JP2019045530A - projector - Google Patents

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坂田 秀文
Hidefumi Sakata
秀文 坂田
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Abstract

To provide a projector in which a contrast ratio can be improved.SOLUTION: The projector includes: an illumination device; a uniform illumination optical system; a liquid crystal optical modulation device that is disposed on an optical path of illumination light transmitted through the uniform illumination optical system, has a diffracting function and modulates the illumination light in accordance with image information to generate image light comprising a plurality of diffracted light beams; a retardation plate that receives the image light; a polarizing plate that receives the image light transmitted through the retardation plate; and a projection optical system that is disposed on an optical path of the image light transmitted through the polarizing plate. The projection optical system has a plurality of lenses and a light-shielding element receiving the image light. The light-shielding element has at least one light-shielding part and a plurality of light-transmitting parts. One light-transmitting part of the plurality of light-transmitting parts is disposed in a region where at least one 0-order diffracted light beam of the image light passes. The at least one light-shielding part is disposed on an optical path of a first-order or higher order diffracted light beam corresponding to the at least one 0-order diffracted light passing through the light-transmitting part.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、プロジェクターに関するものである。   The present invention relates to a projector.

プロジェクターのコントラスト比を高める手段として、下記の特許文献1には、液晶パネルと射出側偏光板との間に位相差板を設けることが開示されている。液晶パネルは回折格子として機能するため、液晶パネルを透過した光は0次回折光と1次以上の回折光とを含む。   As means for enhancing the contrast ratio of the projector, Patent Document 1 below discloses that a retardation plate is provided between the liquid crystal panel and the exit-side polarizing plate. Since the liquid crystal panel functions as a diffraction grating, light transmitted through the liquid crystal panel includes zero-order diffracted light and diffracted light of first or higher order.

特許第4744606号公報Patent No. 4744606

ところで、1次以上の回折光の位相差板に対する入射角は、0次回折光の位相差板に対する入射角と異なる。一般的に、位相差板は0次回折光に対して所定の位相差を付与するように設計されるため、1次以上の回折光に対して所定の位相差を与えることはできない。そのため、位相差板を透過した際、1次以上の回折光の偏光状態は最適化されず、0次回折光の偏光状態と異なった状態となる。したがって、例えば、黒表示を行う場合、0次回折光は射出側偏光板でカットされるが、1次以上の回折光の一部は射出側偏光板を透過するため、表示画像のコントラスト比を低下させてしまう。   By the way, the incident angle of the diffracted light of first order or higher to the retardation plate is different from the incident angle of the diffracted light of zero order to the retardation plate. In general, a retardation plate is designed to give a predetermined phase difference to zero-order diffracted light, so it can not give a predetermined phase difference to first-order or higher-order diffracted light. Therefore, when transmitted through the retardation plate, the polarization state of the first or higher order diffracted light is not optimized, and becomes different from the polarization state of the zeroth order diffracted light. Therefore, for example, when performing black display, the zeroth-order diffracted light is cut by the exit side polarizing plate, but a part of the first or higher order diffracted light is transmitted through the exit side polarizing plate, thereby reducing the contrast ratio of the displayed image I will do it.

本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、コントラスト比を向上できる、プロジェクターを提供する。   One aspect of the present invention is provided to solve the above-described problem, and provides a projector capable of improving the contrast ratio.

本発明の第1態様に従えば、照明光を射出する照明装置と、前記照明光の光路上に設けられた均一照明光学系と、前記均一照明光学系を透過した前記照明光の光路上に設けられ、回折機能を有し、画像情報に応じて前記照明光を変調して複数の回折光からなる画像光を生成する液晶光変調装置と、前記液晶光変調装置から射出された前記画像光が入射する位相差板と、前記位相差板を透過した前記画像光が入射する偏光板と、前記偏光板を透過した前記画像光の光路上に設けられた投写光学系と、を備え、前記投写光学系は、複数のレンズと、前記画像光が入射する遮光素子と、を有し、前記遮光素子は、少なくとも一つの遮光部と、複数の光透過部と、を有し、前記複数の光透過部のうちひとつの光透過部は、前記画像光のうち少なくとも一つの0次回折光が通過する領域に設けられており、前記少なくとも一つの遮光部は、前記光透過部を通過する前記少なくとも一つの0次回折光に対応した1次以上の回折光の光路上に設けられているプロジェクターが提供される。   According to the first aspect of the present invention, an illumination device for emitting illumination light, a uniform illumination optical system provided on the optical path of the illumination light, and an optical path of the illumination light transmitted through the uniform illumination optical system A liquid crystal light modulation device provided with a diffraction function and modulating the illumination light according to image information to generate image light composed of a plurality of diffracted lights; and the image light emitted from the liquid crystal light modulation device A retardation plate on which light is incident, a polarization plate on which the image light transmitted through the retardation plate is incident, and a projection optical system provided on an optical path of the image light transmitted through the polarization plate, The projection optical system includes a plurality of lenses and a light blocking element on which the image light is incident, and the light blocking element includes at least one light blocking portion and a plurality of light transmitting portions, and the plurality of light blocking elements One of the light transmitting portions is at least one of the image light. The at least one light shielding portion is provided in a region through which the zeroth order diffracted light passes, and the at least one light shielding portion is provided on the optical path of first or higher order diffracted light corresponding to the at least one zeroth order diffracted light passing through the light transmitting portion. Projectors are provided.

液晶光変調装置から射出された画像光に含まれる0次回折光は、位相差板を透過することで所定の偏光状態となる。一方、該0次回折光に対応する1次以上の回折光は位相差板を透過することで該0次回折光とは異なる偏光状態となる。
本実施形態のプロジェクターでは、遮光素子によって該1次以上の回折光を遮光することができる。これにより、黒表示の場合の1次以上の回折光による光漏れが低減でき、その結果、コントラスト比の低下を低減できる。
The zeroth-order diffracted light included in the image light emitted from the liquid crystal light modulation device is in a predetermined polarization state by transmitting through the retardation plate. On the other hand, the 1st or higher order diffracted light corresponding to the 0th order diffracted light passes through the retardation plate to be in a polarization state different from that of the 0th order diffracted light.
In the projector according to the present embodiment, the light shielding element can block the first or higher order diffracted light. As a result, it is possible to reduce the light leakage due to the first or higher order diffracted light in the case of black display, and as a result, it is possible to reduce the decrease in the contrast ratio.

上記第1態様において、前記少なくとも一つの遮光部は格子状の遮光部材からなるのが好ましい。   In the first aspect, it is preferable that the at least one light shielding portion be formed of a lattice-shaped light shielding member.

この構成によれば、格子状の遮光部材によって1次以上の回折光を効果的に遮光することができる。これにより、画像のコントラスト比の低下をさらに低減できる。   According to this configuration, it is possible to effectively block the first or higher order diffracted light by the grid-like light shielding member. This can further reduce the decrease in the contrast ratio of the image.

上記第1態様において、前記均一照明光学系は、前記照明光を複数の部分光線束に分割する第1のレンズアレイと、該第1のレンズアレイの後段に設けられた第2のレンズアレイと、該第2のレンズアレイの後段に設けられた集光レンズと、を含み、前記遮光素子は、前記投写光学系内の前記第2のレンズアレイと光学的に共役な位置の近傍に設けられているのが好ましい。   In the first aspect, the uniform illumination optical system includes: a first lens array that divides the illumination light into a plurality of partial light beams; and a second lens array provided downstream of the first lens array And a condenser lens provided downstream of the second lens array, wherein the light blocking element is provided in the vicinity of a position optically conjugate with the second lens array in the projection optical system. Is preferred.

この構成によれば、遮光素子は、0次回折光と1次以上の回折光とが互いに分離された位置に配置されるので、0次回折光は高い効率で光透過部に入射し、1次以上の回折光は高い効率で遮光部に入射する。よって、画像のコントラスト比の低下をさらに低減できる。   According to this configuration, since the light shielding element is disposed at a position where the zeroth order diffracted light and the first or higher order diffracted light are separated from each other, the zeroth order diffracted light is incident on the light transmitting portion with high efficiency, and the first order or more The diffracted light of the light enters the light shielding portion with high efficiency. Thus, the reduction in contrast ratio of the image can be further reduced.

第一実施形態に係るプロジェクター1の概略構成を示す図。FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a projector 1 according to a first embodiment. 第1のレンズアレイの光入射面を光軸と平行な方向に見た図。The figure which looked at the light-incident surface of the 1st lens array in the direction parallel to an optical axis. 第2のレンズアレイの第2小レンズに形成される2次光源像を示す図。The figure which shows the secondary light source image formed in the 2nd small lens of a 2nd lens array. 液晶光変調装置の部分拡大図。The elements on larger scale of a liquid crystal light modulation device. 液晶光変調装置による回折を模式的に説明するための図。The figure for demonstrating typically the diffraction by a liquid-crystal light modulation apparatus. 投写光学系の絞り位置に形成される複数の光源像の一部を模式的に示す図。FIG. 7 schematically shows a part of a plurality of light source images formed at the stop position of the projection optical system. 投写光学系の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a projection optical system. 遮光素子の構成を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing the configuration of a light shielding element. 遮光素子の一つの光透過部の周辺構成を示す拡大図。FIG. 5 is an enlarged view showing a peripheral configuration of one light transmitting portion of the light shielding element. プロジェクターの作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of a projector. 第二実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図。FIG. 7 is a view showing a schematic configuration of a projector according to a second embodiment. ロッドに入射した光の光路を示す図。The figure which shows the optical path of the light which injected into the rod. 投写光学系の絞り位置に形成される光源像を模式的に示した図。FIG. 6 schematically shows a light source image formed at the stop position of the projection optical system. 変形例に係る遮光素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of the light shielding element which concerns on a modification. 変形例に係る遮光素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of the light shielding element which concerns on a modification.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, the features that are the features may be enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratio of each component may be limited to the same as the actual Absent.

(第一実施形態)
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図1は、本実施形態に係るプロジェクター1の概略構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、スクリーンSCR上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター1は、照明装置2と、均一照明光学系23と、色分離光学系3と、液晶光変調装置4R,液晶光変調装置4G,液晶光変調装置4Bと、合成光学系5と、投写光学系6とを備えている。
First Embodiment
First, an example of a projector according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a projector 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the projector 1 of the present embodiment is a projection type image display device that displays a color image on a screen SCR. The projector 1 includes an illumination device 2, a uniform illumination optical system 23, a color separation optical system 3, a liquid crystal light modulation device 4R, a liquid crystal light modulation device 4G, a liquid crystal light modulation device 4B, a combining optical system 5, and a projection optical system. The system 6 is provided.

本実施形態において、照明装置2は、青色光LB、緑色光LG、及び赤色光LRを含んだ白色光WLを射出する。白色光WLは特許請求の範囲の「照明光」に相当する。   In the present embodiment, the lighting device 2 emits white light WL including blue light LB, green light LG, and red light LR. The white light WL corresponds to "illumination light" in the claims.

本実施形態の照明装置2は、白色光を放射する光源ランプ21、及び回転放物面状の反射面を有するリフレクター22を備える。光源ランプ21から放射された白色光WLは、リフレクター22によって一方向に向って反射され、略平行な光線束となる。   The illumination device 2 of the present embodiment includes a light source lamp 21 that emits white light, and a reflector 22 having a paraboloidal reflection surface. The white light WL emitted from the light source lamp 21 is reflected by the reflector 22 in one direction to form a substantially parallel light flux.

光源ランプ21は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。リフレクター22は、反射面が回転楕円面状であってもよく、この場合には、リフレクター22から射出された白色光WLを平行化する平行化レンズを別途組み合わせて用いる。   The light source lamp 21 is constituted of, for example, a metal halide lamp, a xenon lamp, an extra-high pressure mercury lamp, a halogen lamp or the like. The reflecting surface of the reflector 22 may be a spheroidal surface, and in this case, a collimating lens for collimating the white light WL emitted from the reflector 22 is separately combined and used.

均一照明光学系23は、照明装置2から射出された白色光WLの光路上に設けられ、被照明領域における白色光WLの照度を均一化させる。均一照明光学系23は、第1のレンズアレイ24、第2のレンズアレイ25、偏光変換素子26及び重畳レンズ27を備える。   The uniform illumination optical system 23 is provided on the optical path of the white light WL emitted from the illumination device 2 and makes the illuminance of the white light WL in the illuminated area uniform. The uniform illumination optical system 23 includes a first lens array 24, a second lens array 25, a polarization conversion element 26, and a superimposing lens 27.

図2は、第1のレンズアレイ24の光入射面を光軸axと平行な方向に見た図である。
図2に示すように、第1のレンズアレイ24は、白色光WLを複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ24aを有する。複数の第1小レンズ24aは、光源ランプ21の光軸axと直交する面内において、縦M個・横N個のマトリクス状に配列されている。例えばM=7,N=6である。
なお、各第1小レンズ24aの外形形状は、後述する液晶光変調装置4R,4G,4Bの画像形成領域の形状とほぼ相似形の略矩形状である。
FIG. 2 is a view of the light incident surface of the first lens array 24 viewed in the direction parallel to the optical axis ax.
As shown in FIG. 2, the first lens array 24 has a plurality of first small lenses 24 a for dividing the white light WL into a plurality of partial light beams. The plurality of first small lenses 24 a are arranged in a matrix of M in length and N in number in a plane orthogonal to the optical axis ax of the light source lamp 21. For example, M = 7 and N = 6.
The outer shape of each first small lens 24a is substantially rectangular, which is substantially similar to the shape of the image forming area of liquid crystal light modulation devices 4R, 4G, 4B described later.

第2のレンズアレイ25は、複数の第1小レンズ24aに対応する複数の第2小レンズ25aを有する。すなわち、第2のレンズアレイ25は、第1のレンズアレイ24と同様、第2小レンズ25aが光軸axに直交する面内において縦M個・横N個のマトリクス状に配列された構成を有している(図3参照)。   The second lens array 25 includes a plurality of second small lenses 25 a corresponding to the plurality of first small lenses 24 a. That is, like the first lens array 24, the second lens array 25 has a configuration in which the second small lenses 25a are arranged in a matrix of M in length and N in number in a plane orthogonal to the optical axis ax. Have (see Figure 3).

第2のレンズアレイ25は、重畳レンズ27とともに、第1のレンズアレイ24の各第1小レンズ24aの像を液晶光変調装置4R,4G,4Bの画像形成領域の近傍にそれぞれ結像させる。   The second lens array 25 forms an image of each first small lens 24 a of the first lens array 24 in the vicinity of the image forming area of the liquid crystal light modulation devices 4 R, 4 G, 4 B together with the superimposing lens 27.

第2小レンズ25aの外形形状は必ずしも液晶光変調装置4R,4G,4Bの画像形成領域の形状とほぼ相似形でなくてもよいが、本実施形態ではほぼ相似形である。   The outer shape of the second small lens 25a may not necessarily be substantially similar to the shape of the image forming area of the liquid crystal light modulation devices 4R, 4G, 4B, but is substantially similar in the present embodiment.

第1のレンズアレイ24の各第1小レンズ24aから射出された部分光束は、この第1小レンズ24aに対応する第2小レンズ25aに結像する。   The partial light beams emitted from the respective first small lenses 24 a of the first lens array 24 form an image on the second small lenses 25 a corresponding to the first small lenses 24 a.

図3は第2のレンズアレイ25の第2小レンズ25aに形成される2次光源像を示す図である。図3に示すように、各第2小レンズ25aには光源20の2次光源像30がそれぞれ形成される。   FIG. 3 is a view showing a secondary light source image formed on the second small lens 25 a of the second lens array 25. As shown in FIG. 3, the secondary light source image 30 of the light source 20 is formed on each of the second small lenses 25a.

偏光変換素子26は、光源20の光軸axと直交する面内において一次元的に配列された複数のセルを有する。各セルは、偏光分離膜、1/2波長板、及び反射ミラーを有する。第2小レンズ25aから射出された部分光束は偏光変換素子26のセルのひとつに入射する。   The polarization conversion element 26 has a plurality of cells one-dimensionally arranged in a plane orthogonal to the optical axis ax of the light source 20. Each cell has a polarization separation film, a half wave plate, and a reflection mirror. The partial luminous flux emitted from the second small lens 25 a enters one of the cells of the polarization conversion element 26.

偏光変換素子26のセルへ入射した部分光束は、偏光分離膜に対するP偏光とS偏光とに分離される。分離されたS偏光は、反射ミラーで反射した後に1/2波長板を通り、P偏光に変換される。   The partial luminous flux incident on the cell of the polarization conversion element 26 is split into P-polarization and S-polarization with respect to the polarization separation film. The separated S-polarized light passes through the half-wave plate after being reflected by the reflection mirror and is converted into P-polarized light.

偏光変換素子26から射出された複数の部分光束は、重畳レンズ27によって各液晶光変調装置4R,4G,4Bの画像形成領域に重畳される。重畳レンズ27は特許請求の範囲に記載の「集光レンズ」に相当する。   The plurality of partial light beams emitted from the polarization conversion element 26 are superimposed by the superimposing lens 27 on the image forming areas of the liquid crystal light modulators 4R, 4G, 4B. The superposing lens 27 corresponds to the "condensing lens" described in the claims.

色分離光学系3は、複数の部分光束からなる白色光WLを赤色光LRと、緑色光LGと、青色光LBとに分離する。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7a及び第2のダイクロイックミラー7bと、第1の全反射ミラー8a、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bとを備えている。   The color separation optical system 3 separates white light WL composed of a plurality of partial light beams into red light LR, green light LG, and blue light LB. The color separation optical system 3 includes a first dichroic mirror 7a and a second dichroic mirror 7b, a first total reflection mirror 8a, a second total reflection mirror 8b and a third total reflection mirror 8c, and a first color reflection optical system. A relay lens 9a and a second relay lens 9b are provided.

第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置2からの白色光WLを赤色光LRと、その他の光(緑色光LG及び青色光LB)とに分離する。第1のダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを透過すると共に、その他の光を反射する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射すると共に青色光LBを透過させる。   The first dichroic mirror 7a separates the white light WL from the illumination device 2 into red light LR and the other light (green light LG and blue light LB). The first dichroic mirror 7a transmits the red light LR and reflects the other light. The second dichroic mirror 7b reflects the green light LG and transmits the blue light LB.

第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRを液晶光変調装置4Rに向けて反射する。第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cは、青色光LBを液晶光変調装置4Bに導く。緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bから液晶光変調装置4Gに向けて反射される。   The first total reflection mirror 8a reflects the red light LR toward the liquid crystal light modulation device 4R. The second total reflection mirror 8b and the third total reflection mirror 8c guide the blue light LB to the liquid crystal light modulation device 4B. The green light LG is reflected from the second dichroic mirror 7b toward the liquid crystal light modulator 4G.

第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路中における第2のダイクロイックミラー7bの後段に配置されている。   The first relay lens 9a and the second relay lens 9b are disposed downstream of the second dichroic mirror 7b in the optical path of the blue light LB.

液晶光変調装置4Rは、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光IRを形成する。液晶光変調装置4Gは、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光IGを形成する。液晶光変調装置4Bは、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色の画像光IBを形成する。   The liquid crystal light modulation device 4R modulates the red light LR according to the image information to form red image light IR. The liquid crystal light modulation device 4G modulates the green light LG in accordance with the image information to form green image light IG. The liquid crystal light modulation device 4B modulates the blue light LB in accordance with the image information to form blue image light IB.

液晶光変調装置4R、液晶光変調装置4Gおよび液晶光変調装置4Bには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。液晶パネルは、例えば、TFT基板と該TFT基板と対向する対向基板との間に設けられた液晶層を備えている。液晶パネルはその構造上、回折格子としての機能を有する。   For example, a transmissive liquid crystal panel is used for the liquid crystal light modulation device 4R, the liquid crystal light modulation device 4G, and the liquid crystal light modulation device 4B. The liquid crystal panel includes, for example, a liquid crystal layer provided between a TFT substrate and a counter substrate facing the TFT substrate. The liquid crystal panel has a function as a diffraction grating due to its structure.

液晶光変調装置4R、液晶光変調装置4Gおよび液晶光変調装置4Bの光入射側には、それぞれフィールドレンズ10R,フィールドレンズ10G,フィールドレンズ10Bが配置されている。各部分光束の主光線は、互いに略平行な状態で、液晶光変調装置4R、液晶光変調装置4Gおよび液晶光変調装置4B各々に対して概ね垂直に入射する。   A field lens 10R, a field lens 10G, and a field lens 10B are disposed on the light incident side of the liquid crystal light modulation device 4R, the liquid crystal light modulation device 4G, and the liquid crystal light modulation device 4B, respectively. The principal rays of the partial light fluxes are substantially vertically incident on the liquid crystal light modulation device 4R, the liquid crystal light modulation device 4G, and the liquid crystal light modulation device 4B in a substantially parallel state.

本実施形態において、液晶光変調装置4R、液晶光変調装置4Gおよび液晶光変調装置4Bとフィールドレンズ10R,フィールドレンズ10Gおよびフィールドレンズ10Bとの間には、光入射側偏光板60R、光入射側偏光板60Gおよび光入射側偏光板60Bがそれぞれ配置されている。   In the present embodiment, a light incident side polarization plate 60R, a light incident side is provided between the liquid crystal light modulation device 4R, the liquid crystal light modulation device 4G and the liquid crystal light modulation device 4B and the field lens 10R, the field lens 10G and the field lens 10B. The polarizing plate 60G and the light incident side polarizing plate 60B are respectively disposed.

光入射側偏光板60R、光入射側偏光板60Gおよび光入射側偏光板60Bは、液晶光変調装置4R、液晶光変調装置4Gおよび液晶光変調装置4Bにそれぞれ対応して配置される。光入射側偏光板60R、光入射側偏光板60Gおよび光入射側偏光板60Bはそれぞれ、所定の偏光状態の光を透過させる。   The light incident side polarizing plate 60R, the light incident side polarizing plate 60G, and the light incident side polarizing plate 60B are disposed corresponding to the liquid crystal light modulation device 4R, the liquid crystal light modulation device 4G, and the liquid crystal light modulation device 4B, respectively. Each of the light incident side polarizing plate 60R, the light incident side polarizing plate 60G and the light incident side polarizing plate 60B transmits light of a predetermined polarization state.

本実施形態において、液晶光変調装置4Rと合成光学系5との間には、光射出側偏光板61Rが配置されている。液晶光変調装置4Gと合成光学系5との間には、光射出側偏光板61Gが配置されている。液晶光変調装置4Bと合成光学系5との間には、光射出側偏光板61Bが配置されている。光射出側偏光板61R、光射出側偏光板61Gおよび光射出側偏光板61Bはそれぞれ、所定の偏光状態の光を透過させる。   In the present embodiment, a light emitting side polarizing plate 61R is disposed between the liquid crystal light modulation device 4R and the combining optical system 5. A light emitting side polarizing plate 61 G is disposed between the liquid crystal light modulator 4 G and the combining optical system 5. A light emitting side polarizing plate 61 B is disposed between the liquid crystal light modulation device 4 B and the combining optical system 5. Each of the light emitting side polarizing plate 61R, the light emitting side polarizing plate 61G and the light emitting side polarizing plate 61B transmits light of a predetermined polarization state.

ところで、たとえば液晶光変調装置4Rに入射する部分光束は、該部分光束の主光線に非平行な非平行成分と、主光線に平行な平行成分とを含んでいる。液晶光変調装置4Rの液晶層に対する平行成分の入射角度は、非平行成分の液晶層に対する入射角度と異なっているため、液晶層を透過した後、非平行成分の偏光状態は平行成分の偏光状態とは異なっている。   By the way, for example, the partial light beam incident on the liquid crystal light modulation device 4R includes a nonparallel component nonparallel to the chief ray of the partial light beam and a parallel component parallel to the chief light beam. Since the incident angle of the parallel component to the liquid crystal layer of the liquid crystal light modulation device 4R is different from the incident angle of the non-parallel component to the liquid crystal layer, after transmitting through the liquid crystal layer, the polarization state of the nonparallel component is the polarization state of the parallel component It is different from

そこで、液晶光変調装置4Rと光射出側偏光板61Rとの間に配置した位相差補償板55Rによって、非平行成分の偏光状態と平行成分の偏光状態とを、つまり画像光IRの偏光状態を調整する。なお、位相差補償板55Rは、所定の入射角の光に対して所定の位相差を付与することができるが、所定の入射角ではない入射角の光に対しては所定の位相差を付与することができない。本実施形態において位相差補償板55Rは、0次回折光と同じ方向に沿って進行する光に対して所定の位相差を付与する。言い換えれば、位相差補償板55Rは、1次以上の回折光の偏光状態は、所望の偏光状態に調整することができない。すなわち、液晶光変調装置4Rから互いに異なる角度で射出した0次光と1次以上の回折光の両方に対して、偏光状態を所望の状態に調整することはできない。   Therefore, the polarization state of the non-parallel component and the polarization state of the parallel component, that is, the polarization state of the image light IR are determined by the retardation compensation plate 55R disposed between the liquid crystal light modulation device 4R and the light emission side polarization plate 61R. adjust. The retardation compensation plate 55R can give a predetermined phase difference to light of a predetermined incident angle, but gives a predetermined phase difference to light of an incident angle that is not a predetermined incident angle. Can not do it. In the present embodiment, the retardation compensation plate 55R imparts a predetermined phase difference to light traveling along the same direction as the zeroth-order diffracted light. In other words, the retardation compensation plate 55R can not adjust the polarization state of the first or higher order diffracted light to a desired polarization state. That is, the polarization state can not be adjusted to a desired state for both zero-order light and first-order or higher-order diffracted light emitted from the liquid crystal light modulation device 4R at different angles.

液晶光変調装置4Gと光射出側偏光板61Gとの間には位相差補償板55Gを配置している。液晶光変調装置4Bと光射出側偏光板61Bとの間には位相差補償板55Bを配置している。位相差補償板55Rと同様に、位相差補償板55Gおよび位相差補償板55Bはそれぞれ、画像光IGおよび画像光IBの偏光状態を調整する。本実施形態において、位相差補償板55R,位相差補償板55Gおよび位相差補償板55Bは特許請求の範囲に記載の「位相差板」に相当する。   A retardation compensation plate 55G is disposed between the liquid crystal light modulation device 4G and the light emission side polarization plate 61G. A retardation compensation plate 55B is disposed between the liquid crystal light modulation device 4B and the light emission side polarization plate 61B. Similar to the retardation compensation plate 55R, the retardation compensation plate 55G and the retardation compensation plate 55B respectively adjust the polarization states of the image light IG and the image light IB. In the present embodiment, the retardation compensation plate 55R, the retardation compensation plate 55G, and the retardation compensation plate 55B correspond to the “retardation plate” described in the claims.

位相差補償板55Rによって偏光状態が調整された画像光IRは光射出側偏光板61Rを透過して、射出側偏光板61Gを透過した画像光IGおよび射出側偏光板61Bを透過した画像光IBとともに合成光学系5に入射する。合成光学系5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。合成光学系5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。   The image light IR whose polarization state is adjusted by the retardation compensation plate 55R is transmitted through the light emission side polarization plate 61R, and the image light IG transmitted through the emission side polarization plate 61G and the image light IB transmitted through the emission side polarization plate 61B. And the light is incident on the synthetic optical system 5. For example, a cross dichroic prism is used for the combining optical system 5. For example, a cross dichroic prism is used for the combining optical system 5.

合成光学系5は、各画像光を合成し、この合成された画像光を投写光学系6に向けて射出する。投写光学系6は、投射レンズ群からなり、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像が表示される。   The combining optical system 5 combines the respective image lights, and emits the combined image light toward the projection optical system 6. The projection optical system 6 includes a projection lens group, and enlarges and projects the image light combined by the combining optical system 5 toward the screen SCR. Thereby, the enlarged color image is displayed on the screen SCR.

以下、液晶光変調装置4R、液晶光変調装置4Gおよび液晶光変調装置4Bを特に区別しない場合は、単に液晶光変調装置4と称する。また、各画像光IR,IG,IBを特に区別しない場合は、単に画像光ILと称する。また、位相差補償板55R,位相差補償板55Gおよび位相差補償板55Bを特に区別しない場合は、単に位相差補償板55と称する。また、光射出側偏光板61R、光射出側偏光板61Gおよび光射出側偏光板61Bを特に区別しない場合は、単に光射出側偏光板61と称する。   Hereinafter, the liquid crystal light modulation device 4R, the liquid crystal light modulation device 4G, and the liquid crystal light modulation device 4B are simply referred to as the liquid crystal light modulation device 4 when not particularly distinguished. Further, when the image lights IR, IG, and IB are not particularly distinguished, they are simply referred to as image light IL. Further, the retardation compensation plate 55R, the retardation compensation plate 55G and the retardation compensation plate 55B are simply referred to as a retardation compensation plate 55 when not particularly distinguished. In addition, the light emitting side polarizing plate 61R, the light emitting side polarizing plate 61G, and the light emitting side polarizing plate 61B are simply referred to as a light emitting side polarizing plate 61 when not particularly distinguished.

図4は液晶光変調装置4の部分拡大図である。図5は液晶光変調装置4による回折を模式的に説明するための図である。   FIG. 4 is a partially enlarged view of the liquid crystal light modulation device 4. FIG. 5 is a view for schematically explaining the diffraction by the liquid crystal light modulation device 4.

図4に示すように、液晶光変調装置4は、画像を形成する複数の画素51と、該画素51間に形成された光遮光性を有するブラックマトリックス52とを備える。   As shown in FIG. 4, the liquid crystal light modulation device 4 includes a plurality of pixels 51 forming an image, and a black matrix 52 formed between the pixels 51 and having a light shielding property.

液晶光変調装置4には複数の部分光束が互いに異なる方向から入射するため、液晶光変調装置4からは複数の0次回折光が互いに異なる方向に射出する。しかし、図5では、液晶光変調装置4に垂直に入射した部分光束の回折現象を図示している。   Since the plurality of partial light beams enter the liquid crystal light modulator 4 from different directions, the liquid crystal light modulator 4 emits a plurality of zero-order diffracted lights in different directions. However, FIG. 5 illustrates the diffraction phenomenon of the partial light beam vertically incident on the liquid crystal light modulation device 4.

図5に示すように、液晶光変調装置4から射出された光は、0次回折光、1次以上の回折光(例えば、±1次回折光)からなっている。すなわち、液晶光変調装置4は、複数の回折光からなる画像光ILを生成する。
図5に示した画像光IL(1つの回折光)は、液晶光変調装置4の画素51の数に比例した本数の光線を含む光線束から構成されるが、本明細書では単に「回折光」と呼ぶことにする。
As shown in FIG. 5, the light emitted from the liquid crystal light modulation device 4 is composed of zeroth-order diffracted light and first- or higher-order diffracted light (eg, ± 1st-order diffracted light). That is, the liquid crystal light modulation device 4 generates image light IL composed of a plurality of diffracted lights.
Although the image light IL (one diffracted light) shown in FIG. 5 is composed of a light beam bundle including the number of light rays in proportion to the number of the pixels 51 of the liquid crystal light modulation device 4, in the present specification I will call it ".

なお、1次以上の回折光としては、2次回折光や3次以上の回折光も存在するが、一般的に、2次回折光や3次以上の回折光の強度は、1次回折光の強度よりも弱い。そのため、本実施形態では1次回折光に着目する。2次以上の回折光の影響については無視することができる。ただし、2次以上の回折光の中に1次回折光よりも強度が強い回折光がある場合は、その回折光に着目するとよい。   As the first or higher order diffracted light, there are also second order diffracted light and third or higher order diffracted light, but generally, the intensity of the second order diffracted light or the third order or higher diffracted light is greater than the intensity of the first order diffracted light Too weak. Therefore, in the present embodiment, attention is focused on first order diffracted light. The influence of second or higher order diffracted light can be ignored. However, when there is diffracted light whose intensity is higher than that of the first-order diffracted light in the second- or higher-order diffracted light, attention should be paid to the diffracted light.

本実施形態において、位相差補償板55は、上述したように液晶光変調装置4から0次回折光と同じ方向に沿って射出される光に対して所定の位相差を付与するように設計されている。つまり、位相差補償板55は、画像光ILに含まれる0次回折光の偏光状態を所望の偏光状態に調整するが、1次回折光の偏光状態を所望の偏光状態に調整することはできない。そのため、位相差補償板55の後段において、1次回折光の偏光状態は0次回折光の偏光状態とは異なっている。   In the present embodiment, as described above, the retardation compensation plate 55 is designed to give a predetermined phase difference to light emitted from the liquid crystal light modulation device 4 along the same direction as the zeroth-order diffracted light. There is. That is, although the retardation compensation plate 55 adjusts the polarization state of the zeroth-order diffracted light included in the image light IL to a desired polarization state, it can not adjust the polarization state of the first-order diffracted light to a desired polarization state. Therefore, at the rear stage of the retardation compensation plate 55, the polarization state of the first-order diffracted light is different from the polarization state of the zero-order diffracted light.

ここで、プロジェクター1において黒表示を行う場合について考える。
黒表示を行う場合、液晶光変調装置4は、0次回折光が位相差補償板55を透過した後、光射出側偏光板61によって遮光されるように、0次回折光の偏光状態を調整する。
Here, a case where black display is performed in the projector 1 will be considered.
When performing black display, the liquid crystal light modulation device 4 adjusts the polarization state of the zeroth-order diffracted light so that the zeroth-order diffracted light passes through the retardation compensation plate 55 and is blocked by the light emitting side polarizing plate 61.

しかしながら、1次回折光の偏光状態は位相差補償板55によって所望の偏光状態に調整されない。そのため、上述したように位相差補償板55の後段において、1次回折光の偏光状態は0次回折光の偏光状態とは異なっている。したがって、0次回折光の少なくとも一部の成分は光射出側偏光板61を透過してしまい、スクリーンSCR上に表示する画像のコントラスト比が低下する。   However, the polarization state of the first-order diffracted light is not adjusted by the retardation compensation plate 55 to a desired polarization state. Therefore, as described above, the polarization state of the first-order diffracted light is different from the polarization state of the zero-order diffracted light in the rear stage of the retardation compensation plate 55. Therefore, at least a part of the zero-order diffracted light passes through the light emitting side polarizing plate 61, and the contrast ratio of the image displayed on the screen SCR is lowered.

ところで、本実施形態において、投写光学系6の絞り位置は第2のレンズアレイ25の光射出面(第2小レンズ25a)と光学的に共役となっている。
そのため、各第2小レンズ25aを通過した部分光束はそれぞれ、液晶光変調装置4を介して投写光学系6の絞り位置6a(図1参照)に結像する。したがって、第2のレンズアレイ25に複数の2次光源像30が形成されるのと同様に、投写光学系6の絞り位置6aには複数の光源像が形成される。
In the present embodiment, the stop position of the projection optical system 6 is optically conjugate with the light exit surface (the second small lens 25 a) of the second lens array 25.
Therefore, the partial luminous fluxes that have passed through the respective second small lenses 25 a form an image at the diaphragm position 6 a (see FIG. 1) of the projection optical system 6 through the liquid crystal light modulation device 4. Therefore, in the same way as the plurality of secondary light source images 30 are formed on the second lens array 25, a plurality of light source images are formed at the diaphragm position 6 a of the projection optical system 6.

図6は投写光学系6の絞り位置6aに形成される複数の光源像の一部を模式的に示した図である。図6に示した光源像31は、図3に示した第2のレンズアレイ25のうち最も上側かつ最も右側に位置する第2小レンズ25a1を透過した部分光束による光源像である。   FIG. 6 is a view schematically showing a part of a plurality of light source images formed at the stop position 6 a of the projection optical system 6. The light source image 31 shown in FIG. 6 is a light source image of a partial light beam transmitted through the second small lens 25a1 located at the uppermost side and the rightmost side of the second lens array 25 shown in FIG.

図6に示すように、該部分光束は、液晶光変調装置4によって回折されることにより、0次回折光による光源像31を形成すると共に、その周囲に1次回折光による複数の光源像32(例えば、光源像32a、32b、32c、32d)を形成する。
なお、図6では、0次回折光による光源像31の周囲に形成される1次回折光による光源像32の一部を図示しており、光源像32の数は4つに限定されない。
As shown in FIG. 6, the partial light beam is diffracted by the liquid crystal light modulator 4 to form a light source image 31 of zeroth-order diffracted light, and a plurality of light source images 32 of first-order diffracted light (for example, , Light source images 32a, 32b, 32c, 32d).
Note that FIG. 6 illustrates a part of the light source image 32 of the first order diffracted light formed around the light source image 31 of the zero order diffracted light, and the number of light source images 32 is not limited to four.

光源像32a〜32dを形成する複数の1次回折光は、上述したように画像のコントラスト比を低下させる。なお、図3に示したように、第2のレンズアレイ25の第2小レンズ25aはM×N個ある。そのため、ここでは図示を省略しているが、他の第2小レンズ25aを通過した各部分光束も液晶パネル50で回折されることにより、0次回折光の周囲に1次回折光による複数の光源像を形成している。すなわち、0次回折光による光源像はM×N個形成され、各0次回折光による光源像のそれぞれの周囲に、±1次回折光による光源像が複数形成される。   The plurality of first-order diffracted lights forming the light source images 32 a to 32 d reduce the contrast ratio of the image as described above. As shown in FIG. 3, there are M × N second small lenses 25 a of the second lens array 25. Therefore, although illustration is omitted here, a plurality of light source images by the first-order diffracted light around the zeroth-order diffracted light are also diffracted by the liquid crystal panel 50 that the respective partial light fluxes passing through the other second small lenses 25a are also diffracted. Form. That is, M × N light source images are formed by 0th order diffracted light, and a plurality of light source images by ± 1st order diffracted lights are formed around each of the light source images by each 0th order diffracted light.

これに対し、本実施形態のプロジェクター1では、第2のレンズアレイ25と光学的に共役な位置である投写光学系6の絞り位置6aの近傍に後述の遮光素子を配置して、画像のコントラスト比を向上させている。   On the other hand, in the projector 1 of the present embodiment, a light shielding element described later is disposed in the vicinity of the diaphragm position 6a of the projection optical system 6 which is a position optically conjugate with the second lens array 25, The ratio is improved.

図7は本実施形態の投写光学系6の構成を示す図である。
図7に示すように、本実施形態の投写光学系6は、複数のレンズ40、41と、遮光素子45と、レンズ40,41、遮光素子45を保持する本体部49とを有している。
FIG. 7 is a view showing the configuration of the projection optical system 6 of the present embodiment.
As shown in FIG. 7, the projection optical system 6 of the present embodiment has a plurality of lenses 40 and 41, a light shielding element 45, and a main body 49 that holds the lenses 40 and 41 and the light shielding element 45. .

遮光素子45は、投写光学系6内(本体部49の内部)における第2のレンズアレイ25と光学的に共役な位置である絞り位置6aの近傍に配置されている。なお、投写光学系6において投写レンズを構成する複数のレンズ40、41の数は2つに限定されない。   The light blocking element 45 is disposed in the vicinity of the diaphragm position 6 a which is an optically conjugate position with the second lens array 25 in the projection optical system 6 (inside of the main body 49). In the projection optical system 6, the number of the plurality of lenses 40 and 41 constituting the projection lens is not limited to two.

図8Aは遮光素子45の構成を示す平面図である。図8Aは、遮光素子45の光入射面の面法線方向に沿って、該遮光素子45を画像光ILの入射側から見た平面図である。   FIG. 8A is a plan view showing the configuration of the light shielding element 45. FIG. FIG. 8A is a plan view of the light shielding element 45 as viewed from the incident side of the image light IL along the surface normal direction of the light incident surface of the light shielding element 45. FIG.

図8Aに示すように、遮光素子45は、遮光部46と、複数の光透過部47と、を有する。遮光部46の構成材料は、入射光に対して遮光性を示すものであれば特に限定されない。光透過部47の構成材料は、入射光に対して複屈折性を示さないものであれば特に限定されない。たとえば透明基板や空気層を用いることができる。   As shown in FIG. 8A, the light blocking element 45 has a light blocking portion 46 and a plurality of light transmitting portions 47. The constituent material of the light shielding portion 46 is not particularly limited as long as it exhibits a light shielding property to incident light. The constituent material of the light transmitting portion 47 is not particularly limited as long as it does not exhibit birefringence with respect to incident light. For example, a transparent substrate or an air layer can be used.

本実施形態において、複数の光透過部47は、複数の0次回折光がそれぞれ通過する位置、具体的には複数の光源像31の形成位置に設けられている。光透過部47は例えば矩形状からなる。   In the present embodiment, the plurality of light transmitting portions 47 are provided at positions where the plurality of zero-order diffracted lights pass, specifically, at positions where the plurality of light source images 31 are formed. The light transmitting portion 47 has, for example, a rectangular shape.

光源像31の数は、第2小レンズ25aの数と同じである。そのため、本実施形態において、光透過部47の数は第2小レンズ25aの数と同じである。   The number of light source images 31 is the same as the number of second small lenses 25a. Therefore, in the present embodiment, the number of light transmission parts 47 is the same as the number of second small lenses 25a.

本実施形態では、上述したように投写光学系6内の第2のレンズアレイ25と光学的に共役な位置の近傍、すなわち、光源像31,32が形成される位置の近傍に遮光素子45を配置している。つまり、遮光素子45は、0次回折光と1次回折光とが互いに分離された位置に配置されている。そのため、0次回折光は、高い効率で光透過部47に入射して光透過部47を透過し、1次回折光は、高い効率で遮光部46に入射して遮光部46によって遮光される。よって、液晶光変調装置4の回折効果による画像のコントラスト比の低下を低減することができる。   In the present embodiment, as described above, the light blocking element 45 is disposed in the vicinity of a position optically conjugate with the second lens array 25 in the projection optical system 6, that is, in the vicinity of the position where the light source images 31, 32 are formed. It is arranged. That is, the light shielding element 45 is disposed at a position where the zeroth order diffracted light and the first order diffracted light are separated from each other. Therefore, the zero-order diffracted light is incident on the light transmitting portion 47 with high efficiency and transmitted through the light transmitting portion 47, and the first-order diffracted light is incident on the light shielding portion 46 with high efficiency and blocked by the light shielding portion 46. Therefore, the reduction in contrast ratio of the image due to the diffraction effect of the liquid crystal light modulation device 4 can be reduced.

図8Aに示すように、遮光部46は格子状の遮光部材からなる。遮光部46は各光透過部47の周囲を囲んでいる。複数の光透過部47は格子状の遮光部46によって区画される領域にそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 8A, the light shielding portion 46 is formed of a lattice-shaped light shielding member. The light shielding portion 46 surrounds the periphery of each light transmitting portion 47. The plurality of light transmission parts 47 are provided in the area divided by the grid-like light shielding part 46.

図8Bは一つの光透過部47およびその周辺の構造を示す拡大図である。なお、図8Bに示す光透過部47は、図6に示した光源像に対応している。   FIG. 8B is an enlarged view showing one light transmitting portion 47 and the structure around it. The light transmitting portion 47 shown in FIG. 8B corresponds to the light source image shown in FIG.

図8Bに示すように、光透過部47には0次回折光の光源像31が形成される。光透過部47は、0次回折光の偏光状態を変化させることなく透過させる。   As shown in FIG. 8B, a light source image 31 of zeroth-order diffracted light is formed in the light transmitting portion 47. The light transmitting portion 47 transmits the zero-order diffracted light without changing the polarization state.

遮光部46は、光透過部47に入射する0次回折光に対応した1次回折光の光路上に設けられている。つまり、該0次回折光に対応した4つの1次回折光による光源像32a、32b、32c、32dの形成位置に設けられる。これにより、各1次回折光は遮光部46によって遮光される。   The light shielding portion 46 is provided on the optical path of the first order diffracted light corresponding to the zeroth order diffracted light entering the light transmitting portion 47. That is, the light source images 32a, 32b, 32c, and 32d of the four first-order diffracted lights corresponding to the zero-order diffracted lights are provided. Thus, each first-order diffracted light is blocked by the light blocking portion 46.

1次回折光は0次回折光に対して上下左右に加えて斜め方向にも形成される。そのため、光透過部47の角部における対角方向外側の領域(以下、対角領域と称する)には、複数の0次回折光のうち第1の0次回折光に対応した1次以上の第1の回折光の光源像と、複数の0次回折光のうち第2の0次回折光に対応した1次以上の第2の回折光の光源像とが形成される場合もある。   The first-order diffracted light is formed obliquely in addition to the top, bottom, left, and right with respect to the zero-order diffracted light. Therefore, in a diagonally outer area (hereinafter referred to as a diagonal area) at the corner of the light transmitting portion 47, the first or higher order first corresponding to the first zero-order diffracted light of the plurality of zero-order diffracted lights In some cases, a light source image of the diffracted light and a light source image of the first or more second diffracted light corresponding to the second 0 th diffracted light among the plurality of 0 th diffracted lights may be formed.

本実施形態の遮光素子45では、光透過部47の周囲を囲む遮光部46を備えるので、対角領域に入射する1次以上の回折光は遮光部46により確実に遮光される。よって、画像のコントラスト比をより向上することができる。   In the light shielding element 45 of the present embodiment, the light shielding portion 46 surrounding the periphery of the light transmitting portion 47 is provided, so that the first or higher order diffracted light entering the diagonal area is reliably shielded by the light shielding portion 46. Therefore, the contrast ratio of the image can be further improved.

図9はプロジェクター1の作用を説明するための模式図である。遮光素子45は実際には複数の光透過部47を備えているが、図の煩雑さを避けるために、画像光ILに含まれるひとつの0次回折光IL0と、該0次回折光IL0が入射する光透過部47のみを図示してある。   FIG. 9 is a schematic view for explaining the operation of the projector 1. Although the light shielding element 45 actually includes a plurality of light transmitting parts 47, one zeroth-order diffracted light IL0 included in the image light IL and the zeroth-order diffracted light IL0 are incident to avoid complexity of the drawing. Only the light transmitting portion 47 is illustrated.

本実施形態のプロジェクター1において黒表示を行う場合、図9に示すように、0次回折光IL0は、位相差補償板55を透過することで所定の偏光状態の0次回折光IL0pとなる。   When black display is performed in the projector 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the zeroth-order diffracted light IL0 passes through the retardation compensation plate 55 to become zero-order diffracted light IL0p in a predetermined polarization state.

該0次回折光IL0pは光射出側偏光板61に入射する。0次回折光IL0pの偏光状態は適切に調整されているため、0次回折光IL0pは光射出側偏光板61で遮光される。   The zero-order diffracted light IL 0 p is incident on the light emitting side polarizing plate 61. Since the polarization state of the zeroth-order diffracted light IL0p is properly adjusted, the zeroth-order diffracted light IL0p is blocked by the light emission side polarizing plate 61.

一方、0次回折光IL0に対応する−1次回折光である1次回折光IL1の偏光状態は、位相差補償板55によって適切に調整されていないため、その偏光状態は0次回折光IL0pの偏光状態と異なっている。そのため、1次回折光IL1の少なくとも一部の成分は光射出側偏光板61を透過する。しかし、光射出側偏光板61を透過した成分は遮光部46で遮光される。   On the other hand, the polarization state of the first-order diffracted light IL1, which is -1st-order diffracted light corresponding to the 0th-order diffracted light IL0, is not properly adjusted by the retardation compensation plate 55, and thus the polarization state is the polarization state of the 0th-order diffracted light IL0p. It is different. Therefore, at least a part of the component of the first-order diffracted light IL1 passes through the light emitting side polarizing plate 61. However, the component transmitted through the light emitting side polarizing plate 61 is shielded by the light shielding portion 46.

これにより、黒表示を行う場合において、スクリーンSCR上に1次回折光IL1が投写されてしまうのを防止できる。以上の効果は、画像光ILに含まれる他の0次回折光IL0とそれに付随した1次回折光IL1に対しても得ることができる。よって、液晶光変調装置4の回折効果によるコントラスト比の低下を低減することができる。   This makes it possible to prevent the first-order diffracted light IL1 from being projected onto the screen SCR when performing black display. The above effects can also be obtained for the other zeroth-order diffracted light IL0 included in the image light IL and the first-order diffracted light IL1 incidental thereto. Therefore, the reduction in contrast ratio due to the diffraction effect of the liquid crystal light modulation device 4 can be reduced.

(第二実施形態)
続いて、第二実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
Subsequently, a projector according to a second embodiment will be described. The same reference numerals as in the above embodiment denote the same parts as in the above embodiment, and a detailed description will be omitted.

図10は本実施形態のプロジェクター101の概略構成を示す図である。図10に示すように、本実施形態のプロジェクター101は、照明装置2と、均一照明光学系123と、色分離光学系3と、液晶光変調装置4R,液晶光変調装置4G,液晶光変調装置4Bと、合成光学系5と、投写光学系6とを備えている。   FIG. 10 is a view showing a schematic configuration of the projector 101 of the present embodiment. As shown in FIG. 10, the projector 101 of this embodiment includes the illumination device 2, uniform illumination optical system 123, color separation optical system 3, liquid crystal light modulation device 4R, liquid crystal light modulation device 4G, liquid crystal light modulation device 4 B, a combining optical system 5, and a projection optical system 6.

本実施形態において、均一照明光学系123は、集光レンズ70と、集光レンズ70の後段に設けられたロッド71と、ロッド71の後段に設けられたピックアップ光学系72とを有している。   In the present embodiment, the uniform illumination optical system 123 includes a condensing lens 70, a rod 71 provided downstream of the condensing lens 70, and a pickup optical system 72 provided downstream of the rod 71. .

図11は、ロッド71に入射した光の光路を示す図である。ロッド71は、照明装置2の光軸axに平行な方向に長手方向を持つ四角柱状の光学部材である。ロッド71は、入射端面71a、内面71bおよび射出端面71cを有する。入射端面71aと射出端面71cとは、互いにほぼ平行であり、それぞれ光軸axとほぼ直交する。内面71bは、入射端面71aと射出端面71cとを結ぶ側面の内面であり、照明装置2の光軸axとほぼ平行である。   FIG. 11 is a view showing an optical path of light incident on the rod 71. As shown in FIG. The rod 71 is a quadrangular prism-shaped optical member having a longitudinal direction in a direction parallel to the optical axis ax of the illumination device 2. The rod 71 has an incident end surface 71a, an inner surface 71b and an exit end surface 71c. The incidence end surface 71a and the emission end surface 71c are substantially parallel to each other, and substantially orthogonal to the optical axis ax. The inner surface 71 b is an inner surface of a side surface connecting the incident end surface 71 a and the emission end surface 71 c, and is substantially parallel to the optical axis ax of the lighting device 2.

入射端面71aは、例えば、集光レンズ70により光源像が形成される位置又はその近傍に配置される。入射端面71aには、照明装置2から射出された白色光WLが集光レンズ70を介して入射する。   The incident end face 71 a is disposed, for example, at or near a position where a light source image is formed by the condensing lens 70. The white light WL emitted from the illumination device 2 is incident on the incident end face 71 a via the condenser lens 70.

ロッド71の入射端面71aに入射した光は、内面71bでの多重反射により射出端面71cに導かれる。内面71bでの光の反射回数は、角度成分ごとに異なっており、広角成分の反射回数は望遠成分の反射回数よりも多い。   The light incident on the incident end surface 71 a of the rod 71 is guided to the emission end surface 71 c by multiple reflection on the inner surface 71 b. The number of reflections of light on the inner surface 71b differs for each angle component, and the number of reflections of the wide-angle component is greater than the number of reflections of the telephoto component.

ロッド71の射出端面71cには、内面71bでの反射回数が0回の光束(すなわち、ロッド71を直進した光束)と、図11に示すような反射回数が1回の光束Lb、反射回数が2回の光束Lcなどの反射回数が互いに異なる複数の光束が重畳され、これにより射出端面71cでの照度分布が均一化される。   On the exit end face 71c of the rod 71, the light flux with the number of reflections on the inner surface 71b is zero (i.e., the light flux that travels straight through the rod 71), the light flux Lb with one reflection frequency as shown in FIG. A plurality of light beams having different numbers of reflections, such as two light beams Lc, are superimposed, whereby the illuminance distribution at the emission end surface 71c is made uniform.

本実施形態において、液晶光変調装置4の画像形成領域は、ロッド71の射出端面71cと光学的に共役に設定されている。そのため、液晶光変調装置4の画像形成領域においても照度分布が均一化される。   In the present embodiment, the image forming area of the liquid crystal light modulation device 4 is set to be optically conjugate with the emission end face 71 c of the rod 71. Therefore, the illuminance distribution is uniformed also in the image forming area of the liquid crystal light modulation device 4.

図11に示したように、ロッド71の射出端面71cの各点には、内面71bでの反射回数が異なる複数の光束が入射する。そのため、ロッド71の射出端面71c側から観察すると、入射端面71aを含む面上に、光源像の実像Im1と複数の虚像Im2とが配列されているように見える。   As shown in FIG. 11, a plurality of light beams having different numbers of reflections on the inner surface 71 b enter each point of the emission end surface 71 c of the rod 71. Therefore, when observed from the side of the emission end surface 71c of the rod 71, it appears that the real image Im1 of the light source image and the plurality of virtual images Im2 are arranged on the surface including the incident end surface 71a.

本実施形態において、投写光学系6の絞り位置6aはロッド71の入射端面71aと光学的に共役に設定されている。そのため、ロッド71の入射端面71aからの光は絞り位置6aに光源像を形成する。   In the present embodiment, the stop position 6 a of the projection optical system 6 is set to be optically conjugate with the incident end face 71 a of the rod 71. Therefore, the light from the incident end face 71a of the rod 71 forms a light source image at the stop position 6a.

仮に、液晶光変調装置4が回折機能を持たない場合、絞り位置6aには、1つの実像Im1とその周囲に配置された複数の虚像Im2とからなる2次光源像が形成される。   If the liquid crystal light modulation device 4 does not have a diffractive function, a secondary light source image consisting of one real image Im1 and a plurality of virtual images Im2 arranged around the real image Im1 is formed at the diaphragm position 6a.

図12は、液晶光変調装置4が回折機能を持つ場合に絞り位置6aに形成される光源像を模式的に示した図である。
図12に示すように、上記実像Im1は0次回折光による光源像131を形成する。また、各虚像Im2は、0次回折光による光源像231を形成する。
なお、図12では、実像Im1の周囲に24個の虚像Im2が形成されている場合を例に挙げたが、虚像Im2の数はこれに限定されない。
FIG. 12 is a view schematically showing a light source image formed at the diaphragm position 6a when the liquid crystal light modulation device 4 has a diffractive function.
As shown in FIG. 12, the real image Im1 forms a light source image 131 by zero-order diffracted light. In addition, each virtual image Im2 forms a light source image 231 by 0th order diffracted light.
Although FIG. 12 exemplifies the case where 24 virtual images Im2 are formed around the real image Im1, the number of virtual images Im2 is not limited to this.

0次回折光による光源像131の周囲には、実像Im1に付随する1次回折光による複数の光源像132(例えば、光源像132a、132b、132c、132d)が形成される。0次回折光による光源像231の周囲には、虚像Im2に付随する1次回折光による複数の光源像232(例えば、光源像232a、232b、232c、232d)が形成される。なお、図12では、複数の1次回折光による光源像の一部を図示している。光源像132,232それぞれの数は4つに限定されない。   A plurality of light source images 132 (for example, light source images 132a, 132b, 132c, 132d) by first-order diffracted light accompanying the real image Im1 are formed around the light source image 131 by the zero-order diffracted light. A plurality of light source images 232 (for example, light source images 232a, 232b, 232c, and 232d) of first-order diffracted light accompanying the virtual image Im2 are formed around the light source image 231 of the zeroth-order diffracted light. In FIG. 12, a part of a light source image by a plurality of first-order diffracted lights is illustrated. The number of each of the light source images 132 and 232 is not limited to four.

光源像132a〜132dおよび光源像232a〜232dを形成する複数の1次回折光は、画像のコントラスト比を低下させる。   The plurality of first-order diffracted lights forming the light source images 132a to 132d and the light source images 232a to 232d reduce the contrast ratio of the image.

これに対し、本実施形態のプロジェクター101では、ロッド71の入射端面71aと光学的に共役な絞り位置6aの近傍に遮光素子45を配置して、画像のコントラスト比を向上させる。遮光素子45の構成は図8Aに示したものと同様であり、詳しい説明は省略する。   On the other hand, in the projector 101 according to the present embodiment, the light blocking element 45 is disposed in the vicinity of the stop position 6a optically conjugate with the incident end face 71a of the rod 71 to improve the contrast ratio of the image. The configuration of the light shielding element 45 is the same as that shown in FIG. 8A, and the detailed description will be omitted.

本実施形態において、複数の光透過部47は、実像Im1に対応する0次回折光が通過する位置(光源像131の形成位置)と、虚像Im2に対応する0次回折光が通過する位置(光源像231の形成位置)とにそれぞれ設けられている。   In the present embodiment, the plurality of light transmitting portions 47 are positions where the 0th order diffracted light corresponding to the real image Im1 passes (positions of the light source image 131) and positions where the 0th order diffracted light corresponding to the virtual image Im2 passes (light source image And the formation position 231).

遮光部46は、光透過部47に入射する0次回折光に対応した1次回折光が通過する領域に設けられる。つまり、0次回折光に対応した4つの1次回折光による光源像132または光源像232の形成位置に設けられる。   The light shielding portion 46 is provided in a region through which first order diffracted light corresponding to zeroth order diffracted light incident on the light transmitting portion 47 passes. That is, the light source image 132 or the light source image 232 is provided at the formation position of the four first-order diffracted lights corresponding to the zero-order diffracted light.

本実施形態においても、光源像132または光源像232を形成する1次回折光を遮光部46によって遮光することができる。   Also in the present embodiment, the first-order diffracted light that forms the light source image 132 or the light source image 232 can be blocked by the light blocking unit 46.

本実施形態のプロジェクター101によれば、ロッド71を有する均一照明光学系123を用いた構造においても、ロッド71の入射端面71aと光学的に共役な位置に遮光素子45を設けることで、第一実施形態と同様、コントラスト比の高い画像を表示することができる。   According to the projector 101 of the present embodiment, even in the structure using the uniform illumination optical system 123 having the rod 71, by providing the light shielding element 45 at a position optically conjugate with the incident end face 71a of the rod 71, the first As in the embodiment, an image with a high contrast ratio can be displayed.

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and can be appropriately modified without departing from the scope of the invention.

例えば、第一実施形態において、ひとつの光透過部47に対して0次回折光の光源像が一つ形成される場合を例に挙げた。しかし、例えば、ある一方向における液晶光変調装置4の画素ピッチが小さい場合、0次回折光と該0次回折光の隣の0次回折光に対応する1次回折光とが該一方向において互いに重なる場合がある。この場合、遮光部46を1次回折光による光源像の位置に配置することが困難である。   For example, in the first embodiment, the case where one light source image of zeroth-order diffracted light is formed for one light transmitting portion 47 is described as an example. However, for example, when the pixel pitch of the liquid crystal light modulator 4 in one direction is small, there may be a case where the zeroth order diffracted light and the first order diffracted light corresponding to the zeroth order diffracted light next to the zero order diffracted light overlap each other in one direction. is there. In this case, it is difficult to arrange the light shielding portion 46 at the position of the light source image by the first order diffracted light.

この場合、例えば、図13に示すように、該一方向に長手方向を持つ複数の光透過部147を有する遮光素子145を採用することが好ましい。この遮光素子145の遮光部46は1次回折光の遮光に寄与しない無駄な領域を備えていないので、上述の遮光素子45よりも低コストである。また、図14に示すように、複数の遮光部246を配置し、隣り合っている2つの遮光部246の間の領域を光透過部47としてもよい。この場合、遮光素子245は複数の遮光部246と複数の光透過部247とを備えた構造となる。   In this case, for example, as shown in FIG. 13, it is preferable to adopt a light shielding element 145 having a plurality of light transmitting portions 147 having a longitudinal direction in the one direction. The light shielding portion 46 of the light shielding element 145 does not have a useless area that does not contribute to the light shielding of the first-order diffracted light, and therefore the cost is lower than that of the light shielding element 45 described above. Further, as shown in FIG. 14, a plurality of light shielding portions 246 may be disposed, and a region between two adjacent light shielding portions 246 may be used as the light transmitting portion 47. In this case, the light blocking element 245 has a structure including a plurality of light blocking portions 246 and a plurality of light transmitting portions 247.

また、上記実施形態において、一つの遮光部46に複数の1次回折光が入射する構成を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各1次回折光に対応させて複数の遮光部を設けてもよい。つまり、少なくとも1つの遮光部の形状と数は限定されない。   Moreover, in the said embodiment, although the structure which several 1st order diffracted light injects into the one light-shielding part 46 was mentioned as the example, this invention is not limited to this. For example, a plurality of light shields may be provided corresponding to each first-order diffracted light. That is, the shape and the number of at least one light shielding portion are not limited.

また、上記実施形態においては、遮光部46が1次回折光のみを遮光する場合を説明したが、例えば2次以上の回折光も遮光するようにしてもよい。2次以上の回折光も遮光することでコントラスト比をより向上させることができる。   Further, in the above-described embodiment, although the case where the light shielding portion 46 shields only the first order diffracted light has been described, for example, second order or higher order diffracted light may also be shielded. The contrast ratio can be further improved by blocking second- or higher-order diffracted light.

また、上記実施形態では、照明装置2として光源ランプ21を用いた例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、照明装置として固体光源を用いてもよい。光源として半導体レーザーを用いる場合、照明装置からは直線偏光が射出されるので、光入射側偏光板60R、光入射側偏光板60Gおよび光入射側偏光板60Bを省略してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example which used the light source lamp 21 as the illuminating device 2 was mentioned, this invention is not limited to this. For example, a solid light source may be used as the lighting device. When a semiconductor laser is used as a light source, linearly polarized light is emitted from the illumination device, so the light incident side polarizing plate 60R, the light incident side polarizing plate 60G, and the light incident side polarizing plate 60B may be omitted.

また、上記実施形態では、3つの液晶光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに本発明を適用することも可能である。   Further, in the above embodiment, the projector 1 including the three liquid crystal light modulation devices 4R, 4G, and 4B is illustrated, but the present invention can be applied to a projector that displays a color image with one light modulation device. .

1,101…プロジェクター、2…照明装置、4,4B,4G,4R…液晶光変調装置、6…投写光学系、23,123…均一照明光学系、24…第1のレンズアレイ、25…第2のレンズアレイ、40…レンズ、45,145,245…遮光素子、46,146,246…遮光部、47,147…光透過部、55,55B,55G,55R…位相差補償板(位相差板)、70…集光レンズ、IB,IG,IL,IR…画像光、IL0,IL0p…0次回折光、IL1,IL1p…1次回折光、WL…白色光(照明光)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 ... Projector, 2 ... Illuminator, 4, 4B, 4G, 4R ... Liquid crystal light modulator, 6 ... Projection optical system, 23, 123 ... Uniform illumination optical system, 24 ... 1st lens array, 25 ... The 1st 2 lens array 40, lens 45, 145, 245 light shielding element 46, 146, 246 light shielding portion 47, 147 light transmitting portion 55, 55B, 55G, 55R phase difference compensator (phase difference Plates, 70: Condenser, IB, IG, IL, IR: Image light, IL0, IL0p: 0th order diffracted light, IL1, IL1p: 1st order diffracted light, WL: White light (illumination light).

Claims (3)

照明光を射出する照明装置と、
前記照明光の光路上に設けられた均一照明光学系と、
前記均一照明光学系を透過した前記照明光の光路上に設けられ、回折機能を有し、画像情報に応じて前記照明光を変調して複数の回折光からなる画像光を生成する液晶光変調装置と、
前記液晶光変調装置から射出された前記画像光が入射する位相差板と、
前記位相差板を透過した前記画像光が入射する偏光板と、
前記偏光板を透過した前記画像光の光路上に設けられた投写光学系と、を備え、
前記投写光学系は、複数のレンズと、前記画像光が入射する遮光素子と、を有し、
前記遮光素子は、少なくとも一つの遮光部と、複数の光透過部と、を有し、
前記複数の光透過部のうちひとつの光透過部は、前記画像光のうち少なくとも一つの0次回折光が通過する領域に設けられており、
前記少なくとも一つの遮光部は、前記光透過部を通過する前記少なくとも一つの0次回折光に対応した1次以上の回折光の光路上に設けられている
プロジェクター。
An illumination device for emitting illumination light;
Uniform illumination optical system provided on a light path of the illumination light;
Liquid crystal light modulation provided on the optical path of the illumination light transmitted through the uniform illumination optical system, having a diffractive function, and modulating the illumination light according to image information to generate image light composed of a plurality of diffracted lights A device,
A retardation plate on which the image light emitted from the liquid crystal light modulation device is incident;
A polarizing plate on which the image light transmitted through the retardation plate is incident;
And a projection optical system provided on the light path of the image light transmitted through the polarizing plate,
The projection optical system includes a plurality of lenses and a light blocking element on which the image light is incident,
The light blocking element includes at least one light blocking portion and a plurality of light transmitting portions.
One of the plurality of light transmitting portions is provided in a region through which at least one zero-order diffracted light of the image light passes.
The at least one light shielding portion is provided on an optical path of primary or higher order diffracted light corresponding to the at least one zero-order diffracted light passing through the light transmitting portion. Projector.
前記少なくとも一つの遮光部は格子状の遮光部材からなる
請求項1に記載のプロジェクター。
The projector according to claim 1, wherein the at least one light blocking portion is formed of a grid-like light blocking member.
前記均一照明光学系は、前記照明光を複数の部分光線束に分割する第1のレンズアレイと、該第1のレンズアレイの後段に設けられた第2のレンズアレイと、該第2のレンズアレイの後段に設けられた集光レンズと、を含み、
前記遮光素子は、前記投写光学系内の前記第2のレンズアレイと光学的に共役な位置の近傍に設けられている
請求項1又は2に記載のプロジェクター。
The uniform illumination optical system comprises: a first lens array for dividing the illumination light into a plurality of partial light beams; a second lens array provided at a later stage of the first lens array; and the second lens And a condenser lens provided downstream of the array;
The projector according to claim 1, wherein the light blocking element is provided in the vicinity of a position optically conjugate with the second lens array in the projection optical system.
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