JP2010014926A - Projector - Google Patents

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JP2010014926A
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liquid crystal
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JP2008174266A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Yanai
宏明 矢内
Takuro Nagatsu
拓郎 永津
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector that can alleviate the deterioration of the contrast of a projection image while reducing the generation of stray light. <P>SOLUTION: Light resistance and thermal resistance are not only comparatively enhanced but also the generation of stray light due to the reflection is reduced by using absorption type photonic elements 44a, 44b, and 44c as polarization elements. The polarization split property of the photonic element 44a is improved, and the deterioration of the contrast of the projection image due to the insertion of the photonic elements 44a, 44b, and 44c is alleviated, by inclining the photonic elements 44a, 44b, and 44c around the absorption axis AX by a predetermined angle θ (specifically, 0°<θ<45°). Thereby, it is possible to achieve high image quality and high reliability for the projection image of the projector 100. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光変調装置を備えるプロジェクタに関する。   The present invention relates to a projector including a light modulation device.

光変調装置として液晶ライトバルブを組み込んだタイプのプロジェクタにおいて、通常
、液晶パネルの入射面側及び射出面側には偏光素子が配置される。例えば、入射側及び射
出側のいずれかの偏光板の熱負荷を低減するために、当該偏光板の前段にプレ偏光板を用
いる構成がある。なお、プレ偏光板は、熱配分の観点から直交状態での透過率約30〜5
0%のものが一般的である。
In a projector of a type incorporating a liquid crystal light valve as a light modulation device, polarizing elements are usually arranged on the incident surface side and the emission surface side of the liquid crystal panel. For example, there is a configuration in which a pre-polarizing plate is used in front of the polarizing plate in order to reduce the thermal load on the polarizing plate on either the incident side or the emission side. The pre-polarizing plate has a transmittance of about 30 to 5 in an orthogonal state from the viewpoint of heat distribution.
0% is common.

プレ偏光板として、吸収型の有機偏光素子が従来多く用いられているが、吸収型の有機
偏光素子は、耐光性及び耐熱性に劣り寿命が短いという問題がある。
As the pre-polarizing plate, an absorptive organic polarizing element is conventionally used in many cases. However, the absorptive organic polarizing element has a problem that it is inferior in light resistance and heat resistance and has a short life.

このような問題を解消すべく、液晶パネルの入射面側のプレ偏光板として反射型の無機
偏光素子を用いることにより偏光素子の耐光性や耐熱性を向上させるものが知られている
。例えば、無機材料からなる偏光分離部を含むことにより偏光分離素子の耐熱性を改善し
、さらに偏光分離素子において複数の偏光分離部を設けることにより偏光分離素子のコン
トラストを改善するものがある(特許文献1参照)。
In order to solve such problems, it is known to improve the light resistance and heat resistance of a polarizing element by using a reflective inorganic polarizing element as a pre-polarizing plate on the incident surface side of the liquid crystal panel. For example, there is one that improves the heat resistance of the polarization separation element by including a polarization separation portion made of an inorganic material, and further improves the contrast of the polarization separation element by providing a plurality of polarization separation portions in the polarization separation element (patent) Reference 1).

また、反射光が他の光学素子に悪影響を及ぼすことを防ぐために、液晶素子の前段にあ
る反射型偏光板を傾けて配置するものがある(例えば、特許文献2参照)。
特開2006−337860号公報 WO01/055778号公報
In addition, in order to prevent the reflected light from adversely affecting other optical elements, there is one in which a reflective polarizing plate disposed in front of the liquid crystal element is inclined (see, for example, Patent Document 2).
JP 2006-337860 A WO01 / 055778

しかしながら、特許文献1のようなプレ偏光板を液晶パネルの射出側に設けると、反射
型の無機偏光素子で反射した光が、液晶パネルに影響を及ぼすという問題が生じる。
However, when the pre-polarizing plate as in Patent Document 1 is provided on the exit side of the liquid crystal panel, there is a problem that the light reflected by the reflective inorganic polarizing element affects the liquid crystal panel.

また、特許文献2のように反射型の偏光板を傾ける方法を液晶パネルの射出側に適用す
ることも考えられるが、反射型の偏光板での反射による迷光の問題が発生すると考えられ
る。
In addition, it is conceivable to apply a method of tilting the reflective polarizing plate as in Patent Document 2 to the exit side of the liquid crystal panel, but it is considered that a problem of stray light due to reflection by the reflective polarizing plate occurs.

そこで、本発明は、迷光の発生を低減しつつ投射画像のコントラスト劣化を低減するこ
とができるプロジェクタを提供することを目的とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a projector that can reduce the deterioration of contrast of a projected image while reducing the occurrence of stray light.

上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、照明光を変調する光変調装
置を備えるプロジェクタであって、光変調装置は、液晶パネルと、液晶パネルの後段に配
置され液晶パネルから射出された変調光から所定の偏光成分を取り出す吸収型のフォトニ
ック素子とを有し、フォトニック素子は、連続する山谷状の周期積層構造を有し、周期積
層構造の周期方向に垂直な方向に延びる軸まわりに、システム光軸に垂直な基準面に対し
て所定角度だけ傾いている。ここで、フォトニック素子は、液晶パネルから射出された変
調光から例えば所定方向の直線偏光成分を取り出すものとできる。
In order to solve the above problems, a projector according to the present invention is a projector including a light modulation device that modulates illumination light, and the light modulation device is disposed in a rear stage of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel and is emitted from the liquid crystal panel. An absorption type photonic element that extracts a predetermined polarization component from the modulated light, and the photonic element has a continuous mountain-and-valley periodic stacked structure in a direction perpendicular to the periodic direction of the periodic stacked structure. Around the extending axis, it is inclined by a predetermined angle with respect to a reference plane perpendicular to the system optical axis. Here, the photonic element can extract, for example, a linearly polarized light component in a predetermined direction from the modulated light emitted from the liquid crystal panel.

上記プロジェクタでは、偏光素子として吸収型のフォトニック素子を用いることにより
、耐光性及び耐熱性を比較的高くすることができるだけでなく、反射による迷光の発生を
低減することができる。また、フォトニック素子を周期方向に垂直な方向に延びる軸まわ
りに所定角度だけ傾けることにより、フォトニック素子を単純に挿入することによる投射
画像のコントラストの劣化を低減することができる。これにより、プロジェクタの投射画
像に関して高画質、高信頼性を実現することができる。
In the projector, by using an absorptive photonic element as a polarizing element, not only light resistance and heat resistance can be made relatively high, but also the generation of stray light due to reflection can be reduced. In addition, by tilting the photonic element by a predetermined angle around an axis extending in a direction perpendicular to the periodic direction, it is possible to reduce deterioration in contrast of the projected image due to simple insertion of the photonic element. As a result, high image quality and high reliability can be realized for the projection image of the projector.

例えば、フォトニック素子が、基準面に対して、周期方向に垂直な方向に延びる軸のう
ちシステム光軸を通る吸収軸まわりに0°<θ<45°の範囲で傾いている場合、投射画
像のコントラストの劣化を比較的効率よく低減することができる。
For example, when the photonic element is tilted in the range of 0 ° <θ <45 ° around the absorption axis passing through the system optical axis among the axes extending in the direction perpendicular to the periodic direction with respect to the reference plane, the projected image The contrast degradation can be reduced relatively efficiently.

また、本発明の具体的な態様又は観点では、液晶パネルは、変調光が透過する透過型の
画像表示素子である。また、光変調装置は、液晶パネルの前段に配置され照明光のうち直
線偏光成分を選択的に取り出す第1偏光素子と、液晶パネルの後段に配置され液晶パネル
から射出された変調光から直線偏光成分を選択的に取り出す第2偏光素子とをさらに有し
、フォトニック素子は、液晶パネルと第2偏光素子との間に配置されるプリ偏光素子であ
る。この場合、各偏光素子により照明光の偏光成分のうち所定方向の偏光成分を透過させ
るとともに、他の成分を反射又は吸収することにより排除することができる。また、第2
偏光素子に比較的大きな熱的負荷がかかる傾向があるが、フォトニック素子を第2偏光素
子の前段に設けることにより、この第2偏光素子にかかる熱的負荷を低減することができ
る。
Further, in a specific aspect or viewpoint of the present invention, the liquid crystal panel is a transmissive image display element that transmits modulated light. In addition, the light modulation device is arranged at the front stage of the liquid crystal panel to selectively extract the linearly polarized light component from the illumination light, and is linearly polarized from the modulated light emitted from the liquid crystal panel arranged at the rear stage of the liquid crystal panel. The photonic device is a pre-polarization device that is disposed between the liquid crystal panel and the second polarization device. In this case, each polarizing element can transmit a polarized light component in a predetermined direction out of the polarized light components of the illumination light, and can be eliminated by reflecting or absorbing other components. Second
Although there is a tendency that a relatively large thermal load is applied to the polarizing element, the thermal load applied to the second polarizing element can be reduced by providing the photonic element before the second polarizing element.

また、本発明の別の態様によれば、周期方向に垂直な方向は、フォトニック素子の吸収
軸と平行な方向であり、吸収軸は、射出側の偏光方向に垂直な方向に対応する。この場合
、フォトニック素子は吸収軸まわりに所定角度だけ傾いており、偏光状態を劣化させるこ
となく偏光を分離することができる。そのため、後段に配置された第2偏光素子で所定方
向の直線偏光成分の取り出しと所定方向以外の直線偏光成分の処理を効率よくすることが
できる。
According to another aspect of the present invention, the direction perpendicular to the periodic direction is a direction parallel to the absorption axis of the photonic element, and the absorption axis corresponds to a direction perpendicular to the polarization direction on the exit side. In this case, the photonic element is inclined by a predetermined angle around the absorption axis, and the polarized light can be separated without deteriorating the polarization state. Therefore, it is possible to efficiently extract the linearly polarized light component in the predetermined direction and process the linearly polarized light component other than the predetermined direction with the second polarizing element arranged in the subsequent stage.

また、本発明のさらに別の態様によれば、光源光を射出する光源と、光源光を均一化し
て照明光を形成する照明光学系と、照明光学系から射出された照明光を各色光に分離する
色分離光学系と、色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明さ
れる各色用の光変調装置を、各色光の光路上に有する光変調部と、各色の光変調装置から
射出された各色の像光を合成する合成光学系と、合成光学系を経た像光を投射する投射光
学系と、をさらに備える。この場合、各色の光変調装置を対応する色光で照明することが
でき、合成光学系により各色の像光を合成して合成光を形成することで、高コントラスト
のカラー映像の投射が可能になる。
According to still another aspect of the present invention, a light source that emits light source light, an illumination optical system that uniformizes the light source light to form illumination light, and illumination light emitted from the illumination optical system for each color light A color separation optical system for separating, a light modulation unit for each color that is illuminated by a light beam of each color light separated by the color separation optical system, on a light path of each color light, and a light modulation device for each color And a projection optical system for projecting the image light that has passed through the synthesis optical system. In this case, it is possible to illuminate each color light modulation device with the corresponding color light, and it is possible to project a high-contrast color image by combining the image light of each color with the combining optical system to form the combined light. .

〔第1実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの構造等について説
明する。
図1は、第1実施形態のプロジェクタの構造を説明するための概念図である。このプロ
ジェクタ100は、光源10と、照明光学系20と、色分離光学系30と、光変調部40
と、クロスダイクロイックプリズム50と、投射レンズ60とを備える。ここで、クロス
ダイクロイックプリズム50、投射レンズ60は、それぞれ合成光学系、投射光学系を具
体化したものである。
[First Embodiment]
The structure of the projector according to the first embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the structure of the projector according to the first embodiment. The projector 100 includes a light source 10, an illumination optical system 20, a color separation optical system 30, and a light modulation unit 40.
A cross dichroic prism 50 and a projection lens 60. Here, the cross dichroic prism 50 and the projection lens 60 embody a composite optical system and a projection optical system, respectively.

上記プロジェクタ100において、光源10は、例えば、高圧水銀ランプ等の像光形成
の必要に足る光量を有する略白色光を発生する光源装置であり、光源光を発生する発光管
10aと、発光管10aからの光源光を前方に反射する凹面鏡を有するリフレクタ10b
とを備える。
In the projector 100, the light source 10 is, for example, a light source device that generates substantially white light having a light quantity sufficient for image light formation, such as a high-pressure mercury lamp, and an arc tube 10a that generates light source light and an arc tube 10a. Reflector 10b having a concave mirror that reflects the light from the light source forward
With.

照明光学系20は、光源光を平行化する光平行化手段である平行化レンズ22と、光を
分割及び重畳によって均一化するためのインテグレータ光学系を構成する第1及び第2フ
ライアイレンズ23a、23bと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子24と、両フライ
アイレンズ23a、23bを経た光を重畳させる重畳レンズ25とを備え、照明光を形成
する。照明光学系20において、平行化レンズ22は、光源10から射出された照明光の
光束方向を略平行に変換する。第1及び第2フライアイレンズ23a、23bは、それぞ
れマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第1フライアイレンズ23aを
構成する要素レンズによって平行化レンズ22を経た光を分割して個別に集光し、第2フ
ライアイレンズ23bを構成する要素レンズによって第1フライアイレンズ23aからの
分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子24は、PBS、ミラー、位相
差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第1フライアイレンズ23aにより
分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ
25は、偏光変換素子24を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変
調装置である液晶ライトバルブ40a、40b、40cの被照明領域に対する重畳照明を
可能にする。
The illumination optical system 20 includes a collimating lens 22 that is a light collimating unit that collimates the light from the light source, and first and second fly-eye lenses 23a that constitute an integrator optical system for equalizing the light by dividing and superimposing it. , 23b, a polarization conversion element 24 that aligns the polarization direction of light, and a superimposing lens 25 that superimposes light that has passed through both fly-eye lenses 23a, 23b, and forms illumination light. In the illumination optical system 20, the collimating lens 22 converts the luminous flux direction of the illumination light emitted from the light source 10 to be substantially parallel. The first and second fly-eye lenses 23a and 23b are each composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix, and the light that has passed through the collimating lens 22 is divided by the element lenses constituting the first fly-eye lens 23a. The light beams are individually condensed, and the divided light beams from the first fly-eye lens 23a are emitted with an appropriate divergence angle by the element lenses constituting the second fly-eye lens 23b. The polarization conversion element 24 is formed of an array having a PBS, a mirror, a retardation plate, etc. as a set of elements, and the polarization direction of each partial light beam divided by the first fly-eye lens 23a is linearly polarized in one direction. It has a role to align. The superimposing lens 25 appropriately converges the illumination light that has passed through the polarization conversion element 24 as a whole, and enables superimposing illumination on the illuminated areas of the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c, which are the light modulation devices of the subsequent stages.

色分離光学系30は、第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bと、反射ミラ
ー32a、32b、32cと、3つのフィールドレンズ33a、33b、33cとを備え
る。ここで、第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bは、図1に示すように、
照明光学系20から延びるシステム光軸OAに対して略45度傾斜して配置されている。
色分離光学系30は、照明光学系20により均一化された照明光を青(B)、緑(G)、
及び赤(R)の3色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ40a、40
b、40cへ導く。より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー31aは、
BGRの3色のうちG光及びR光を透過させB光を反射する。また、第2ダイクロイック
ミラー31bは、GRの2色のうちG光を反射しR光を透過させる。次に、この色分離光
学系30において、第1ダイクロイックミラー31aで反射されたB光は、反射ミラー3
2aを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33aに入射する。また、第1ダ
イクロイックミラー31aで透過し、第2ダイクロイックミラー31bで反射されたG光
は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ33bに入射する。さらに、第2ダイク
ロイックミラー31bを透過したR光は、リレーレンズLL1、LL2及び反射ミラー3
2b、32cを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33cに入射する。
The color separation optical system 30 includes first and second dichroic mirrors 31a and 31b, reflection mirrors 32a, 32b, and 32c, and three field lenses 33a, 33b, and 33c. Here, as shown in FIG. 1, the first and second dichroic mirrors 31a and 31b are
The optical system is disposed at an angle of approximately 45 degrees with respect to the system optical axis OA extending from the illumination optical system 20.
The color separation optical system 30 converts the illumination light uniformed by the illumination optical system 20 into blue (B), green (G),
And red (R) are separated into three colors, and each color light is separated from the liquid crystal light valves 40a, 40 at the subsequent stage.
b, go to 40c. More specifically, first, the first dichroic mirror 31a is
Of the three colors of BGR, G light and R light are transmitted and B light is reflected. The second dichroic mirror 31b reflects G light and transmits R light out of the two colors of GR. Next, in the color separation optical system 30, the B light reflected by the first dichroic mirror 31 a is reflected by the reflection mirror 3.
The light enters the field lens 33a for adjusting the incident angle through 2a. Further, the G light transmitted through the first dichroic mirror 31a and reflected by the second dichroic mirror 31b is incident on the field lens 33b for adjusting the incident angle. Further, the R light transmitted through the second dichroic mirror 31b is transmitted to the relay lenses LL1 and LL2 and the reflection mirror 3.
The light enters the field lens 33c for adjusting the incident angle through 2b and 32c.

光変調部40は、赤(R)、緑(G)及び青(B)の各色についての光変調装置である
液晶ライトバルブ40a、40b、40cにより構成される。液晶ライトバルブ40a、
40b、40cは、入射した照明光の空間的分布を変調する非発光型の光変調装置である
。このうち、液晶ライトバルブ40aは、色分離光学系30から射出された各色光のうち
B光によって照明される液晶パネル41aと、液晶パネル41aの入射側に配置される第
1偏光素子42aと、液晶パネル41aの射出側に配置される第2偏光素子43aと、液
晶パネル41aと第2偏光素子43aとの間に配置されるフォトニック素子44aとを備
える。なお、液晶パネル41aは、例えば垂直配向モードで動作する光透過型液晶パネル
(画像表示素子)である。
The light modulation unit 40 includes liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c that are light modulation devices for red (R), green (G), and blue (B) colors. Liquid crystal light valve 40a,
Reference numerals 40b and 40c denote non-light-emitting light modulation devices that modulate the spatial distribution of incident illumination light. Among these, the liquid crystal light valve 40a includes a liquid crystal panel 41a illuminated by B light among the respective color lights emitted from the color separation optical system 30, a first polarizing element 42a disposed on the incident side of the liquid crystal panel 41a, A second polarizing element 43a disposed on the emission side of the liquid crystal panel 41a and a photonic element 44a disposed between the liquid crystal panel 41a and the second polarizing element 43a are provided. The liquid crystal panel 41a is, for example, a light transmissive liquid crystal panel (image display element) that operates in a vertical alignment mode.

液晶ライトバルブ40aにおいて、第1偏光素子42aは、例えば液晶パネル41aに
入射すべき光のうち所定の第1方向の直線偏光成分を透過し、第1方向の直線偏光以外の
成分を反射する光反射型の偏光素子である。この第1偏光素子42aは、通常、無機材料
で形成される。第2偏光素子43aは、例えば液晶パネル41aから射出された変調光か
ら所定の第2方向の直線偏光成分を透過し、第2方向の直線偏光以外の成分を吸収する光
吸収型の偏光素子である。この第2偏光素子43aは、通常、有機材料で形成される。一
方、フォトニック素子44aは、液晶パネル41aから射出された変調光から第2方向の
直線偏光成分を取り出す光吸収型の偏光素子である。フォトニック素子44aは、無機材
料で形成される。
In the liquid crystal light valve 40a, for example, the first polarizing element 42a transmits light that is to be incident on the liquid crystal panel 41a and transmits linearly polarized light components in a predetermined first direction and reflects components other than linearly polarized light in the first direction. It is a reflective polarizing element. The first polarizing element 42a is usually made of an inorganic material. The second polarizing element 43a is, for example, a light absorption type polarizing element that transmits a linearly polarized component in a predetermined second direction from modulated light emitted from the liquid crystal panel 41a and absorbs a component other than the linearly polarized light in the second direction. is there. The second polarizing element 43a is usually made of an organic material. On the other hand, the photonic element 44a is a light absorption type polarizing element that extracts a linearly polarized light component in the second direction from the modulated light emitted from the liquid crystal panel 41a. The photonic element 44a is made of an inorganic material.

なお、フォトニック素子44aは、後に詳述するが、システム光軸OAに垂直な基準面
に対して、周期積層構造の周期方向に垂直な方向に延びる吸収軸AXまわりに傾斜した状
態となっている。
As will be described in detail later, the photonic element 44a is inclined around an absorption axis AX extending in a direction perpendicular to the periodic direction of the periodic multilayer structure with respect to a reference plane perpendicular to the system optical axis OA. Yes.

他の液晶ライトバルブ40b、40cについても同様の構成となっており、液晶ライト
バルブ40bは、色分離光学系30から射出された各色光のうちG光によって照明される
液晶パネル41bと、液晶パネル41bの入射側に配置される第1偏光素子42bと、液
晶パネル41bの射出側に配置される第2偏光素子43bと、液晶パネル41bと第2偏
光素子43bとの間に配置されるフォトニック素子44bとを備える。また、液晶ライト
バルブ40cは、色分離光学系30から射出された各色光のうちR光によって照明される
液晶パネル41cと、液晶パネル41cの入射側に配置される第1偏光素子42cと、液
晶パネル41cの射出側に配置される第2偏光素子43cと、液晶パネル41cと第2偏
光素子43cとの間に配置されるフォトニック素子44cとを備える。なお、以上の液晶
ライトバルブ40b、40cにおいてもフォトニック素子44b、44cは、システム光
軸OAに垂直な基準面に対して、吸収軸AXまわりに傾斜した状態となっている。
The other liquid crystal light valves 40b and 40c have the same configuration, and the liquid crystal light valve 40b includes a liquid crystal panel 41b that is illuminated by G light among the respective color lights emitted from the color separation optical system 30, and a liquid crystal panel. The first polarizing element 42b disposed on the incident side of 41b, the second polarizing element 43b disposed on the exit side of the liquid crystal panel 41b, and the photonic disposed between the liquid crystal panel 41b and the second polarizing element 43b. And an element 44b. The liquid crystal light valve 40c includes a liquid crystal panel 41c that is illuminated by R light among the respective color lights emitted from the color separation optical system 30, a first polarizing element 42c that is disposed on the incident side of the liquid crystal panel 41c, and a liquid crystal A second polarizing element 43c disposed on the emission side of the panel 41c, and a photonic element 44c disposed between the liquid crystal panel 41c and the second polarizing element 43c are provided. In the liquid crystal light valves 40b and 40c described above, the photonic elements 44b and 44c are inclined around the absorption axis AX with respect to a reference plane perpendicular to the system optical axis OA.

第1ダイクロイックミラー31aで反射されたB光は、フィールドレンズ33a等を介
して液晶ライトバルブ40aに入射し、液晶ライトバルブ40aの液晶パネル41aを照
明する。第1ダイクロイックミラー31aを透過し、第2ダイクロイックミラー31bで
反射されたG光は、フィールドレンズ33b等を介して液晶ライトバルブ40bに入射し
、液晶ライトバルブ40bの液晶パネル41bを照明する。第1、第2ダイクロイックミ
ラー31a、31bの双方を透過したR光は、フィールドレンズ33c等を介して液晶ラ
イトバルブ40cに入射し、液晶ライトバルブ40cの液晶パネル41cを照明する。
The B light reflected by the first dichroic mirror 31a enters the liquid crystal light valve 40a via the field lens 33a and the like, and illuminates the liquid crystal panel 41a of the liquid crystal light valve 40a. The G light transmitted through the first dichroic mirror 31a and reflected by the second dichroic mirror 31b enters the liquid crystal light valve 40b via the field lens 33b and the like, and illuminates the liquid crystal panel 41b of the liquid crystal light valve 40b. The R light transmitted through both the first and second dichroic mirrors 31a and 31b is incident on the liquid crystal light valve 40c through the field lens 33c and the like, and illuminates the liquid crystal panel 41c of the liquid crystal light valve 40c.

各液晶パネル41a〜41cは、入射した照明光の偏光状態の空間的分布を変調する。
すなわち、各液晶パネル41a〜41cにそれぞれ入射した3色の偏光成分は、各液晶パ
ネル41a〜41cに電気的信号として入力された駆動信号あるいは画像信号に応じて変
調される。この際、第1偏光素子42a〜42cは、各液晶パネル41a〜41cに入射
する照明光の偏光方向を調整する。つまり、既述のように、第1偏光素子42a〜42c
は、それぞれ偏光成分のうち必要とされる第1方向の直線偏光成分(例えば、紙面に垂直
な偏光成分)を透過させ、それ以外の成分を反射することで排除する。また、第2偏光素
子43a〜43c及びフォトニック素子44a〜44cは、各液晶パネル41a〜41c
から射出される変調光のうち第2方向の直線偏光成分(例えば、紙面に平行な偏光成分)
を変調光として取り出す。以上により、各液晶ライトバルブ40a、40b、40cは、
それぞれに対応する各色の像光を形成する。なお、第1方向の直線偏光成分は、液晶ライ
トバルブ40a〜40cごとに入射する各色光の偏光方向が異なる場合もあるが、本実施
形態では、全て一致させている。また、第1方向の直線偏光成分と第2方向の直線偏光成
分の偏光方向との角度関係は、液晶パネル41a〜41cの構成等によって定まり、両者
の偏光方向が互いに垂直な関係になっているとは限らない。
Each of the liquid crystal panels 41a to 41c modulates the spatial distribution of the polarization state of the incident illumination light.
That is, the three color polarization components respectively incident on the liquid crystal panels 41a to 41c are modulated in accordance with the drive signals or image signals input as electrical signals to the liquid crystal panels 41a to 41c. At this time, the first polarizing elements 42a to 42c adjust the polarization direction of the illumination light incident on the liquid crystal panels 41a to 41c. That is, as described above, the first polarizing elements 42a to 42c.
Each of the polarized light components is eliminated by transmitting the required linearly polarized light component in the first direction (for example, a polarized light component perpendicular to the paper surface) and reflecting the other components. Further, the second polarizing elements 43a to 43c and the photonic elements 44a to 44c are respectively connected to the liquid crystal panels 41a to 41c.
Linearly polarized light component in the second direction of the modulated light emitted from the light source (for example, a polarized light component parallel to the paper surface)
Is extracted as modulated light. With the above, each liquid crystal light valve 40a, 40b, 40c
The image light of each color corresponding to each is formed. The linearly polarized light component in the first direction may be different in the polarization direction of each color light incident on each of the liquid crystal light valves 40a to 40c, but in the present embodiment, all are made to coincide. The angular relationship between the polarization direction of the linearly polarized light component in the first direction and the linearly polarized light component in the second direction is determined by the configuration of the liquid crystal panels 41a to 41c, and the polarization directions of the two are perpendicular to each other. Not necessarily.

クロスダイクロイックプリズム50は、各液晶ライトバルブ40a、40b、40cか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム50
は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜51a、51bが形成されて
いる。一方の第1誘電体多層膜51aは、B光を反射し、他方の第2誘電体多層膜51b
は、R光を反射する。クロスダイクロイックプリズム50は、液晶ライトバルブ40aか
らのB光を誘電体多層膜51aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ4
0bからのG光を誘電体多層膜51a、51bを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ40cからのR光を誘電体多層膜51bで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム50によりB光、G光及びR光が合成され、カ
ラーの画像光である合成光が形成される。
The cross dichroic prism 50 combines the image lights of the respective colors from the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c. More specifically, the cross dichroic prism 50
Has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a pair of dielectric multilayer films 51a and 51b intersecting in an X shape are formed at the interface where the right-angle prisms are bonded together. One first dielectric multilayer film 51a reflects B light and the other second dielectric multilayer film 51b.
Reflects R light. The cross dichroic prism 50 reflects the B light from the liquid crystal light valve 40a by the dielectric multilayer film 51a and emits it to the right in the traveling direction, so that the liquid crystal light valve 4
The G light from 0b goes straight and is emitted through the dielectric multilayer films 51a and 51b, and the R light from the liquid crystal light valve 40c is reflected by the dielectric multilayer film 51b and emitted to the left in the traveling direction. In this way, the B light, the G light, and the R light are combined by the cross dichroic prism 50 to form combined light that is color image light.

投射レンズ60は、クロスダイクロイックプリズム50を経て形成された合成光による
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの画像を投射する。つ
まり、各液晶パネル41a〜41cに入力された駆動信号あるいは画像信号に対応する所
望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。
The projection lens 60 enlarges the image light by the combined light formed through the cross dichroic prism 50 at a desired magnification and projects a color image on a screen (not shown). That is, a color moving image or a color still image with a desired magnification corresponding to the drive signal or image signal input to each of the liquid crystal panels 41a to 41c is projected on the screen.

図2(A)、2(B)は、図1の光変調部40を構成する液晶ライトバルブ40a、4
0b、40cのうち、第1光路OP1上に配置される液晶ライトバルブ40aの一例を概
念的に説明する側面図及び平面図である。つまり、側面図である図2(A)は、図1の液
晶ライトバルブ40aを光路の進行方向(z軸方向)左側面から見たものである。平面図
である図2(B)は、図1に対応する。
2A and 2B show liquid crystal light valves 40a and 4 constituting the light modulation unit 40 of FIG.
FIG. 4 is a side view and a plan view conceptually illustrating an example of a liquid crystal light valve 40a arranged on the first optical path OP1 among 0b and 40c. That is, FIG. 2A, which is a side view, is a view of the liquid crystal light valve 40a of FIG. 1 as viewed from the left side surface in the traveling direction (z-axis direction) of the optical path. FIG. 2B which is a plan view corresponds to FIG.

上述のように、液晶ライトバルブ40aは、液晶パネル41aと、第1偏光素子42a
と、第2偏光素子43aと、フォトニック素子44aとを備える。なお、図2(B)から
わかるように、フォトニック素子44aは、図1のシステム光軸OAのうち第1光路OP
1上のシステム光軸OAに垂直なxy平面を基準としてy軸に平行な吸収軸AXまわりに
傾いた配置となっている。以下、フォトニック素子44aの構造や配置についてより具体
的に説明する。
As described above, the liquid crystal light valve 40a includes the liquid crystal panel 41a and the first polarizing element 42a.
And a second polarizing element 43a and a photonic element 44a. As can be seen from FIG. 2B, the photonic element 44a has the first optical path OP of the system optical axis OA in FIG.
1 is inclined with respect to an absorption axis AX parallel to the y-axis with reference to an xy plane perpendicular to the system optical axis OA on 1. Hereinafter, the structure and arrangement of the photonic element 44a will be described more specifically.

図2(A)、2(B)からわかるように、フォトニック素子44aの構成は、周期的に
一方向に設けられた溝を有する石英基板P1上に、互いに屈折率の異なる例えばSiO
層LY1とNb層LY2とが深さ方向に交互に積層された周期的な組成構造をもつ
周期構造部分P2(図2(A)、2(B)において中間の層を省略)を設けたものである
。このような構造を有することにより、フォトニック素子44aは、石英基板P1にフォ
トニック素子44aの周期方向の軸、すなわち透過軸TXに沿った方向に関して一次元的
に周期的凹凸構造を有し、周期構造部分P2に所望の膜厚及び角度を有する微細な山谷状
の多層構造が形成される。なお、透過軸TXに沿った周期方向に垂直でありy軸方向に平
行な軸は、吸収軸AXとなる。つまり、透過軸TXと吸収軸AXは垂直な関係となる。フ
ォトニック素子44aの周期構造部分P2の周期は、入射する光の波長よりも小さく設定
されている。周期構造部分P2の材質や周期等を調整することにより、所望の屈折率分布
や光学異方性を実現することができ、この結果、所望の偏光特性を実現することができる
。ここで、フォトニック素子44aは、周期構造部分P2の傾斜部分にフォトニック素子
44a全体の法線方向Iに沿って入射した光に対しては設計通りの特性を示す。しかし、
フォトニック素子44aは、法線方向I以外の斜めからの入射光に対して光の分解方向が
ずれるため、一般に斜入射の特性が著しく劣化すると考えられている。しかしながら、本
願発明者は、詳細は後述するが、フォトニック素子44aを適切な方向に傾けた場合、そ
の特性劣化を効果的に抑え得ることを見出した。
As can be seen from FIGS. 2A and 2B, the photonic element 44a has a structure in which, for example, SiO 2 having a refractive index different from each other on a quartz substrate P1 having grooves periodically provided in one direction.
A periodic structure portion P2 having a periodic composition structure in which layers LY1 and Nb 2 O 5 layers LY2 are alternately stacked in the depth direction (intermediate layers are omitted in FIGS. 2A and 2B) It is provided. By having such a structure, the photonic element 44a has a periodic uneven structure in a one-dimensional manner with respect to the axis of the periodic direction of the photonic element 44a on the quartz substrate P1, that is, the direction along the transmission axis TX. A fine valley-like multilayer structure having a desired film thickness and angle is formed in the periodic structure portion P2. An axis perpendicular to the periodic direction along the transmission axis TX and parallel to the y-axis direction is an absorption axis AX. That is, the transmission axis TX and the absorption axis AX are in a perpendicular relationship. The period of the periodic structure portion P2 of the photonic element 44a is set to be smaller than the wavelength of incident light. By adjusting the material and period of the periodic structure portion P2, a desired refractive index distribution and optical anisotropy can be realized, and as a result, a desired polarization characteristic can be realized. Here, the photonic element 44a exhibits designed characteristics for light incident on the inclined portion of the periodic structure portion P2 along the normal direction I of the entire photonic element 44a. But,
The photonic element 44a is generally considered to have a significantly deteriorated oblique incidence characteristic because the light decomposition direction shifts with respect to obliquely incident light other than the normal direction I. However, the inventor of the present application has found that, as will be described in detail later, when the photonic element 44a is tilted in an appropriate direction, deterioration of the characteristics can be effectively suppressed.

なお、本実施形態では、特に、石英基板P1がB光の入射側に位置し、周期構造部分P
2がB光の射出側に位置する構成となっている。これにより、周期構造部分P2の表面側
の特性を利用して、良好な吸収・透過特性を保つことができる。
In the present embodiment, in particular, the quartz substrate P1 is positioned on the incident side of the B light, and the periodic structure portion P
2 is located on the B light emission side. Thereby, it is possible to maintain good absorption / transmission characteristics by utilizing the characteristics on the surface side of the periodic structure portion P2.

ここで、上述のように、フォトニック素子44aは、システム光軸OAのうち第1光路
OP1の光路上のシステム光軸OAに垂直な基準面に対して傾いた配置となっており、特
に、図2(B)等からわかるように、当該システム光軸OAに垂直なxy平面に対してフ
ォトニック素子44aのy軸方向に平行な吸収軸AXまわりに所定角度θ(0°<θ<4
5°)回転した位置に配置されている。これに対して、液晶パネル41aの入射面は第1
光路OP1のシステム光軸OAに対して垂直なxy平面に面している。したがって、フォ
トニック素子44aの入射面と液晶パネル41aの射出面とは平行ではない状態で対面し
ている。言い換えると、液晶パネル41aの射出面についての法線は、第1光路OP1の
システム光軸OAの方向に等しくz方向に等しいのに対し、フォトニック素子44aの入
射面についての法線は、z方向とx方向とを成分にもつ斜め方向であり、これら2つの面
は互いに傾斜して対面している。
Here, as described above, the photonic element 44a is inclined with respect to the reference plane perpendicular to the system optical axis OA on the optical path of the first optical path OP1 in the system optical axis OA. As can be seen from FIG. 2B and the like, a predetermined angle θ (0 ° <θ <4) around the absorption axis AX parallel to the y-axis direction of the photonic element 44a with respect to the xy plane perpendicular to the system optical axis OA.
5 °) arranged at a rotated position. In contrast, the incident surface of the liquid crystal panel 41a is the first.
It faces the xy plane perpendicular to the system optical axis OA of the optical path OP1. Therefore, the incident surface of the photonic element 44a and the exit surface of the liquid crystal panel 41a face each other in a state where they are not parallel. In other words, the normal to the exit surface of the liquid crystal panel 41a is equal to the direction of the system optical axis OA of the first optical path OP1 and equal to the z direction, whereas the normal to the incident surface of the photonic element 44a is z The two directions are inclined and face each other.

図3は、液晶パネル41aの角度特性評価について説明する図であり、図3(A)は、
フォトニック素子44aを挿入しない場合の投射画像であり、図3(B)は、フォトニッ
ク素子44aを挿入した場合の投射画像である。なお、投射画像は投射レンズをはずした
状態のものである。図3(A)の投射画像では、入射光の抜け光がどの方向からのもので
も略均一となっている。一方、図3(B)の投射画像では、斜めからの入射光の抜け光が
多くなっている。
以上のことから、フォトニック素子44aは、入射角依存性や波長依存性が比較的大き
い性質を有し、投射画像のコントラストに影響を及ぼすことがわかる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the evaluation of the angle characteristics of the liquid crystal panel 41a. FIG.
FIG. 3B shows a projection image when the photonic element 44a is not inserted, and FIG. 3B shows a projection image when the photonic element 44a is inserted. The projected image is a state in which the projection lens is removed. In the projected image of FIG. 3A, the incident light is substantially uniform from any direction. On the other hand, in the projected image of FIG. 3B, the incident light from the oblique direction has increased.
From the above, it can be seen that the photonic element 44a has a relatively large incident angle dependency and wavelength dependency and affects the contrast of the projected image.

図4、図5は、フォトニック素子44aを液晶パネル41aと第2偏光素子43aとの
間に配置した場合の投射画像のコントラストへの影響を説明する図である。図4(A)は
、フォトニック素子44aを傾けない状態(以下、「PP0°」と呼ぶ。)を示し、図4
(B)は、フォトニック素子44aを吸収軸AXまわりに20度傾けた状態(以下、「P
A20°」と呼ぶ。)を示し、図4(C)は、フォトニック素子44aを透過軸TXまわ
りに20度傾けた状態(以下、「PT20°」と呼ぶ。)を示す。図5(A)は、フォト
ニック素子44aが挿入されていない状態(以下、「PPなし」と呼ぶ。)及び図4(A
)〜(C)の状態における投射画像の黒照度を示す。図5(B)は、図5(A)を拡大し
たものであり、図5(C)は、測定点の位置を示したものである。図5(A)、5(B)
において、横軸は測定点、縦軸は照度となっており、測定点は画面を3×3の領域に分割
した場合の各領域の各中心部分である。図5(A)、5(B)中の×印は、PPなしの状
態に対応し、菱形(◆)印は、PA20°の状態に対応し、三角形(▲)印は、PP0°
の状態に対応し、四角形(■)印は、PT20°の状態に対応する。
4 and 5 are diagrams for explaining the influence on the contrast of the projected image when the photonic element 44a is disposed between the liquid crystal panel 41a and the second polarizing element 43a. FIG. 4A shows a state where the photonic element 44a is not tilted (hereinafter referred to as “PP0 °”).
(B) is a state in which the photonic element 44a is tilted 20 degrees around the absorption axis AX (hereinafter referred to as “P
A20 ". 4C shows a state in which the photonic element 44a is tilted by 20 degrees around the transmission axis TX (hereinafter referred to as “PT20 °”). FIG. 5A shows a state where the photonic element 44a is not inserted (hereinafter referred to as “no PP”) and FIG.
) To (C) show the black illuminance of the projected image. FIG. 5B is an enlarged view of FIG. 5A, and FIG. 5C shows the position of the measurement point. 5 (A), 5 (B)
, The horizontal axis is the measurement point, and the vertical axis is the illuminance, and the measurement point is the central portion of each area when the screen is divided into 3 × 3 areas. 5A and 5B correspond to the state without PP, the diamond (♦) mark corresponds to the state of PA 20 °, and the triangle (▲) mark indicates PP0 °.
The square (■) mark corresponds to the PT 20 ° state.

図5(A)、5(B)からわかるように、PT20°の状態では、他の状態よりも照度
が高くなり、コントラストが著しく低下する。一方、PA20°の状態では、PP0°の
状態よりも照度が低くなり、フォトニック素子44aを挿入することによるコントラスト
への影響が少なくなる。すなわち、フォトニック素子44aが追加されたとこで、フォト
ニック素子44aがない状態よりも劣化すると考えられていたコントラストが、フォトニ
ック素子44aを吸収軸AXまわりに回転させることによってその劣化量が低減されたこ
とがわかる。
As can be seen from FIGS. 5 (A) and 5 (B), in the PT 20 ° state, the illuminance is higher than in other states, and the contrast is significantly reduced. On the other hand, in the state of PA 20 °, the illuminance is lower than in the state of PP 0 °, and the influence on the contrast due to the insertion of the photonic element 44a is reduced. That is, when the photonic element 44a is added, the contrast, which has been considered to deteriorate more than the state without the photonic element 44a, is reduced by rotating the photonic element 44a around the absorption axis AX. You can see that

以上は、傾斜角度θが20°の場合について説明したが、フォトニック素子44aは、
傾斜角度θが0°<θ<45°でも設置可能である。ただし、45°を超えるとコントラ
ストの劣化が大きくなり、実用的でなくなる。
The above describes the case where the inclination angle θ is 20 °, but the photonic element 44a is
Installation is possible even when the inclination angle θ is 0 ° <θ <45 °. However, if it exceeds 45 °, the deterioration of the contrast becomes large and it becomes impractical.

図1に戻って、照明光の一つであるB光の光路の順に沿って、液晶ライトバルブ40a
の動作を具体的に説明する。
Returning to FIG. 1, along the order of the optical path of B light, which is one of the illumination lights, the liquid crystal light valve 40a.
The operation of will be specifically described.

まず、図1の色分離光学系30により分離されたB光は、図2において、照明光として
第1光路OP1に沿って液晶ライトバルブ40aの第1偏光素子42aに入射する。第1
偏光素子42aは、上述のように第1方向の直線偏光成分を透過し第1方向の直線偏光以
外の成分を反射する。より具体的に説明すると、第1偏光素子42aは、B光の偏光成分
のうち、図1の紙面に垂直な方向のS偏光を透過させる一方、紙面に平行なP偏光を反射
する。次に、第1偏光素子42aを透過したB光は、図1で説明したように液晶パネル4
1aによって変調され、さらに、フォトニック素子44aによって第2方向の直線偏光成
分が取り出される。より具体的に説明すると、フォトニック素子44aは、変調されたB
光のうち、図1の紙面に平行なP偏光を透過させる一方、紙面に垂直なS偏光を吸収する
。また、第2偏光素子43aも同様に変調されたB光のうち、図1の紙面に平行なP偏光
を透過させる一方、紙面に垂直なS偏光を吸収する。
First, the B light separated by the color separation optical system 30 in FIG. 1 enters the first polarizing element 42a of the liquid crystal light valve 40a along the first optical path OP1 as illumination light in FIG. First
As described above, the polarizing element 42a transmits the linearly polarized light component in the first direction and reflects components other than the linearly polarized light in the first direction. More specifically, the first polarizing element 42a transmits S-polarized light in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 among polarized light components of B light, and reflects P-polarized light parallel to the paper surface. Next, the B light transmitted through the first polarizing element 42a is the liquid crystal panel 4 as described with reference to FIG.
The linearly polarized light component in the second direction is extracted by the photonic element 44a. More specifically, the photonic element 44a has a modulated B
Of the light, P-polarized light parallel to the paper surface of FIG. 1 is transmitted, while S-polarized light perpendicular to the paper surface is absorbed. Similarly, the second polarizing element 43a transmits P-polarized light parallel to the paper surface of FIG. 1 among the modulated B light, and absorbs S-polarized light perpendicular to the paper surface.

なお、本実施形態での説明においては、いずれも、紫外光又は青光の領域波長を含む色
光であるB光に対応する液晶ライトバルブ40aの構造、機能等について説明したが、他
色光に対応する液晶ライトバルブ40b、40cの構造、機能等においても同様である。
In the description of the present embodiment, the structure, function, etc. of the liquid crystal light valve 40a corresponding to B light that is color light including the ultraviolet or blue light wavelength range have been described. The same applies to the structure and function of the liquid crystal light valves 40b and 40c.

以上説明したプロジェクタ100では、偏光素子として吸収型のフォトニック素子44
a、44b、44cを用いることにより、耐光性及び耐熱性を比較的高くすることができ
るだけでなく、反射による迷光の発生を低減することができる。また、フォトニック素子
44a、44b、44cを吸収軸AXまわりに所定角度θ(具体的には、0°<θ<45
°)だけ傾けることにより、フォトニック素子44aの偏光分離特性を向上させることが
でき、フォトニック素子44a、44b、44cを挿入することによる投射画像のコント
ラストの劣化を低減することができる。これにより、プロジェクタ100の投射画像に関
して高画質、高信頼性を実現することができる。
In the projector 100 described above, an absorptive photonic element 44 is used as a polarizing element.
By using a, 44b, and 44c, not only light resistance and heat resistance can be made relatively high, but also the generation of stray light due to reflection can be reduced. Further, the photonic elements 44a, 44b, 44c are moved around the absorption axis AX by a predetermined angle θ (specifically, 0 ° <θ <45).
By tilting only by (°), the polarization separation characteristics of the photonic element 44a can be improved, and deterioration of the contrast of the projected image due to the insertion of the photonic elements 44a, 44b, 44c can be reduced. As a result, high image quality and high reliability can be realized for the projection image of the projector 100.

また、第2偏光素子43a、43b、43cとフォトニック素子44a、44b、44
cとにより液晶パネル41a、41b、41cから射出された変調光の偏光成分のうち第
2方向の直線偏光成分を透過させるとともに、他の成分を吸収することにより排除するこ
とができる。また、第2偏光素子に比較的大きな熱的負荷がかかる傾向があるが、フォト
ニック素子44a、44b、44cを第2偏光素子43a、43b、43cの前段に設け
ることにより、この第2偏光素子43a、43b、43cにかかる熱的負荷を低減するこ
とができる。
The second polarizing elements 43a, 43b, 43c and the photonic elements 44a, 44b, 44
In addition to transmitting the linearly polarized light component in the second direction among the polarized light components of the modulated light emitted from the liquid crystal panels 41a, 41b, and 41c by c, it can be eliminated by absorbing the other components. Further, although there is a tendency that a relatively large thermal load is applied to the second polarizing element, the second polarizing element is provided by providing the photonic elements 44a, 44b, 44c in front of the second polarizing elements 43a, 43b, 43c. The thermal load applied to 43a, 43b, and 43c can be reduced.

〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第2実施形態のプ
ロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタを変形したものであり、特に説明しない部分
は、第1実施形態と同様であり重複説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a second embodiment of the invention will be described. The projector according to the second embodiment is a modification of the projector according to the first embodiment. Portions that are not particularly described are the same as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.

図6は、第2実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する図である。
プロジェクタ200は、光源210と、照明光学系220と、色分離光学系230と、
光変調部240と、クロスダイクロイックプリズム250と、投射レンズ260とを備え
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the optical system of the projector according to the second embodiment.
The projector 200 includes a light source 210, an illumination optical system 220, a color separation optical system 230,
A light modulation unit 240, a cross dichroic prism 250, and a projection lens 260 are provided.

光変調部240は、液晶パネル241a、241b、241cと、偏光ビームスプリッ
タ243a、243b、243cと、フォトニック素子244a、244b、244cと
を備える。ここで、液晶パネル241aと偏光ビームスプリッタ243aとフォトニック
素子244aとは、像光のうちB光を画像情報に基づいて2次元的に輝度変調するための
B色用の液晶ライトバルブ240aを構成する。同様に、液晶パネル241bと偏光ビー
ムスプリッタ243bとフォトニック素子244bも、G色用の液晶ライトバルブ240
bを構成し、液晶パネル241cと偏光ビームスプリッタ243cとフォトニック素子2
44cも、R色用の液晶ライトバルブ240cを構成する。なお、液晶パネル241a、
241b、241cは、入射光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる光反
射型の液晶パネル(画像表示素子)である。
The light modulation unit 240 includes liquid crystal panels 241a, 241b, and 241c, polarizing beam splitters 243a, 243b, and 243c, and photonic elements 244a, 244b, and 244c. Here, the liquid crystal panel 241a, the polarization beam splitter 243a, and the photonic element 244a constitute a liquid crystal light valve 240a for B color for two-dimensionally modulating the B light of the image light based on image information. To do. Similarly, the liquid crystal panel 241b, the polarization beam splitter 243b, and the photonic element 244b are also used for the G color liquid crystal light valve 240.
b, the liquid crystal panel 241c, the polarization beam splitter 243c, and the photonic element 2
44c also constitutes an R color liquid crystal light valve 240c. Note that the liquid crystal panel 241a,
Reference numerals 241b and 241c denote light reflective liquid crystal panels (image display elements) that change the polarization direction of incident light in units of pixels in accordance with an input signal.

具体的に説明すると、液晶ライトバルブ240aにおいて、偏光ビームスプリッタ24
3aは、図1の第1及び第2偏光素子42a、43aに代えて設けられたものであり、液
晶パネル241aに入射させる光の偏光方向と、液晶パネル241aから射出された光の
偏光方向とについての調整を行っている。この偏光ビームスプリッタ243a中には、偏
光を分離するための偏光分離膜3aが内蔵されている。
More specifically, in the liquid crystal light valve 240a, the polarizing beam splitter 24 is used.
3a is provided in place of the first and second polarizing elements 42a and 43a of FIG. 1, and includes a polarization direction of light incident on the liquid crystal panel 241a and a polarization direction of light emitted from the liquid crystal panel 241a. Have made adjustments. The polarization beam splitter 243a incorporates a polarization separation film 3a for separating polarized light.

偏光ビームスプリッタ243aは、入射光のうち図6の紙面に垂直な方向のS偏光を偏
光分離膜3aによって反射して液晶パネル241aへと入射させ、液晶パネル241aか
ら射出された変調光のうち偏光分離膜3aを透過する紙面に平行な方向のP偏光を射出す
る。
The polarization beam splitter 243a reflects the S-polarized light in the direction perpendicular to the plane of FIG. 6 of the incident light by the polarization separation film 3a so as to enter the liquid crystal panel 241a, and the polarized light out of the modulated light emitted from the liquid crystal panel 241a. P-polarized light in a direction parallel to the paper surface passing through the separation membrane 3a is emitted.

フォトニック素子244aは、偏光ビームスプリッタ243aの後段に設けられ、射出
側のシステム光軸OAに垂直なxy平面に対してフォトニック素子244aのy軸方向に
平行な吸収軸AXまわりに所定角度θ(具体的には、0°<θ<45°)回転した位置に
配置されている。
The photonic element 244a is provided at the subsequent stage of the polarization beam splitter 243a, and has a predetermined angle θ around an absorption axis AX parallel to the y-axis direction of the photonic element 244a with respect to the xy plane perpendicular to the system optical axis OA on the exit side. (Specifically, it is arranged at a position rotated by 0 ° <θ <45 °).

フォトニック素子244aは、偏光ビームスプリッタ243aを透過したP偏光を透過
する。
以上のことは、液晶ライトバルブ240b、240cにおいても同様である。
The photonic element 244a transmits the P-polarized light transmitted through the polarization beam splitter 243a.
The same applies to the liquid crystal light valves 240b and 240c.

なお、液晶ライトバルブ240aは、図7に示すように、入射光を偏光ビームスプリッ
タ343aで透過させ、液晶パネル341aへと入射させ、液晶パネル341aから射出
された変調光を偏光分離膜4aによって反射してフォトニック素子344aに入射させて
もよい。この場合、偏光ビームスプリッタ343aは、入射光のうちP偏光を透過させ、
偏光分離膜4aによって液晶パネル341aから射出された変調光のうちS偏光を反射し
て射出する。
As shown in FIG. 7, the liquid crystal light valve 240a transmits incident light through the polarization beam splitter 343a, enters the liquid crystal panel 341a, and reflects the modulated light emitted from the liquid crystal panel 341a by the polarization separation film 4a. Then, the light may enter the photonic element 344a. In this case, the polarization beam splitter 343a transmits the P-polarized light in the incident light,
Of the modulated light emitted from the liquid crystal panel 341a by the polarization separation film 4a, S-polarized light is reflected and emitted.

フォトニック素子344aは、偏光ビームスプリッタ343aの後段に設けられ、射出
側のシステム光軸OAに垂直なxy平面に対してフォトニック素子344aのx軸方向に
平行な吸収軸AXまわりに所定角度θ(具体的には、0°<θ<45°)回転した位置に
配置されている。フォトニック素子344aは、偏光ビームスプリッタ343aを透過し
たS偏光を透過する。
以上のことは、他の液晶ライトバルブにおいても同様である。
The photonic element 344a is provided at a subsequent stage of the polarization beam splitter 343a, and has a predetermined angle θ around an absorption axis AX parallel to the x-axis direction of the photonic element 344a with respect to the xy plane perpendicular to the system optical axis OA on the emission side. (Specifically, it is arranged at a position rotated by 0 ° <θ <45 °). The photonic element 344a transmits the S-polarized light transmitted through the polarization beam splitter 343a.
The same applies to other liquid crystal light valves.

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能で
あり、例えば次のような変形も可能である。
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.

上記実施形態において、液晶ライトバルブ40a〜40c、240a〜240cにフォ
トニック素子44a〜44c、244a〜244cを設けているが、液晶ライトバルブ4
0a〜40c、240a〜240cのうちの一部のみにフォトニック素子を設けてもよい
。例えば、光学機器の劣化要因たる紫外光領域波長を最も多く含むと考えられるB光に対
応するフォトニック素子44aのみとする態様が考えられる。
In the above embodiment, the liquid crystal light valves 40a to 40c and 240a to 240c are provided with the photonic elements 44a to 44c and 244a to 244c.
You may provide a photonic element only in some of 0a-40c and 240a-240c. For example, a mode in which only the photonic element 44a corresponding to the B light that is considered to contain the largest number of wavelengths in the ultraviolet light region, which is a cause of deterioration of the optical device, is conceivable.

なお、図1及び図6では、フォトニック素子44a〜44c、244a〜244cは、
紙面に対して垂直な位置から反時計まわりに傾けているとしたが、フォトニック素子44
a〜44c、244a〜244cに入射する各色光の偏光状態等に応じて時計まわりに傾
けることも可能である。
1 and 6, the photonic elements 44a to 44c and 244a to 244c are
It is assumed that the photonic element 44 is tilted counterclockwise from a position perpendicular to the paper surface.
It is also possible to tilt clockwise according to the polarization state of each color light incident on a to 44c and 244a to 244c.

上記実施形態において、フォトニック素子44a〜44c、244a〜244cは、石
英基板P1が光入射側に位置し、周期構造部分P2が光射出側に位置する構成となってい
るが、周期構造部分P2が光入射側に位置し、石英基板P1が光射出側に位置するフォト
ニック素子44a〜44c、244a〜244cの構成であっても適用可能である。この
位置関係については、素子の設計段階で入射方向を選択するのが一般的であり、どちらを
選択することもできる。
In the above embodiment, the photonic elements 44a to 44c and 244a to 244c are configured such that the quartz substrate P1 is located on the light incident side and the periodic structure portion P2 is located on the light emission side. The photonic elements 44a to 44c and 244a to 244c in which the quartz substrate P1 is located on the light emission side are also applicable. With respect to this positional relationship, the incident direction is generally selected at the element design stage, and either can be selected.

上記実施形態において、3つの液晶ライトバルブ40a〜40cを用いたプロジェクタ
100等の例を挙げたが、本発明は、1つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクタ
、2つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以上の液晶ライトバル
ブを用いたプロジェクタにも適用可能である。
In the above embodiment, an example of the projector 100 using the three liquid crystal light valves 40a to 40c has been described. However, the present invention is a projector using only one liquid crystal light valve, and a projector using two liquid crystal light valves. Alternatively, the present invention can be applied to a projector using four or more liquid crystal light valves.

上記実施形態において、光源10、210には高圧水銀ランプを用いているが、高圧水
銀ランプの代わりにメタルハライドランプ等の他のランプを用いることもできる。
In the above embodiment, the light sources 10 and 210 are high-pressure mercury lamps, but other lamps such as metal halide lamps may be used instead of the high-pressure mercury lamp.

上記実施形態において、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラー
を用いた光変調装置であってもよい。
In the above embodiment, the light modulation device is not limited to a liquid crystal panel or the like, and may be a light modulation device using a micromirror, for example.

上記実施形態において、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプの
プロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から
投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
In the above embodiment, only an example of a front type projector that projects from the direction of observing the screen has been described, but the present invention is also applicable to a rear type projector that projects from the side opposite to the direction of observing the screen. Is possible.

第1実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the projector which concerns on 1st Embodiment. (A)は、図1の液晶ライトバルブの一例を説明するための側面図であり、(B)は、その平面図である。(A) is a side view for demonstrating an example of the liquid crystal light valve of FIG. 1, (B) is the top view. (A)、(B)は、図1の液晶パネルの角度特性評価について説明する図である。(A), (B) is a figure explaining angle characteristic evaluation of the liquid crystal panel of FIG. (A)、(B)、(C)は、フォトニック素子の配置について説明する図である。(A), (B), (C) is a figure explaining arrangement | positioning of a photonic element. (A)、(B)、(C)は、投射画像の黒照度を説明する図である。(A), (B), (C) is a figure explaining the black illuminance of a projection image. 第2実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the projector which concerns on 2nd Embodiment. 図6の液晶ライトバルブの変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the liquid crystal light valve of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100、200…プロジェクタ、 10、210…光源、 20、220…照明光学系
、 30、230…色分離光学系、 40、240…光変調部、 40a、40b、40
c、240a、240b、240c、340a…液晶ライトバルブ、 41a、41b、
41c、241a、241b、241c、341a…液晶パネル、 42a、42b、4
2c…第1偏光素子、 43a、43b、43c…第2偏光素子、 243a、243b
、243c、343a…偏光ビームスプリッタ、 44a、44b、44c、244a、
244b、244c、344a…フォトニック素子、 50、250…クロスダイクロイ
ックプリズム、 60、260…投射レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200 ... Projector, 10, 210 ... Light source, 20, 220 ... Illumination optical system, 30, 230 ... Color separation optical system, 40, 240 ... Light modulation part, 40a, 40b, 40
c, 240a, 240b, 240c, 340a ... liquid crystal light valve, 41a, 41b,
41c, 241a, 241b, 241c, 341a ... Liquid crystal panel, 42a, 42b, 4
2c ... 1st polarizing element, 43a, 43b, 43c ... 2nd polarizing element, 243a, 243b
243c, 343a ... polarizing beam splitter, 44a, 44b, 44c, 244a,
244b, 244c, 344a ... Photonic element, 50, 250 ... Cross dichroic prism, 60, 260 ... Projection lens

Claims (6)

照明光を変調する光変調装置を備えるプロジェクタであって、
前記光変調装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルか
ら射出された変調光から所定の偏光成分を取り出す吸収型のフォトニック素子とを有し、
前記フォトニック素子は、連続する山谷状の周期積層構造を有し、前記周期積層構造の
周期方向に垂直な方向に延びる軸まわりに、システム光軸に垂直な基準面に対して所定角
度だけ傾いている、プロジェクタ。
A projector comprising a light modulation device for modulating illumination light,
The light modulation device includes a liquid crystal panel, and an absorption photonic element that is arranged at a rear stage of the liquid crystal panel and extracts a predetermined polarization component from the modulated light emitted from the liquid crystal panel,
The photonic element has a continuous mountain-valley-like periodic laminated structure, and is inclined by a predetermined angle with respect to a reference plane perpendicular to the system optical axis about an axis extending in a direction perpendicular to the periodic direction of the periodic laminated structure. A projector.
前記フォトニック素子は、前記液晶パネルから射出された変調光から所定方向の直線偏
光成分を取り出す、請求項1に記載のプロジェクタ。
The projector according to claim 1, wherein the photonic element extracts a linearly polarized light component in a predetermined direction from the modulated light emitted from the liquid crystal panel.
前記フォトニック素子は、前記基準面に対して、前記周期方向に垂直な方向に延びる軸
のうち前記システム光軸を通る吸収軸まわりに0°<θ<45°の範囲で傾いている、請
求項1及び請求項2のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
The photonic element is inclined with respect to the reference plane in a range of 0 ° <θ <45 ° around an absorption axis passing through the system optical axis among axes extending in a direction perpendicular to the periodic direction. The projector as described in any one of Claim 1 and Claim 2.
前記液晶パネルは、変調光が透過する透過型の画像表示素子である、請求項1から請求
項3までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
The projector according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid crystal panel is a transmissive image display element that transmits modulated light.
前記光変調装置は、前記液晶パネルの前段に配置され前記照明光のうち直線偏光成分を
選択的に取り出す第1偏光素子と、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルから
射出された変調光から直線偏光成分を選択的に取り出す第2偏光素子とをさらに有し、前
記フォトニック素子は、前記液晶パネルと前記第2偏光素子との間に配置されるプリ偏光
素子である、請求項4に記載のプロジェクタ。
The light modulator includes a first polarizing element that is disposed in front of the liquid crystal panel and selectively extracts linearly polarized light components from the illumination light, and modulated light that is disposed in the rear stage of the liquid crystal panel and emitted from the liquid crystal panel. 5. A second polarizing element that selectively extracts a linearly polarized light component from the first polarizing element, wherein the photonic element is a pre-polarizing element disposed between the liquid crystal panel and the second polarizing element. Projector.
光源光を射出する光源と、
前記光源光を均一化して照明光を形成する照明光学系と、
前記照明光学系から射出された照明光を各色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色用
の前記光変調装置を、各色光の光路上に有する光変調部と、
前記各色の光変調装置から射出された前記各色の像光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系を経た像光を投射する投射光学系と、
をさらに備える請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
A light source that emits light source light;
An illumination optical system that uniformizes the light source light to form illumination light;
A color separation optical system that separates the illumination light emitted from the illumination optical system into each color light;
A light modulation unit having the light modulation device for each color that is illuminated by a light beam of each color light separated by the color separation optical system on an optical path of each color light; and
A combining optical system that combines the image light of each color emitted from the light modulation device of each color;
A projection optical system for projecting image light that has passed through the synthetic optical system;
The projector according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
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