射ミラー５５１と第１のダイクロイックミラー２０５との間の光路中に設けられ、４つの集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６のうち残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４は、反射ミラー５５１と反射型液晶パネル４００ｃとの間の光路中に直列的に配置されるように設けられ、上述したのと同様に、リレー光学系を構成する。
The light guide means 550 is a reflective liquid crystal panel 400a that receives the light separated by the first dichroic mirror 205 provided in the uniform illumination optical system 200 as the light propagated by the uniform illumination optical system 200 is incident. , 400b is transmitted so as to be incident on a different reflective liquid crystal panel 400c, and this different reflective liquid crystal panel 400c is irradiated. Specifically, the light guide unit 550 includes one reflection mirror 551 and four condenser lenses 502, 503, 504, and 556. Of the four condenser lenses, one condenser lens 556 is provided in the optical path between the reflection mirror 551 and the first dichroic mirror 205, and is one of the four condenser lenses 502, 503, 504, and 556. The remaining condensing lenses 502, 503, and 504 are provided so as to be arranged in series in the optical path between the reflection mirror 551 and the reflection type liquid crystal panel 400c. Constitute.
反射ミラー５５１は、第１のダイクロイックミラー２０５と略平行に配置されており、第１のダイクロイックミラー２０５を透過する均一照明光学系２００の光軸と、反射ミラー５５１で反射された後の光の光軸を略平行な状態で出射させることができる。
The reflection mirror 551 is disposed substantially parallel to the first dichroic mirror 205, and the optical axis of the uniform illumination optical system 200 that passes through the first dichroic mirror 205 and the light after being reflected by the reflection mirror 551. The optical axis can be emitted in a substantially parallel state.
集光レンズ５５６は、第１のダイクロイックミラー２０５に分離された光が導光手段５５０の光路内で結像される際の像が、反射ミラー５５１及び残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４のミラー面（反射面）上又はレンズ表面上に位置しないように、入射した光を集光する。集光レンズ５５６は、上述の第１の実施の形態でも説明したのと同様に、導光手段５５０の光路内で一度結像される像が、反射ミラー５０１の反射面及び残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４のレンズ面上に位置した場合の問題である、再結像した反射型液晶パネル４００ｃ上に反射面やレンズ面上の傷、埃等による影響を及ぼしてしまう等の問題を解消することができ、傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。具体的には、集光レンズ５５６は、反射ミラー５５１とこの集光レンズ５５６との間に導光手段５５０の光路内で一度結像される像１００４が位置するように入射した光を結像させることにより、上述した傷、埃等が画像に投影されてしまうことを防止できる。尚、上述の第１の実施の形態で説明したように、第１のダイクロイックミラー２０５及び導光手段の各光学素子を調整することにより、上述の問題を解消することも可能であるが、集光レンズ５５６を第１のダイクロイックミラー２０５と反射ミラー５５１との間に追加する本実施の形態のような構成とすることにより、簡単且つ確実に上述の効果を得ることができるとともに、他の光学部品の構成によっては、この集光レンズ５５６を追加することにより、導光手段５５０の光路長を小さくして、投影光学系全体の小型化をも可能とするものである。
The condensing lens 556 has an image obtained when the light separated by the first dichroic mirror 205 is imaged in the optical path of the light guide means 550 by the reflecting mirror 551 and the remaining condensing lenses 502, 503, and 504. The incident light is condensed so as not to be positioned on the mirror surface (reflection surface) or the lens surface. As described in the first embodiment, the condensing lens 556 is configured so that an image once formed in the optical path of the light guide unit 550 is reflected on the reflecting surface of the reflecting mirror 501 and the remaining condensing lens. A problem that occurs when the lens is positioned on the lens surfaces 502, 503, and 504, such as a reflection surface, a scratch on the lens surface, dust, etc. on the re-imaged reflective liquid crystal panel 400c. It can be eliminated, and scratches, dust and the like can be prevented from being projected onto the image. Specifically, the condensing lens 556 forms the incident light so that an image 1004 once formed in the optical path of the light guide means 550 is positioned between the reflecting mirror 551 and the condensing lens 556. By doing so, it is possible to prevent the above-described scratches, dust and the like from being projected onto the image. As described in the first embodiment, the above-described problem can be solved by adjusting each optical element of the first dichroic mirror 205 and the light guide unit. By adopting the configuration of the present embodiment in which the optical lens 556 is added between the first dichroic mirror 205 and the reflection mirror 551, the above-described effects can be obtained easily and reliably, and other optical components can be obtained. Depending on the configuration of the parts, the addition of the condensing lens 556 can reduce the optical path length of the light guide means 550 and reduce the overall size of the projection optical system.
リレー光学系を構成する複数の集光レンズ５０２，５０３，５０４は、反射ミラー５５１で反射された後の光の光軸上に直列的に配置されている。そして、この集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系は、上述の集光レンズ２０３及び集光レンズ５５６により導光手段５００の光路内の集光レンズ５５６と反射ミラー５５１との間の像１００４に一度結像された光を、この導光手段５５０で伝搬して照明する反射型液晶パネル４００ｃ上に再度結像させる。
A plurality of condensing lenses 502, 503, and 504 constituting the relay optical system are arranged in series on the optical axis of the light after being reflected by the reflection mirror 551. The relay optical system including the condensing lenses 502, 503, and 504 is connected between the condensing lens 556 and the reflecting mirror 551 in the optical path of the light guide unit 500 by the condensing lens 203 and the condensing lens 556 described above. The light once formed on the image 1004 is formed again on the reflective liquid crystal panel 400c that propagates and illuminates by the light guide means 550.
導光手段５５０において、リレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４の構成及び機能、導光手段５５０自体の光路内で一度結像された光を再度結像させる機能を含めた機能、導光手段５５０及びこれと第１のダイクロイックミラー２０５を組み合わせることによる効果（導光手段５００の光路内で一度結像される像１００２の位置を調整するように構成したことを除く）については、上述の導光手段５００と同様であり、詳細な説明は省略する。
In the light guide unit 550, functions including the configuration and functions of the condensing lenses 502, 503, and 504 constituting the relay optical system, and the function of re-imaging the light once imaged in the optical path of the light guide unit 550 itself. Regarding the effect of combining the light guide unit 550 and the first dichroic mirror 205 (except that the position of the image 1002 formed once in the optical path of the light guide unit 500 is adjusted). The light guide 500 is the same as described above, and detailed description thereof is omitted.
すなわち、導光手段５５０は、光路内で一度結像した像を、リレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃ上に均一な像を再結像させることができ、導光手段５５０を有する投影光学装置５１は、光源１００から出射された光を、均一且つ同条件で各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに入射させることを可能とする。また、導光手段５５０及び第１のダイクロイックミラー２０５は、構成部品を減らして構成を簡素化できるとともに、投影光学系の全体の大きさを小さくすることができ、具体的には、照明光学系の光軸と略同方向である上述の第１の光軸に直交する方向の投影光学系全体の寸法を小さくすることができる。導光手段５５０は、反射回数が１回だけであるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを可能とする。
In other words, the light guide means 550 can re-image the image once formed in the optical path on the reflective liquid crystal panel 400c by the relay optical system, and the projection optical apparatus having the light guide means 550. 51 enables the light emitted from the light source 100 to be incident on the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c uniformly and under the same conditions. In addition, the light guide 550 and the first dichroic mirror 205 can simplify the configuration by reducing the number of components, and can reduce the overall size of the projection optical system. Specifically, the illumination optical system The dimension of the entire projection optical system in the direction orthogonal to the first optical axis, which is substantially the same direction as the optical axis, can be reduced. Since the light guide means 550 has only one reflection, the light amount loss is small, and it is possible to obtain a high luminance video output.
以上のように構成された投影光学装置５１は、第１のダイクロイックミラー２０５により分離した光束を導光手段５５０により反射型液晶パネル４００ｃまで伝搬する際に、集光レンズ５５６により一度結像した像１００４を３つの集光レンズ５０２，５０３，５０４からなるリレー光学系により反射型液晶パネル４００ｃの有効領域に再結像させることにより、３つの反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃに略同条件で像を結像することができる。そして、投影光学系及びプロジェクタ装置は、反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調された光を色合成素子３０２で合成して、投影レンズ６００により投影することで、スクリーン上に映像信号に対応した画像を表示できる。
The projection optical apparatus 51 configured as described above has an image once formed by the condenser lens 556 when the light beam separated by the first dichroic mirror 205 is propagated to the reflective liquid crystal panel 400c by the light guide means 550. 1004 is re-imaged on the effective area of the reflective liquid crystal panel 400c by a relay optical system including three condenser lenses 502, 503, and 504, so that the three reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c are subjected to substantially the same conditions. An image can be formed. Then, the projection optical system and the projector apparatus synthesize the light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c by the color synthesizing element 302 and project it by the projection lens 600, thereby corresponding to the video signal on the screen. Displayed images.
上述の投影光学装置５１及びこれを備えるプロジェクタ装置において、光源１００から出射された出射光の光路については、導光手段５５０において集光レンズ５５６を追加してこの集光レンズ５５６と反射ミラー５５１との間に像１００４を結像させることを除いて上述の投影光学装置１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
In the above-described projection optical device 51 and a projector apparatus equipped with the same, the light path of the emitted light emitted from the light source 100 is added with a condensing lens 556 in the light guide means 550, and the condensing lens 556 and the reflecting mirror 551. Since it is the same as that of the above-described projection optical apparatus 1 except that the image 1004 is formed between the two, detailed description thereof is omitted.
以上のように構成された投影光学装置５１は、光源１００と、印加される映像信号に基づいて入射光を変調し出力する反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃと、光源１００からの光を均一化して反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂを照明する均一照明光学系２００と、均一照明光学系２００に設けられた第１のダイクロイックミラー２０５により分離された光を反射型液晶パネル４００ｃに入射するように伝搬してこの反射型液晶パネル４００ｃを照明する導光手段５５０と、これらの照明された複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃから出力された光を合成する色合成素子３０２と、複数の反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃで変調され色合成素子３０２で合成された光を投影出射する投影レンズ６００とを備え、導光手段５５０が、その光路内に１つの反射ミラー５５１を有するとともに、リレー光学系を有する構成により、従来の投影光学系等のように複雑な光学系を有することなく構成を簡素化でき、小型化及び軽量化を実現する。
The projection optical device 51 configured as described above uniformly distributes the light from the light source 100, the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c that modulate and output incident light based on the applied video signal, and the light source 100. The uniform illumination optical system 200 that illuminates the reflective liquid crystal panels 400a and 400b and the light separated by the first dichroic mirror 205 provided in the uniform illumination optical system 200 is incident on the reflective liquid crystal panel 400c. A light guide means 550 that propagates and illuminates the reflective liquid crystal panel 400c, a color composition element 302 that synthesizes light output from the illuminated reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, and a plurality of Projection lens for projecting and emitting light modulated by the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c and synthesized by the color synthesis element 302 600, and the light guiding means 550 has one reflecting mirror 551 in its optical path and has a relay optical system, so that it does not have a complicated optical system like a conventional projection optical system. Can be simplified, and downsizing and weight reduction can be realized.
また、投影光学装置５１は、導光手段５５０の光路内で反射ミラー５５１による一度の反射だけで、反射型液晶パネル４００ｃに入射するように光を伝搬し反射型液晶パネル４００ｃ上に再結像して照明することができるので、光量損失が小さく、高輝度の映像出力を得ることを実現し、高品質な映像を得ることを実現する。また、投影光学装置５１は、上述した投影光学装置１が有するその他の効果についても同様に実現する。
Further, the projection optical device 51 propagates light so as to be incident on the reflective liquid crystal panel 400c and re-images on the reflective liquid crystal panel 400c by only one reflection by the reflection mirror 551 in the optical path of the light guide means 550. Therefore, it is possible to obtain a high-quality video output with small loss of light amount and high brightness, and to obtain a high-quality video. In addition, the projection optical device 51 similarly realizes other effects of the projection optical device 1 described above.
さらに、投影光学装置５１は、導光手段５５０が、１つの反射ミラー５５１と、４つの集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６とからなり、一の集光レンズ５５６が、反射ミラー５５１と第１のダイクロイックミラー２０５との間の光路中に設けられ、残りの集光レンズ５０２，５０３，５０４が、反射ミラー５５１と、反射型液晶パネル４００ｃとの間の光路中に直列的に配置されるように設けられ、すなわち、直列的にリレー光学系を構成する集光レンズ５０２，５０３，５０４に加えて第１のダイクロイックミラー２０５との間に集光レンズ５５６を設け、この集光レンズ５５６により、導光手段５５０の光路内で結像される際の像が、反射ミラー５５１及び集光レンズ５０２，５０３，５０４，５５６のうち隣接するいずれかの素子の間、具体的には、例えば、集光レンズ５５６と反射ミラー５５１との間に像１００４を結像するように入射した光を集光するようにした構成により、反射面やレンズ面上の傷、埃等が画像に投影されてしまうことを簡単且つ確実に防止することを実現し、さらに、導光手段５５０の光路長を短くすることによる投影光学系全体の小型化を実現する。
Further, in the projection optical apparatus 51, the light guide means 550 includes one reflection mirror 551 and four condenser lenses 502, 503, 504, and 556, and one condenser lens 556 includes the reflection mirror 551 and the first mirror 551. The remaining condenser lenses 502, 503, and 504 are arranged in series in the optical path between the reflective mirror 551 and the reflective liquid crystal panel 400c. In other words, a condensing lens 556 is provided between the first dichroic mirror 205 in addition to the condensing lenses 502, 503, and 504 constituting the relay optical system in series. Any of the adjacent images among the reflection mirror 551 and the condenser lenses 502, 503, 504, and 556 is formed when the image is formed in the optical path of the light guide unit 550. More specifically, for example, a configuration in which incident light is condensed so as to form an image 1004 between the condensing lens 556 and the reflecting mirror 551 can be used on the reflecting surface or the lens surface. It is possible to easily and surely prevent projection of scratches, dust, and the like on the image, and to reduce the overall length of the projection optical system by shortening the optical path length of the light guide means 550.
尚、以上で説明した第１乃至第６の実施の形態においては、偏光選択素子である偏光ビームスプリッタ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃと、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃとの関係で、偏光選択素子の反射光を各反射型液晶パネルに導き、反射型液晶パネルで変調され再び偏光選択素子に入射された光を透過して色合成素子３０２に入射させるように構成したが、上述の均一照明光学系又は導光手段に導かれた光が、各反射型液晶パネル４００ａ，４００ｂ，４００ｃを透過する位置に各反射型液晶パネルを配置し、偏光選択素子の透過光を各反射型液晶パネルに導き、反射型液晶パネルで変調され再び偏光選択素子に入射された光を反射して色合成素子３０２に入射させるように構成してもよい。
In the first to sixth embodiments described above, the polarization selection is performed due to the relationship between the polarization beam splitters 301a, 301b, and 301c, which are polarization selection elements, and the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c. The reflected light of the element is guided to each reflective liquid crystal panel, and the light that is modulated by the reflective liquid crystal panel and incident on the polarization selection element is transmitted again and incident on the color composition element 302. The reflective liquid crystal panels are arranged at positions where the light guided to the optical system or the light guide means passes through the reflective liquid crystal panels 400a, 400b, and 400c, and the light transmitted through the polarization selection element is transmitted to the reflective liquid crystal panels. The light that is guided and modulated by the reflective liquid crystal panel and incident on the polarization selection element again may be reflected and incident on the color composition element 302.
このことについて、例えば上述の赤色用の偏光ビームスプリッタ３０１ａ及び反射型液晶パネル４００ａを例として、図１２を用いて具体的に説明する。図１２（ａ）は、例えば、第１の実施の形態の偏光ビームスプリッタ３０１ａ及び反射型液晶パネル４００ａの部分を拡大して示すものとする。ここで、例えば、反射型液晶パネル４００ａには、Ｐ偏光の状態で入射させるものとし、その場合、偏光ビームスプリッタ３０１ａには、Ｐ偏光成分の光を反射し、Ｓ偏光成分の光を透過する膜からなる偏光選択面が形成されることになる。そして、反射型液晶パネル４００ａに導かれたＰ偏光状態の光は、印加された赤色用の映像信号に応じて空間変調され、再び偏光ビームスプリッタ３０１ａに導かれた変調光は、変調された成分であるＳ偏光状態の光のみ透過されて色合成素子３０２側に導かれることとなる。
This will be described in detail with reference to FIG. 12, taking the above-described red polarization beam splitter 301a and reflective liquid crystal panel 400a as examples. FIG. 12A shows, for example, an enlarged view of the polarizing beam splitter 301a and the reflective liquid crystal panel 400a of the first embodiment. Here, for example, it is assumed that the light is incident on the reflective liquid crystal panel 400a in a P-polarized state. In this case, the polarization beam splitter 301a reflects the P-polarized component light and transmits the S-polarized component light. A polarization selective surface made of a film is formed. The P-polarized light guided to the reflective liquid crystal panel 400a is spatially modulated according to the applied red video signal, and the modulated light guided to the polarization beam splitter 301a again is modulated component. Only the light in the S polarization state is transmitted and guided to the color composition element 302 side.
これに対し、図１２（ｂ）に示すように、図１２（ａ）と同様な反射型液晶パネル４００ａの配置を、上述のように偏光選択素子に入射された光が透過する位置となるように配置変更した場合について説明する。図１２（ｂ）に示す場合に、偏光選択素子としては、上述の偏光ビームスプリッタ３０１ａとは逆に、Ｐ偏光成分の光を透過し、Ｓ偏光成分の光を反射する膜からなる偏光選択面が形成された偏光ビームスプリッタ３０１ｄを用いることになる。そして、このような偏光ビームスプリッタ３０１ｄに均一照明光学系等から入射した光は、Ｐ偏光成分の光を透過して反射型液晶パネル４００ａに導くこととなる。そして、反射型液晶パネル４００ａに導かれたＰ偏光状態の光は、印加された赤色用の映像信号に応じた空間変調され、再び偏光ビームスプリッタ３０１ｄに導かれた変調光は、変調された成分であるＳ偏光状態の光のみ反射されて色合成素子３０２側に導かれることとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 12 (b), the arrangement of the reflective liquid crystal panel 400a similar to that in FIG. 12 (a) is positioned so that the light incident on the polarization selection element is transmitted as described above. A case where the layout is changed will be described. In the case shown in FIG. 12B, the polarization selection element is a polarization selection surface made of a film that transmits the P-polarized component light and reflects the S-polarized component light, contrary to the polarization beam splitter 301a described above. The polarization beam splitter 301d on which is formed is used. The light incident on the polarizing beam splitter 301d from the uniform illumination optical system or the like transmits the P-polarized component light and guides it to the reflective liquid crystal panel 400a. Then, the P-polarized light guided to the reflective liquid crystal panel 400a is spatially modulated according to the applied red video signal, and the modulated light guided to the polarization beam splitter 301d again is modulated component. Only the light in the S-polarized state is reflected and guided to the color synthesizing element 302 side.
尚、ここでは、第１の実施の形態の赤色用の偏光選択素子及び反射型液晶パネルについてのみ説明したが、上述のことは、各実施の形態の赤色用、緑色用、青色用の偏光選択素子及び反射型液晶パネルについても適用可能である。また、反射型液晶パネルに入射する偏光状態についても上述に限られるものではなく、さらに、偏光選択素子に入射する前に所定の偏光状態で入射させるように均一照明光学系又は導光手段内に偏光状態を調整する光学素子等を設けるように構成してもよい。
Here, only the red polarization selection element and the reflective liquid crystal panel according to the first embodiment have been described. However, the above description applies to the red, green, and blue polarization selection according to each embodiment. The present invention can also be applied to elements and reflective liquid crystal panels. Further, the polarization state incident on the reflective liquid crystal panel is not limited to the above, and further, in the uniform illumination optical system or the light guiding means so as to be incident in a predetermined polarization state before entering the polarization selection element. You may comprise so that the optical element etc. which adjust a polarization state may be provided.
以上のように、本発明を適用した投影光学装置１，１１，２１，３１，４１，５１は、光源からの光を均一化して少なくとも一の反射型液晶素子を照明する均一照明光学系と、均一照明光学系に設けられた分離手段により分離された光を異なる反射型液晶素子に入射するよう伝搬してこの異なる反射型液晶素子を照明する導光手段と、各反射型液晶素子から出力された光を合成する合成手段と、合成された光を投影出射する投影手段とを備え、導光手段がその光路内に１つの反射ミラーを有するとともにリレー光学系を有する構成を備えることにより、導光手段の光路内に複数の反射ミラーを設けることにより導光手段の部分の構成の大型化、複雑化を防止して、投影光学系全体及び装置の構成の簡素化、並びに装置の小型化及び軽量化を実現する。
As described above, the projection optical device 1, 11, 21, 31, 41, 51 to which the present invention is applied uniformizes the light from the light source and illuminates at least one reflective liquid crystal element, and Light separated by the separating means provided in the uniform illumination optical system propagates to enter different reflective liquid crystal elements and illuminates the different reflective liquid crystal elements, and is output from each reflective liquid crystal element. The light guide means has a reflection mirror and a relay optical system in its optical path. By providing a plurality of reflecting mirrors in the optical path of the light means, the configuration of the light guide means is prevented from being enlarged and complicated, the entire projection optical system and the apparatus are simplified, and the apparatus is reduced in size. Realize weight reduction To.
また、本発明を適用したプロジェクタ装置は、上述したような投影光学装置１，１１，２１，３１，４１，５１を有し、入力された映像信号に応じた画像を表示部に出力するものであるので、装置の構成の簡素化、並びに装置の小型化及び軽量化を実現するとともに、投影光学系における光量損失を小さくするとともに高輝度の映像出力を得ることを可能として高品質な映像を得ることを実現する。
The projector device to which the present invention is applied has the projection optical devices 1, 11, 21, 31, 41, 51 as described above, and outputs an image corresponding to the input video signal to the display unit. As a result, the structure of the apparatus is simplified, the apparatus is reduced in size and weight, the light loss in the projection optical system is reduced, and a high-luminance video output can be obtained to obtain a high-quality image. Realize that.
