JP2009204693A - Projector and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2009204693A JP2008044375A JP2008044375A JP2009204693A JP 2009204693 A JP2009204693 A JP 2009204693A JP 2008044375 A JP2008044375 A JP 2008044375A JP 2008044375 A JP2008044375 A JP 2008044375A JP 2009204693 A JP2009204693 A JP 2009204693A
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Masaichi Uchiyama
正一 内山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector for achieving increasing a luminance dynamic range and gray-scale levels without degrading image quality due to coloring or color irregularity, and to provide a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The projector 1 includes: a light source 2; a first optical modulation element (reflection type liquid crystal light valve 5) modulating light from the light source 2; a plurality of second optical modulation elements (transmission type liquid crystal light valves 10R, 10G and 10B) respectively modulating a plurality of color light beams from the first optical modulation element; a color separating and synthesizing element (color separating and synthesizing prism 7) separating the light beam from the first optical modulation element into a plurality of color light beams and also synthesizing the color light beams modulated by the plurality of second optical modulation elements; a plurality of light transmission optical systems (mirrors 8 and 9) transmitting the respective color light beams from the color separating and synthesizing element to the respective second optical modulation elements; a projection optical system (projection lens 11) projecting an image; and a light transmission optical system positioning means positioning each of the plurality of light transmission optical systems. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロジェクタおよびその製造方法に関し、特に第1光変調素子、第2光変調素子の2段の光変調素子を備えたプロジェクタおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a projector and a method for manufacturing the projector, and more particularly to a projector including a two-stage light modulation element of a first light modulation element and a second light modulation element, and a method for manufacturing the projector.

近年、LCD(Liquid Crystal Display)、EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)、プロジェクタ等の電子ディスプレイ装置における画質改善は目覚ましく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能を有する装置が実現されつつある。しかしながら、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は1〜10[nit]程度の範囲であり、また階調数は8ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジの範囲が10−2〜10[nit]程度あり、また輝度弁別能力は0.2[nit]でこれを階調数に換算すると12ビット相当といわれている。このような視覚特性を経由して現在のディスプレイ装置の表示画像を見ると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため、視聴者は表示画像のリアリティや迫力に対して物足りなさを感じることになる。 In recent years, electronic display devices such as LCD (Liquid Crystal Display), EL (Electro-Luminescence) displays, plasma displays, CRTs (Cathode Ray Tubes), and projectors have been remarkably improved. Devices with nearly comparable performance are being realized. However, regarding the luminance dynamic range, the reproduction range is about 1 to 10 2 [nit], and the number of gradations is generally 8 bits. On the other hand, human vision has a range of luminance dynamic range that can be perceived at a time of about 10 −2 to 10 4 [nit], and the luminance discrimination capability is 0.2 [nit]. It is said to be equivalent to 12 bits. When viewing the display image of the current display device via such visual characteristics, the narrowness of the luminance dynamic range is conspicuous, and in addition, the gradation of the shadow part and highlight part is insufficient, You will feel unsatisfactory with the reality and power of the displayed image.

また、映画やゲーム等で使用されるCG(Computer Graphics)では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調特性を表示データ(以下、HDR(High Dynamic Range)表示データという)に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。ところが、それを表示するディスプレイ装置の性能が不足しているため、CGコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮できないという課題がある。
さらに、次期OS(Operating System)においては、16ビット色空間の採用が予定されており、現在の8ビット色空間と比較してダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、16ビット色空間を生かすことができる高ダイナミックレンジ、高階調の電子ディスプレイ装置の実現への要求が高まると予想される。
In CG (Computer Graphics) used in movies and games, display data (hereinafter referred to as HDR (High Dynamic Range) display data) has a luminance dynamic range and gradation characteristics close to human vision. The pursuit of reality is becoming mainstream. However, since the performance of the display device that displays it is insufficient, there is a problem that the expressive power inherent in the CG content cannot be fully exhibited.
Furthermore, in the next OS (Operating System), adoption of a 16-bit color space is planned, and the dynamic range and the number of gradations are dramatically increased as compared with the current 8-bit color space. Therefore, it is expected that the demand for realizing a high dynamic range and high gradation electronic display device capable of utilizing the 16-bit color space will increase.

ディスプレイ装置の中でも、液晶プロジェクタや、DLP(Digital Light Processing、商標)プロジェクタといった投射型表示装置(プロジェクタ)は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では上記の課題を解決するために、以下に述べる提案がなされている。   Among display devices, a projection display device (projector) such as a liquid crystal projector or a DLP (Digital Light Processing (trademark)) projector can display a large screen, and is effective in reproducing the reality and power of a display image. A display device. In this field, the following proposals have been made to solve the above problems.

プロジェクタにおける輝度ダイナミックレンジ拡大のための基本的な構成は、光源からの出射光束を第1光変調素子で変調して所望の照明光量分布を形成し、この照明光量分布を第2光変調素子上に伝達し、第2光変調素子によってさらに変調を加えた上で照明するというものである。光変調素子としては、光伝搬特性が独立に制御可能な画素構造やセグメント構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過型光変調素子が用いられている。その代表的な例としては、液晶ライトバルブがあげられる。また、透過型光変調素子に代えて、反射型光変調素子を用いてもよく、その代表例としては、DMD(Digital Micromirror Device)素子が挙げられる。   A basic configuration for expanding the luminance dynamic range in a projector is to form a desired illumination light amount distribution by modulating a light beam emitted from a light source with a first light modulation element, and this illumination light amount distribution is formed on the second light modulation element. , And further illuminates after further modulation by the second light modulation element. As the light modulation element, a transmission type light modulation element having a pixel structure or a segment structure whose light propagation characteristics can be controlled independently and capable of controlling a two-dimensional transmittance distribution is used. A typical example is a liquid crystal light valve. Further, instead of the transmission type light modulation element, a reflection type light modulation element may be used, and a representative example thereof is a DMD (Digital Micromirror Device) element.

いま、暗表示の透過率が0.2%、明表示の透過率が60%の光変調素子を使用する場合を考える。従来の投射型表示装置はこの光変調素子を単体で使用する構成であり、輝度ダイナミックレンジは60/0.2=300となる。これに対して、上記のディスプレイ装置は、各々が300の輝度ダイナミックレンジを有する2段の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するため、理論上は300×300=90000の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調数についてもこれと同等の考えが成り立ち、8ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することによって8ビットを超える階調数を得ることができる。なお、第1光変調素子および第2光変調素子は、映像信号から作られた第1変調信号、第2変調信号によってそれぞれ別個に駆動される。   Consider a case where a light modulation element having a dark display transmittance of 0.2% and a bright display transmittance of 60% is used. The conventional projection display device is configured to use this light modulation element alone, and the luminance dynamic range is 60 / 0.2 = 300. On the other hand, the above display device corresponds to optically arranging two stages of light modulation elements each having a luminance dynamic range of 300 in series, and thus theoretically has a luminance of 300 × 300 = 90000. A dynamic range can be realized. The same idea holds for the number of gradations, and the number of gradations exceeding 8 bits can be obtained by optically arranging 8-bit gradation light modulation elements in series. The first light modulation element and the second light modulation element are separately driven by a first modulation signal and a second modulation signal generated from the video signal.

ところで、第1光変調素子として1枚の液晶ライトバルブを配置し、その像を第1光変調素子と第2光変調素子との間に配置したリレーレンズによって複数の第2光変調素子(液晶ライトバルブ)の入射面に伝達する構成が、下記の特許文献1に開示されている。特許文献1では、第1光変調素子で変調された光を異なる色の複数の色光に分離する光分離手段と、複数の第2光変調素子で変調された光を合成する光合成手段とを、一体化したクロスダイクロイックプリズムで実現する構成が開示されている。この構成では、一つのクロスダイクロイックプリズムが光分離手段と光合成手段を兼ねるため、装置全体の小型化を図ることができる。
特開2005−227695号公報
By the way, one liquid crystal light valve is arranged as the first light modulation element, and a plurality of second light modulation elements (liquid crystals) are arranged by a relay lens in which an image thereof is arranged between the first light modulation element and the second light modulation element. A configuration for transmitting to the incident surface of the light valve is disclosed in Patent Document 1 below. In Patent Document 1, a light separating unit that separates light modulated by the first light modulation element into a plurality of different color lights, and a light combining unit that combines light modulated by the plurality of second light modulation elements, A configuration realized by an integrated cross dichroic prism is disclosed. In this configuration, since one cross dichroic prism serves as both the light separating means and the light combining means, the entire apparatus can be reduced in size.
JP 2005-227695 A

特許文献1の構成では、光源から出射された白色光束をクロスダイクロイックプリズムを用いてR,G,Bの3原色光束に色分離している。しかしながら、分離したR,G,Bの各光束間に色ずれが生じてしまい、第1光変調素子の光学像を正確に第2光変調素子に伝達することができない。その結果、表示画像に色付きや色ムラが生じ、画質劣化が生じてしまう、という課題があった。さらに、クロスダイクロイックプリズムは特定の面上にダイクロイック膜を形成した4個の三角プリズムを貼り合わせて形成されるが、その貼り合わせ精度が一般的には10秒程度と充分な精度を確保できず、また、4個の三角プリズムに微小な屈折率差がある。これらのことがR,G,Bの各光束に色ずれが生じる原因につながる、という課題もあった。   In the configuration of Patent Document 1, a white light beam emitted from a light source is color-separated into three primary color light beams of R, G, and B using a cross dichroic prism. However, a color shift occurs between the separated R, G, and B light beams, and the optical image of the first light modulation element cannot be accurately transmitted to the second light modulation element. As a result, there is a problem in that the display image is colored or uneven in color, resulting in image quality deterioration. Furthermore, the cross dichroic prism is formed by bonding four triangular prisms each having a dichroic film formed on a specific surface, but the bonding accuracy is generally about 10 seconds, and sufficient accuracy cannot be secured. In addition, there is a slight difference in refractive index between the four triangular prisms. There is also a problem that these lead to a cause of color misregistration in each of the R, G, and B light beams.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、色付きや色ムラによる画質劣化が生じることのない、輝度ダイナミックレンジ拡大と階調数増大を実現できるプロジェクタおよびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a projector capable of realizing a luminance dynamic range expansion and an increase in the number of gradations without causing image quality deterioration due to coloring or color unevenness, and a method for manufacturing the projector. The purpose is to provide.

上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、光源と、前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、複数の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a projector according to the present invention includes a light source, a first light modulation element that modulates light emitted from the light source, and light emitted from the first light modulation element depending on a wavelength range. A plurality of second light modulation elements that respectively modulate a plurality of separated color lights in different wavelength ranges; a color separation unit that separates light modulated by the first light modulation elements into the plurality of color lights; and the plurality of second light modulation elements. A color separation / combination element having a color composition unit that synthesizes the plurality of color lights modulated by the two-light modulation element; and each color light emitted from the color separation unit of the color separation / combination element A plurality of light transmission optical systems respectively transmitting to the two light modulation elements, a projection optical system for projecting an image composed of the combined light synthesized by the color combining unit of the color separation / synthesis element, and a plurality of light transmission optical systems Adjust each position And transmission optics position adjusting means, characterized by comprising a.

本発明のプロジェクタによれば、複数の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段を備えているため、複数の第2光変調素子の位置調整を行った後に、第1光変調素子の光学像の各第2光変調素子への位置合わせを、光伝達光学系位置調整手段を用いて各色独立に行うことができる。これにより、正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。   According to the projector of the present invention, since the light transmission optical system position adjusting means for adjusting the position of each of the plurality of light transmission optical systems is provided, the position adjustment of the plurality of second light modulation elements is performed after the second light modulation element is adjusted. The alignment of the optical image of one light modulation element to each second light modulation element can be performed independently for each color using the light transmission optical system position adjusting means. As a result, accurate alignment and accurate luminance modulation are possible, and a projector capable of displaying an image excellent in image quality without coloring or color unevenness can be realized.

あるいは、本発明の他のプロジェクタは、光源と、前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、複数の光伝達光学系のうち、一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、前記第1光変調素子の位置を調整する第1光変調素子位置調整手段と、を備えたことを特徴とする。   Alternatively, another projector of the present invention includes a light source, a first light modulation element that modulates light emitted from the light source, and different wavelengths in which the light emitted from the first light modulation element is separated by a wavelength range. A plurality of second light modulation elements that respectively modulate a plurality of color lights in the region, a color separation unit that separates light modulated by the first light modulation elements into the plurality of color lights, and the plurality of second light modulation elements A color separation / combination element having a color combining unit that combines the plurality of modulated color lights, and each color light emitted from the color separation unit of the color separation / combination element to the plurality of second light modulation elements A plurality of light transmission optical systems that respectively transmit, a projection optical system that projects an image composed of synthesized light synthesized by the color synthesis unit of the color separation / synthesis element, and one light among the plurality of light transmission optical systems Other than transmission optics A light transmitting optical system position adjusting means for adjusting the position of each of the transfer optical system, characterized by comprising a position, a first optical modulation element position adjusting means for adjusting the said first optical modulation element.

本発明の他のプロジェクタによれば、一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、第1光変調素子の位置を調整する第1光変調素子位置調整手段と、を備えているため、複数の第2光変調素子の位置調整を行った後、第1光変調素子の光学像の各第2光変調素子への位置合わせを各色独立に行うことができる。このとき、まず一つの光路について、第1光変調素子位置調整手段を用いて一つの第2光変調素子に対して第1光変調素子の位置の合わせ込みを行い、次いで、残りの光路について、光伝達光学系位置調整手段を用いて第1光変調素子の光学像を残りの各第2光変調素子へ位置合わせする。これにより、正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。   According to another projector of the present invention, light transmission optical system position adjusting means for adjusting the position of each of the other light transmission optical systems other than one light transmission optical system, and the position of the first light modulation element are adjusted. And adjusting the position of the plurality of second light modulation elements, and then aligning the optical image of the first light modulation element to each second light modulation element. Can be performed independently for each color. At this time, first, the position of the first light modulation element is aligned with respect to one second light modulation element using the first light modulation element position adjusting means for one optical path, and then the remaining light paths are The optical image of the first light modulation element is aligned with each of the remaining second light modulation elements using the light transmission optical system position adjusting means. As a result, accurate alignment and accurate luminance modulation are possible, and a projector capable of displaying an image excellent in image quality without coloring or color unevenness can be realized.

上記本発明において、前記複数の色光が、赤色光、緑色光、青色光であり、前記色分離・合成素子として、赤色光用プリズムと緑色光用プリズムと青色光用プリズムとを備え、前記赤色光用プリズムは、前記第1光変調素子から出射された光のうち、前記赤色光を反射させるとともに前記緑色光および前記青色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記赤色光を前記第2光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、前記青色光用プリズムは、前記赤色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記青色光を反射させるとともに前記緑色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記青色光を前記第2光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、前記緑色光用プリズムは、前記青色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記緑色光を全反射させる全反射面を有する構成のものを用いることができる。
この構成によれば、クロスダイクロイックプリズムを用いた場合に比べてプリズム間の位置合わせ精度が緩和されることで第1光変調素子の光学像の結像位置の調整を行いやすくなり、画質劣化をより確実に防止することができる。
In the present invention, the plurality of color lights are red light, green light, and blue light, and the color separation / synthesis element includes a red light prism, a green light prism, and a blue light prism, and the red light The light prism reflects the red light out of the light emitted from the first light modulation element and reflects the wavelength selective reflection surface that transmits the green light and the blue light and the wavelength selective reflection surface. A total reflection surface that totally reflects the red light toward a predetermined optical path toward the second light modulation element, and the blue light prism is transmitted through the wavelength selective reflection surface of the red light prism. A wavelength selective reflection surface that reflects blue light and transmits the green light, and the blue light reflected on the wavelength selective reflection surface is totally reflected toward a predetermined optical path toward the second light modulation element. The green light prism having a total reflection surface that totally reflects the green light transmitted through the wavelength selective reflection surface of the blue light prism can be used. .
According to this configuration, since the alignment accuracy between the prisms is relaxed compared to the case where a cross dichroic prism is used, it becomes easier to adjust the imaging position of the optical image of the first light modulation element, and image quality deterioration is reduced. It can prevent more reliably.

本発明のプロジェクタの製造方法は、光源と、前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、前記投射光学系に対して前記複数の第2光変調素子の各々の位置を調整する工程と、前記複数の光伝達光学系の各々の位置を調整することにより、前記第1光変調素子の光学像の位置を前記複数の第2光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とする。   The projector manufacturing method according to the present invention includes a light source, a first light modulation element that modulates the light emitted from the light source, and different wavelength ranges in which the light emitted from the first light modulation element is separated by a wavelength range. A plurality of second light modulation elements that respectively modulate the plurality of color lights, a color separation unit that separates light modulated by the first light modulation elements into the plurality of color lights, and a plurality of second light modulation elements. A color separation / combination element having a color composition unit that synthesizes the plurality of color lights, and each color light emitted from the color separation unit of the color separation / combination element to each of the plurality of second light modulation elements. A projector manufacturing method comprising: a plurality of light transmission optical systems for transmitting; and a projection optical system for projecting an image composed of synthesized light synthesized by a color synthesis unit of the color separation / synthesis element, wherein the projection Paired with optical system Adjusting the position of each of the plurality of second light modulation elements, and adjusting the position of each of the plurality of light transmission optical systems to thereby adjust the position of the optical image of the first light modulation element. And a step of aligning with each of the second light modulation elements.

本発明の他のプロジェクタの製造方法は、光源と、前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、前記投射光学系に対して前記複数の第2光変調素子の各々の位置を調整する工程と、前記第1光変調素子の位置を調整することにより、前記第1光変調素子の光学像の位置を前記複数の第2光変調素子のうちの一つの第2光変調素子に対して位置合わせする工程と、前記複数の光伝達光学系のうち、前記一つの第2光変調素子に対応する一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の位置を調整することにより、前記第1光変調素子の光学像の位置を前記一つの第2光変調素子を除く他の第2光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とする。   Another projector manufacturing method according to the present invention includes a light source, a first light modulation element that modulates light emitted from the light source, and light emitted from the first light modulation element that is separated according to a wavelength range. A plurality of second light modulation elements that respectively modulate a plurality of color lights in a wavelength region, a color separation unit that separates light modulated by the first light modulation elements into the plurality of color lights, and the plurality of second light modulation elements A color separation / combination element that combines the plurality of color lights modulated by the color separation unit, and a plurality of second light modulation elements for outputting each color light emitted from the color separation unit of the color separation / combination element A projector manufacturing method comprising: a plurality of light transmission optical systems that respectively transmit to a projection optical system that projects an image composed of synthesized light synthesized by a color synthesis unit of the color separation / synthesis element; Projection optical system The position of each of the plurality of second light modulation elements is adjusted, and the position of the first light modulation element is adjusted to adjust the position of the optical image of the first light modulation element. Aligning with respect to one second light modulation element of the two light modulation elements, and one light transmission optical system corresponding to the one second light modulation element among the plurality of light transmission optical systems The position of the optical image of the first light modulation element is adjusted with respect to each of the other second light modulation elements other than the one second light modulation element by adjusting the position of the other light transmission optical system except for And a step of aligning.

上記2つの本発明のプロジェクタの製造方法によれば、正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。   According to the above two projector manufacturing methods of the present invention, it is possible to realize a projector capable of displaying an image with excellent image quality without coloring or color unevenness by enabling accurate alignment and accurate brightness modulation. .

[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図3を参照しつつ説明する。
本実施形態のプロジェクタは、第1光変調素子、第2光変調素子の双方に液晶ライトバルブを採用した2変調方式の液晶プロジェクタの例である。
また、本実施形態は、前段の第1光変調素子に輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ、後段の第2光変調素子に色変調用の3枚の透過型液晶ライトバルブを用いている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The projector according to the present embodiment is an example of a two-modulation type liquid crystal projector that employs liquid crystal light valves for both the first light modulation element and the second light modulation element.
In this embodiment, a reflective liquid crystal light valve for luminance modulation is used as the first light modulation element in the front stage, and three transmissive liquid crystal light valves for color modulation are used as the second light modulation element in the rear stage.

図1は、本実施形態のプロジェクタの概略構成図(斜視図)である。図2は、同平面図である。図3は、同プロジェクタの製造工程を示すフローチャートである。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法や位置関係の縮尺を異ならせることもある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram (perspective view) of a projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the same. FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing process of the projector.
In the following drawings, the scales of dimensions and positional relationships may be different for each component in order to make each component easier to see.

本実施形態のプロジェクタ1は、図1、図2に示すように、光源2と、光源2から入射した光の輝度分布を均一化する均一照明光学系3と、均一照明光学系3から偏光ビームスプリッタ4(Polarized Beam Splitter,以下、PBSと略記する)を経て入射した光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ5と、反射型液晶ライトバルブ5からPBS4で反射された光をリレーするリレーレンズ6と、全波長領域の光をR,G,Bの3原色光に分離、ないしはR,G,Bの3原色光を合成する色分離合成プリズム7と、リレーレンズ6から出射し、色分離合成プリズム7、ミラー8,9を経て入射した光の波長領域のうちR,G,Bの3原色光の輝度をそれぞれ変調する3組の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bと、各透過型液晶ライトバルブから出射し、色分離合成プリズム7で合成されて入射した光をスクリーン(不図示)に投射する投射レンズ11とで概略構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the projector 1 according to this embodiment includes a light source 2, a uniform illumination optical system 3 that uniformizes the luminance distribution of light incident from the light source 2, and a polarized beam from the uniform illumination optical system 3. A reflective liquid crystal light valve 5 for modulating the luminance of all wavelengths of light incident through a splitter 4 (Polarized Beam Splitter, hereinafter abbreviated as PBS), and reflected from the reflective liquid crystal light valve 5 by the PBS 4 A relay lens 6 that relays the emitted light, a color separation / combination prism 7 that separates light in all wavelength regions into light of three primary colors of R, G, and B, or that combines light of three primary colors of R, G, and B, and a relay Three sets of transmissive liquid crystal light valves 10R that respectively modulate the luminances of the three primary colors of R, G, and B in the wavelength region of the light emitted from the lens 6 and incident through the color separation / combination prism 7 and the mirrors 8 and 9. , 10G, 10B , Emitted from the transmission type liquid crystal light valves, the incident light are combined by the color separating and synthesizing prism 7 is schematically constituted by a projection lens 11 for projecting on a screen (not shown).

光源2は、高圧水銀ランプ等のランプと、ランプからの出射光を反射するリフレクタとから構成されている。光源2から出射した光束は、第1フライアイレンズ、第2フライアイレンズ、偏光変換素子、集光レンズが順次設置された均一照明光学系3に入射する。第1、第2フライアイレンズおよび集光レンズは、光束断面における光強度分布を均一化する機能を有する。また、偏光変換素子は、例えばPBSアレイと1/2波長板などから構成されており、光源2から出射された不定偏光状態の光束を後段の光学系で利用可能な、振動方向が一方向に揃った直線偏光に変換する。均一照明光学系3を出射した光束は、均一照明光学系3の内部の偏光変換素子によってP偏光に変換されている。
なお、図面の簡略化のために、図1では均一照明光学系を1つの部品であるかのように簡略化して描いている。
The light source 2 includes a lamp such as a high-pressure mercury lamp and a reflector that reflects light emitted from the lamp. The light beam emitted from the light source 2 enters the uniform illumination optical system 3 in which the first fly-eye lens, the second fly-eye lens, the polarization conversion element, and the condenser lens are sequentially installed. The first and second fly-eye lenses and the condensing lens have a function of making the light intensity distribution in the cross section of the light beam uniform. The polarization conversion element is composed of, for example, a PBS array and a half-wave plate, and the vibration direction is unidirectional so that the indefinitely polarized light beam emitted from the light source 2 can be used in the subsequent optical system. Convert to uniform linear polarization. The light beam emitted from the uniform illumination optical system 3 is converted into P-polarized light by a polarization conversion element inside the uniform illumination optical system 3.
In order to simplify the drawing, the uniform illumination optical system is simplified in FIG. 1 as if it were one component.

図2に示すように、均一照明光学系3を出射した光束はPBS4に入射し、P偏光成分はPBS膜4aを透過して反射型液晶ライトバルブ5(第1光変調素子)に入射する。反射型液晶ライトバルブ5は、入射した光の全波長領域の輝度を映像信号に対応して変調して出射させる。具体的には、反射型液晶ライトバルブ5に入射したP偏光は映像信号に応じて位相変調され、反射されて再びPBS4に入射した光束のうち、S偏光成分がPBS膜4aで反射されてリレーレンズ6に向けて出射する。リレーレンズ6は、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ5の光学像を各色変調用の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bの画素面に結像する機能を有している。    As shown in FIG. 2, the light beam emitted from the uniform illumination optical system 3 enters the PBS 4, and the P-polarized component passes through the PBS film 4a and enters the reflective liquid crystal light valve 5 (first light modulation element). The reflective liquid crystal light valve 5 modulates and emits the luminance in the entire wavelength region of the incident light according to the video signal. Specifically, the P-polarized light incident on the reflective liquid crystal light valve 5 is phase-modulated according to the video signal, and the S-polarized component of the light beam reflected and incident again on the PBS 4 is reflected by the PBS film 4a and relayed. The light is emitted toward the lens 6. The relay lens 6 has a function of forming an optical image of the reflective liquid crystal light valve 5 for luminance modulation on the pixel surfaces of the transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B for color modulation.

リレーレンズ6から出射した光束は色分離合成プリズム7(色分離・合成素子)の下部に位置する色分離部に入射する。色分離合成プリズム7は、図2に示すように、G光用プリズム7G(緑色光用プリズム)、B光用プリズム7B(青色光用プリズム)、R光用プリズム7R(赤色光用プリズム)の3つのプリズムで構成されている。R光用プリズム7Rに入射した白色光束は、B光用プリズム7BとR光用プリズム7Rとの界面に入射する。この界面にはG・B透過/R反射(G光およびB光を透過させ、R光を反射させる)特性のダイクロイック膜が形成されており、そこで反射されたR光束は、R光用プリズム7Rの全反射面に入射して再び反射された後、R光用プリズム7Rから出射する。   The light beam emitted from the relay lens 6 is incident on the color separation unit located below the color separation / combination prism 7 (color separation / combination element). As shown in FIG. 2, the color separation / combination prism 7 includes a G light prism 7G (green light prism), a B light prism 7B (blue light prism), and an R light prism 7R (red light prism). It consists of three prisms. The white light beam incident on the R light prism 7R is incident on the interface between the B light prism 7B and the R light prism 7R. A dichroic film having a characteristic of G / B transmission / R reflection (transmitting G light and B light and reflecting R light) is formed on this interface, and the reflected R light flux is converted into an R light prism 7R. After being incident on the total reflection surface and reflected again, it is emitted from the R light prism 7R.

B光用プリズム7Bに入射したG・B光束はB光用プリズム7BとG光用プリズム7Gとの界面に入射する。この界面にはG透過/B反射特性のダイクロイック膜が形成されており、そこで反射されたB光束は、B光用プリズム7Bの全反射面に入射して再び反射された後、B光用プリズム7Bから出射する。G光用プリズム7Gに入射したG光束はG光用プリズム7Gの全反射面に入射して再び反射された後、G光用プリズム7Gから出射する。   The G / B light beam incident on the B light prism 7B enters the interface between the B light prism 7B and the G light prism 7G. A dichroic film having G transmission / B reflection characteristics is formed on this interface, and the B light beam reflected there is incident on the total reflection surface of the B light prism 7B and reflected again, and then the B light prism. The light is emitted from 7B. The G light beam incident on the G light prism 7G enters the total reflection surface of the G light prism 7G, is reflected again, and then exits from the G light prism 7G.

色分離合成プリズム7から出射したR,G,Bの各色光束は、下段ミラー8(光伝達光学系)で上方(+y方向)にはね上げられ、次に入射する上段ミラー9(光伝達光学系)で反射されて、色分離合成プリズム7の上部に位置する色合成部7bの光入射面に対向配置された3枚の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10B(第2光変調素子)に入射する。したがって、下段ミラー8、上段ミラー9からなる一対のミラーが、色分離合成プリズム7の色分離部から出射した各色光を各透過型液晶ライトバルブ10に伝達する光伝達光学系として機能する。これら下段ミラー8、上段ミラー9からなる一対のミラーには、各ミラー8,9の位置および入射光軸に対する反射面の角度(x、y、z軸回りの回転角度)を調整する位置調整機構12R,12G,12B(光伝達光学系位置調整手段)がそれぞれ備えられている。   The R, G, and B color beams emitted from the color separation / combination prism 7 are lifted upward (in the + y direction) by the lower mirror 8 (light transmission optical system), and then incident on the upper mirror 9 (light transmission optical system). And is incident on three transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B (second light modulation elements) disposed opposite to the light incident surface of the color combining unit 7b positioned above the color separation / combination prism 7. To do. Therefore, a pair of mirrors including the lower mirror 8 and the upper mirror 9 function as a light transmission optical system that transmits each color light emitted from the color separation unit of the color separation / combination prism 7 to each transmission type liquid crystal light valve 10. The pair of mirrors including the lower mirror 8 and the upper mirror 9 includes a position adjustment mechanism that adjusts the position of each mirror 8 and 9 and the angle of the reflecting surface with respect to the incident optical axis (rotation angle about the x, y, and z axes). 12R, 12G, and 12B (light transmission optical system position adjusting means) are provided.

また、本実施形態における色分離合成プリズム7を構成するプリズムは、上部も下部も同一の構成であり、何も変わらないが、下部は入射した白色光をR,G,Bの3原色光に分離して3方向に出射させる色分離部として機能し、上部は3方向から入射したR,G,Bの3原色光を合成して出射させる色合成部として機能する。なお、以下の文章において、必要に応じて3枚の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bを一括して色変調ライトバルブ10と称することもある。   Further, the prisms constituting the color separation / combination prism 7 in this embodiment have the same configuration at the top and bottom, and nothing changes, but the lower part converts the incident white light into the three primary color lights of R, G, and B. The upper part functions as a color synthesizing unit that synthesizes and emits the three primary color lights of R, G, and B incident from three directions. In the following text, the three transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B may be collectively referred to as the color modulation light valve 10 as necessary.

透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10B(第2光変調素子)は、画素電極およびこれを駆動するための薄膜トランジスタ素子、薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にツイストネマティック(TN)型液晶を挟み込むとともに、両方の外面に偏光板を配置したアクティブマトリックス型の液晶表示素子である。透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bは、電圧非印加状態で白/明(透過)状態、電圧印加状態で黒/暗(非透過)状態となるノーマリーホワイトモード、またはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、与えられた制御値に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。   The transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B (second light modulation elements) include a pixel substrate and a glass substrate on which switching elements such as a thin film transistor element and a thin film diode for driving the pixel electrode are formed in a matrix, and the entire surface. This is an active matrix liquid crystal display element in which a twisted nematic (TN) type liquid crystal is sandwiched between a glass substrate on which a common electrode is formed and a polarizing plate is disposed on both outer surfaces. The transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B have a normally white mode in which a white / bright (transmission) state is applied when no voltage is applied, and a black / dark (non-transmission) state when a voltage is applied, or vice versa. It is driven in the black mode, and the gradation between light and dark is analog controlled according to a given control value.

色変調ライトバルブ10に入射した各色光束は映像信号に対応して変調(第2の変調)を受け、再び色分離合成プリズム7に入射して合成される。引き続き、合成光束はリレーレンズ6の上方に位置する投射レンズ11(投射光学系)に入射し、投射レンズ11によって図示しないスクリーンに投影される。   Each color light beam incident on the color modulation light valve 10 undergoes modulation (second modulation) corresponding to the video signal, and is incident on the color separation / combination prism 7 again to be combined. Subsequently, the combined light beam enters a projection lens 11 (projection optical system) located above the relay lens 6 and is projected onto a screen (not shown) by the projection lens 11.

以下、上記構成の本実施形態のプロジェクタの製造方法を図3のフローチャートを参照して説明する。以下では、全製造工程のうち、本発明の特徴点である第1、第2光変調素子の位置調整工程について詳しく説明し、一般的な方法が用いられる他の工程については説明を省略する。   Hereinafter, a method for manufacturing the projector of the present embodiment having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. Below, the position adjustment process of the 1st and 2nd light modulation element which is the feature point of this invention is demonstrated in detail among all the manufacturing processes, and description is abbreviate | omitted about the other process in which a general method is used.

本実施形態のプロジェクタにおいては、光変調素子を構成する4枚の液晶ライトバルブ5,10R,10G,10Bを以下の手順によって位置調整する。
まず、3枚の色変調用の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bを、通常の3板式投射型表示装置と同様の手法を用いて、投射レンズ11に対してそれぞれ位置調整する(図3のステップS1)。
位置調整が終わったところで、各透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bを色分離合成プリズム7に固定する(図3のステップS2)。
In the projector of the present embodiment, the positions of the four liquid crystal light valves 5, 10R, 10G, and 10B constituting the light modulation element are adjusted by the following procedure.
First, the position of the three transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B for color modulation is adjusted with respect to the projection lens 11 using the same method as that of a normal three-plate projection display device (FIG. 3). Step S1).
When the position adjustment is completed, the transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B are fixed to the color separation / combination prism 7 (step S2 in FIG. 3).

次に、3枚の色変調用透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bを固定した色分離合成プリズム7と投射レンズ11を、反射型液晶ライトバルブ5、PBS4、リレーレンズ6が図1、図2のレイアウトに配置されている光学系に組み込む。そして、リレーレンズ6によって結像された反射型液晶ライトバルブ5の光学像が各色変調用の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bの画素面の所定の位置に結像するように調整を行う。このとき、位置調整機構12R,12G,12Bを用いてR,G,Bの各色光の光路上に配置されている下段ミラー8R,8G,8B、上段ミラー9R,9G,9Bの傾きおよび位置を調整する(図3のステップS3)。この傾き、位置調整は、色変調ライトバルブ10の水平方向、垂直方向に光束がシフトするように行われる。ミラーは各光路に2枚ずつあるので、それぞれに水平方向調整、垂直方向調整を分担させることで位置調整機構が簡素化され、装置コストの低減を図ることができる。   Next, the color separation / synthesizing prism 7 and the projection lens 11 to which the three color modulation transmission type liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B are fixed, the reflection type liquid crystal light valve 5, the PBS 4, and the relay lens 6 are shown in FIG. Incorporated into the optical system arranged in the layout (2). Then, adjustment is performed so that the optical image of the reflective liquid crystal light valve 5 formed by the relay lens 6 is formed at a predetermined position on the pixel surface of each of the transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B for color modulation. . At this time, the inclination and position of the lower mirrors 8R, 8G, 8B and the upper mirrors 9R, 9G, 9B arranged on the optical paths of the R, G, B color lights using the position adjusting mechanisms 12R, 12G, 12B are determined. Adjustment is made (step S3 in FIG. 3). The inclination and position adjustment are performed so that the light beam is shifted in the horizontal direction and the vertical direction of the color modulation light valve 10. Since there are two mirrors in each optical path, the position adjustment mechanism is simplified by sharing the horizontal direction adjustment and the vertical direction adjustment respectively, and the apparatus cost can be reduced.

位置調整を行い、反射型液晶ライトバルブ5の光学像が各色変調用の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bの画素面の所定の位置に結像したところで、下段ミラー8、上段ミラー9の傾きおよび位置を固定する(図3のステップS4)。   Position adjustment is performed, and when the optical image of the reflective liquid crystal light valve 5 is formed at predetermined positions on the pixel surfaces of the transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B for color modulation, the lower mirror 8 and the upper mirror 9 The inclination and position are fixed (step S4 in FIG. 3).

本実施形態によれば、R,G,Bの各光路に下段ミラー8、上段ミラー9の位置および傾きを調整する位置調整機構12R,12G,12Bをそれぞれ備えているため、3枚の色変調ライトバルブ10R,10G,10Bの投射レンズ11に対する位置調整を行った後、輝度変調ライトバルブ5のリレー光学像の各色変調ライトバルブ10R,10G,10Bへの位置合わせを各色独立に行うことができる。これにより、各ライトバルブの正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現することができる。   According to the present embodiment, the position adjustment mechanisms 12R, 12G, and 12B for adjusting the positions and inclinations of the lower mirror 8 and the upper mirror 9 are provided in the R, G, and B optical paths, respectively, and therefore, three color modulations are performed. After adjusting the positions of the light valves 10R, 10G, and 10B with respect to the projection lens 11, the relay optical image of the luminance modulation light valve 5 can be aligned with the color modulation light valves 10R, 10G, and 10B independently for each color. . Thereby, accurate alignment of each light valve and accurate luminance modulation are possible, and a projector capable of displaying an image with excellent image quality without coloring or color unevenness can be realized.

また、R光用プリズム7RとG光用プリズム7GとB光用プリズム7Bの3つのプリズムからなる色分離合成プリズム7を備えているが、このプリズムはクロスダイクロイックプリズムほど各プリズム間の高い貼り合わせ精度が要求されないため、クロスダイクロイックプリズムを用いた場合に比べて輝度変調ライトバルブ5のリレー光学像の結像位置の調整を行いやすくなり、画質劣化をより確実に防止することができる。   The color separation / combination prism 7 is composed of three prisms: an R-light prism 7R, a G-light prism 7G, and a B-light prism 7B. Since accuracy is not required, it becomes easier to adjust the image formation position of the relay optical image of the luminance modulation light valve 5 than when a cross dichroic prism is used, and image quality deterioration can be prevented more reliably.

[第2の実施の形態]
以下、本発明の第2の実施の形態を図4、図5を参照しつつ説明する。
本実施形態も、第1実施形態と同様、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブと色変調用の3枚の透過型液晶ライトバルブを備えた液晶プロジェクタの例である。
図4は、本実施形態のプロジェクタの平面図である。図3は、同プロジェクタの製造工程を示すフローチャートである。なお、図4において、第1実施形態の図2と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As in the first embodiment, this embodiment is also an example of a liquid crystal projector including a reflective liquid crystal light valve for luminance modulation and three transmissive liquid crystal light valves for color modulation.
FIG. 4 is a plan view of the projector according to the present embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing process of the projector. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 2 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第1実施形態では、R,G,Bの全ての光路の下段ミラー、上段ミラーに位置調整機構が備えられていたのに対し、本実施形態のプロジェクタ21では、図4に示すように、R,G,Bの光路のうち、R,Bの光路の下段ミラー8R,8B、上段ミラー9R,9Bには位置調整機構12R,12B(光伝達光学系位置調整手段)が備えられているが、Gの光路の下段ミラー8G、上段ミラー9Gには位置調整機構が備えられていない。そして、輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ5の位置を調整する位置調整機構14(第1光変調素子位置調整手段)が備えられている。位置調整機構14によって、反射型液晶ライトバルブ5のx、y、z軸方向の前進または後退、x、y、z軸回りの回転が可能となっている。   In the first embodiment, the position adjustment mechanism is provided in the lower mirror and the upper mirror in all the optical paths of R, G, and B, whereas in the projector 21 of the present embodiment, as shown in FIG. , G, and B, the lower mirrors 8R and 8B and the upper mirrors 9R and 9B of the R and B optical paths are provided with position adjusting mechanisms 12R and 12B (light transmission optical system position adjusting means). The lower mirror 8G and the upper mirror 9G of the G optical path are not provided with a position adjusting mechanism. A position adjusting mechanism 14 (first light modulating element position adjusting means) for adjusting the position of the reflective liquid crystal light valve 5 for luminance modulation is provided. The position adjustment mechanism 14 allows the reflective liquid crystal light valve 5 to move forward or backward in the x, y, and z axis directions and to rotate about the x, y, and z axes.

以下、上記構成の本実施形態のプロジェクタ21の製造方法を図5のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタ21においては、光変調素子を構成する4枚の液晶ライトバルブ5,10R,10G,10Bを以下の手順によって位置調整する。
まず、3枚の色変調用の透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bを、通常の3板式投射型表示装置と同様の手法を用いて、投射レンズ11に対してそれぞれ位置調整する(図5のステップS1)。
位置調整が終わったところで、各透過型液晶ライトバルブ10R,10G,10Bを色分離合成プリズム7に固定する(図5のステップS2)。以上の工程までは第1実施形態と同様である。
Hereinafter, a method for manufacturing the projector 21 of the present embodiment having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the projector 21 of the present embodiment, the positions of the four liquid crystal light valves 5, 10R, 10G, and 10B constituting the light modulation element are adjusted by the following procedure.
First, the positions of the three transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B for color modulation are respectively adjusted with respect to the projection lens 11 using the same technique as that of a normal three-plate projection display device (FIG. 5). Step S1).
When the position adjustment is completed, the transmissive liquid crystal light valves 10R, 10G, and 10B are fixed to the color separation / combination prism 7 (step S2 in FIG. 5). The steps up to this are the same as in the first embodiment.

次に、位置調整機構14を用いてリレーレンズ6に対する反射型液晶ライトバルブ5の相対位置を動かし、一枚の色変調用の透過型液晶ライトバルブ(本例の場合はG光用液晶ライトバルブ10G)の所定の位置(画素面)に輝度変調用の反射型液晶ライトバルブ5のリレー光学像が結像するように位置調整を行う(図5のステップS3)。
位置調整が終わったところで、反射型液晶ライトバルブ5を例えばPBS4に固定する(図5のステップS4)。
Next, the relative position of the reflective liquid crystal light valve 5 with respect to the relay lens 6 is moved by using the position adjusting mechanism 14, so that one transmissive liquid crystal light valve for color modulation (in this case, a liquid crystal light valve for G light). The position is adjusted so that the relay optical image of the reflective liquid crystal light valve 5 for luminance modulation is formed at a predetermined position (pixel surface) of 10G) (step S3 in FIG. 5).
When the position adjustment is completed, the reflective liquid crystal light valve 5 is fixed to, for example, the PBS 4 (step S4 in FIG. 5).

ただし、この調整が終了した段階では、他の2色の色変調用透過型液晶ライトバルブ(本例の場合はR,B光用液晶ライトバルブ10R,10B)に対しては所定の位置(画素面)に反射型液晶ライトバルブ5の光学像は結像しない。なぜならば、色分離合成プリズム7の3つのプリズム7R,7G,7B間に屈折率差があったり、下段ミラー8、上段ミラー9の取り付け精度に誤差があるためである。   However, at the stage where this adjustment is completed, the other two color modulation transmission type liquid crystal light valves (in this example, R, B light liquid crystal light valves 10R, 10B) are in a predetermined position (pixels). The optical image of the reflective liquid crystal light valve 5 is not formed on the surface. This is because there is a difference in refractive index between the three prisms 7R, 7G, and 7B of the color separation / combination prism 7, and there is an error in the mounting accuracy of the lower mirror 8 and the upper mirror 9.

そこで、次の段階で、位置調整機構12R,12Bを用いて、R,Bの各色光の光路に設けられている下段ミラー8R,8B、上段ミラー9R,9Bの傾きおよび位置を調整する(図5のステップS5)。この傾き、位置調整は、色変調用の透過型液晶ライトバルブ10R,10Bの水平方向、垂直方向に光束がシフトするように行われる。ミラーは各光路に2枚ずつあるので、それぞれに水平方向調整、垂直方向調整を分担させることで位置調整機構が簡素化され、装置コストの低減が図れる。   Therefore, in the next stage, the position adjustment mechanisms 12R and 12B are used to adjust the tilt and position of the lower mirrors 8R and 8B and the upper mirrors 9R and 9B provided in the optical paths of the R and B color lights (FIG. 5 step S5). The inclination and position adjustment are performed so that the light flux shifts in the horizontal direction and the vertical direction of the transmissive liquid crystal light valves 10R and 10B for color modulation. Since there are two mirrors in each optical path, the position adjustment mechanism is simplified by sharing the horizontal direction adjustment and the vertical direction adjustment respectively, and the apparatus cost can be reduced.

位置調整を行い、反射型液晶ライトバルブ5の光学像が各色変調用透過型液晶ライトバルブ10R,10Bの画素面の所定の位置に結像したところで、下段ミラー8R,8B、上段ミラー9R,9Bの傾きおよび位置を固定する(図5のステップS6)。   Position adjustment is performed, and when the optical image of the reflective liquid crystal light valve 5 is formed at a predetermined position on the pixel surface of the transmissive liquid crystal light valves 10R and 10B for color modulation, the lower mirrors 8R and 8B and the upper mirrors 9R and 9B. Is fixed (step S6 in FIG. 5).

本実施形態においても、各ライトバルブの正確な位置合わせと正確な輝度変調が可能になり、色付きや色ムラのない画質に優れた画像を表示可能なプロジェクタを実現できる、といった第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、下段ミラー、上段ミラーの位置調整機構がR,Bの2つの光路のみで済み、位置調整機構の削減を図ることができる。なお、本実施形態では、第1実施形態と比べて反射型液晶ライトバルブの位置調整機構が増えているように思えるかもしれないが、実際の装置としては第1実施形態の場合でも反射型液晶ライトバルブの位置調整機構は必要である(第1実施形態では発明のポイントに係わらないため、説明を省略した)。したがって、本実施形態の構成によれば、装置構成の簡略化を図ることができる。   Also in the present embodiment, it is possible to realize a projector capable of displaying an image with excellent image quality without coloring or color unevenness by enabling accurate alignment and accurate luminance modulation of each light valve. Similar effects can be obtained. Further, the position adjustment mechanism for the lower mirror and the upper mirror need only have two optical paths, R and B, and the position adjustment mechanism can be reduced. In this embodiment, it may seem that the position adjustment mechanism of the reflection type liquid crystal light valve is increased as compared with the first embodiment. However, as an actual device, even in the case of the first embodiment, the reflection type liquid crystal A light valve position adjusting mechanism is necessary (in the first embodiment, the description is omitted because it is not related to the point of the invention). Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the device configuration can be simplified.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では色分離合成プリズムとしてR光用プリズム、G光用プリズム、B光用プリズムの3つのプリズムからなる構成を示したが、この構成に代えて、クロスダイクロイックプリズムを用いても良い。また、第1光変調素子として、反射型液晶ライトバルブに代えて透過型液晶ライトバルブを用いても良い。また、第1光変調素子には、液晶ライトバルブに限らず、DMD等を用いることもできる。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a configuration including three prisms, that is, an R-light prism, a G-light prism, and a B-light prism is shown as the color separation / combination prism, but a cross dichroic prism may be used instead of this configuration. . In addition, a transmissive liquid crystal light valve may be used as the first light modulation element instead of the reflective liquid crystal light valve. Further, the first light modulation element is not limited to the liquid crystal light valve, and DMD or the like can also be used.

本発明の第1実施形態のプロジェクタを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a projector according to a first embodiment of the present invention. 同平面図である。It is the same top view. 同プロジェクタの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the projector. 本発明の第2実施形態のプロジェクタを示す平面図である。It is a top view which shows the projector of 2nd Embodiment of this invention. 同プロジェクタの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the projector.

符号の説明Explanation of symbols

1,21…プロジェクタ、2…光源、5…反射型液晶ライトバルブ(第1光変調素子)、7…色分離合成プリズム(色分離・合成素子)、7R…R光用プリズム、7G…G光用プリズム、7B…B光用プリズム、8,8R,8G,8B…下段ミラー(光伝達光学系)、9,9R,9G,9B…上段ミラー(光伝達光学系)、10,10R,10G,10B…透過型液晶ライトバルブ(第2光変調素子)、11…投射レンズ(投射光学系)、12R,12G,12B…位置調整機構(光伝達光学系位置調整手段)、14…位置調整機構(第1光変調素子位置調整手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 ... Projector, 2 ... Light source, 5 ... Reflection type liquid crystal light valve (first light modulation element), 7 ... Color separation / combination prism (color separation / synthesis element), 7R ... R light prism, 7G ... G light Prism, 7B... B light prism, 8, 8R, 8G, 8B... Lower mirror (light transmission optical system), 9, 9R, 9G, 9B... Upper mirror (light transmission optical system) 10, 10R, 10G, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10B ... Transmission-type liquid crystal light valve (2nd light modulation element), 11 ... Projection lens (projection optical system), 12R, 12G, 12B ... Position adjustment mechanism (light transmission optical system position adjustment means), 14 ... Position adjustment mechanism ( First light modulation element position adjusting means).

Claims (5)

光源と、
前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、
前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、
前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、
前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、
前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、
複数の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
A light source;
A first light modulation element that modulates light emitted from the light source;
A plurality of second light modulation elements that respectively modulate a plurality of color lights in different wavelength ranges in which the light emitted from the first light modulation element is separated by a wavelength range;
Color separation having a color separation unit that separates light modulated by the first light modulation element into the plurality of color lights and a color synthesis unit that combines the plurality of color lights modulated by the plurality of second light modulation elements・ Synthetic element,
A plurality of light transmission optical systems that respectively transmit each color light emitted from the color separation unit of the color separation / synthesis element to the plurality of second light modulation elements;
A projection optical system for projecting an image composed of synthesized light synthesized by the color synthesis unit of the color separation / synthesis element;
A projector comprising: a light transmission optical system position adjusting unit configured to adjust a position of each of the plurality of light transmission optical systems.
光源と、
前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、
前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、
前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、
前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、
前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、
複数の光伝達光学系のうち、一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の各々の位置を調整する光伝達光学系位置調整手段と、
前記第1光変調素子の位置を調整する第1光変調素子位置調整手段と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
A light source;
A first light modulation element that modulates light emitted from the light source;
A plurality of second light modulation elements that respectively modulate a plurality of color lights in different wavelength ranges in which the light emitted from the first light modulation element is separated by a wavelength range;
Color separation having a color separation unit that separates light modulated by the first light modulation element into the plurality of color lights and a color synthesis unit that combines the plurality of color lights modulated by the plurality of second light modulation elements・ Synthetic element,
A plurality of light transmission optical systems that respectively transmit each color light emitted from the color separation unit of the color separation / synthesis element to the plurality of second light modulation elements;
A projection optical system for projecting an image composed of synthesized light synthesized by the color synthesis unit of the color separation / synthesis element;
A light transmission optical system position adjusting means for adjusting the position of each of the other light transmission optical systems other than one of the plurality of light transmission optical systems;
A projector comprising: first light modulation element position adjusting means for adjusting a position of the first light modulation element.
前記複数の色光が、赤色光、緑色光、青色光であり、
前記色分離・合成素子が、赤色光用プリズムと緑色光用プリズムと青色光用プリズムとを備え、
前記赤色光用プリズムは、前記第1光変調素子から出射された光のうち、前記赤色光を反射させるとともに前記緑色光および前記青色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記赤色光を前記第2光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、
前記青色光用プリズムは、前記赤色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記青色光を反射させるとともに前記緑色光を透過させる波長選択反射面と、前記波長選択反射面において反射した前記青色光を前記第2光変調素子に向かう所定光路に向けて全反射させる全反射面と、を有し、
前記緑色光用プリズムは、前記青色光用プリズムの波長選択反射面を透過した前記緑色光を全反射させる全反射面を有することを特徴とする請求項1または2に記載のプロジェクタ。
The plurality of color lights are red light, green light, blue light,
The color separation / synthesis element includes a red light prism, a green light prism, and a blue light prism,
The red light prism includes a wavelength selective reflection surface that reflects the red light and transmits the green light and the blue light out of the light emitted from the first light modulation element, and the wavelength selective reflection surface. A total reflection surface that totally reflects the reflected red light toward a predetermined optical path toward the second light modulation element;
The blue light prism reflects the blue light transmitted through the wavelength selective reflection surface of the red light prism and transmits the green light, and the blue light reflected at the wavelength selective reflection surface. And a total reflection surface that totally reflects toward a predetermined optical path toward the second light modulation element,
The projector according to claim 1, wherein the green light prism has a total reflection surface that totally reflects the green light transmitted through the wavelength selective reflection surface of the blue light prism.
光源と、前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、
前記投射光学系に対して前記複数の第2光変調素子の各々の位置を調整する工程と、
前記複数の光伝達光学系の各々の位置を調整することにより、前記第1光変調素子の光学像の位置を前記複数の第2光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とするプロジェクタの製造方法。
A light source, a first light modulation element that modulates the light emitted from the light source, and a plurality of light components that respectively modulate a plurality of color lights in different wavelength ranges in which the light emitted from the first light modulation element is separated by a wavelength range The second light modulation element, a color separation unit that separates the light modulated by the first light modulation element into the plurality of color lights, and the plurality of color lights modulated by the plurality of second light modulation elements. A color separating / synthesizing element having a color synthesizing unit, and a plurality of light transmission optical systems for transmitting each color light emitted from the color separating unit of the color separating / synthesizing element to the plurality of second light modulation elements, respectively. A projection optical system for projecting an image composed of synthesized light synthesized by a color synthesizing unit of the color separation / synthesis element, and a manufacturing method of a projector comprising:
Adjusting the position of each of the plurality of second light modulation elements with respect to the projection optical system;
Adjusting the position of the optical image of the first light modulation element with respect to each of the plurality of second light modulation elements by adjusting the position of each of the plurality of light transmission optical systems. A method for manufacturing a projector, comprising:
光源と、前記光源から出射された光を変調する第1光変調素子と、前記第1光変調素子から出射された光が波長域によって分離された異なる波長域の複数の色光をそれぞれ変調する複数の第2光変調素子と、前記第1光変調素子によって変調された光を前記複数の色光に分離する色分離部と前記複数の第2光変調素子によって変調された前記複数の色光を合成する色合成部とを有する色分離・合成素子と、前記色分離・合成素子の前記色分離部から出射された各色光を前記複数の第2光変調素子にそれぞれ伝達する複数の光伝達光学系と、前記色分離・合成素子の色合成部によって合成された合成光からなる画像を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクタの製造方法であって、
前記投射光学系に対して前記複数の第2光変調素子の各々の位置を調整する工程と、
前記第1光変調素子の位置を調整することにより、前記第1光変調素子の光学像の位置を前記複数の第2光変調素子のうちの一つの第2光変調素子に対して位置合わせする工程と、
前記複数の光伝達光学系のうち、前記一つの第2光変調素子に対応する一つの光伝達光学系を除く他の光伝達光学系の位置を調整することにより、前記第1光変調素子の光学像の位置を前記一つの第2光変調素子を除く他の第2光変調素子の各々に対して位置合わせする工程と、を備えたことを特徴とするプロジェクタの製造方法。
A light source, a first light modulation element that modulates the light emitted from the light source, and a plurality of light components that respectively modulate a plurality of color lights in different wavelength ranges in which the light emitted from the first light modulation element is separated by a wavelength range The second light modulation element, a color separation unit that separates the light modulated by the first light modulation element into the plurality of color lights, and the plurality of color lights modulated by the plurality of second light modulation elements. A color separating / synthesizing element having a color synthesizing unit, and a plurality of light transmission optical systems for transmitting each color light emitted from the color separating unit of the color separating / synthesizing element to the plurality of second light modulation elements, respectively. A projection optical system for projecting an image composed of synthesized light synthesized by a color synthesizing unit of the color separation / synthesis element, and a manufacturing method of a projector comprising:
Adjusting the position of each of the plurality of second light modulation elements with respect to the projection optical system;
By adjusting the position of the first light modulation element, the position of the optical image of the first light modulation element is aligned with one second light modulation element of the plurality of second light modulation elements. Process,
Of the plurality of light transmission optical systems, by adjusting the position of the other light transmission optical system excluding one light transmission optical system corresponding to the one second light modulation element, the first light modulation element And a step of aligning the position of the optical image with each of the other second light modulation elements other than the one second light modulation element.
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