JP2818537B2 - Liquid crystal projector using polarized light source device - Google Patents

Liquid crystal projector using polarized light source device

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JP2818537B2
JP2818537B2 JP5343132A JP34313293A JP2818537B2 JP 2818537 B2 JP2818537 B2 JP 2818537B2 JP 5343132 A JP5343132 A JP 5343132A JP 34313293 A JP34313293 A JP 34313293A JP 2818537 B2 JP2818537 B2 JP 2818537B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、偏光光源装置を用いた
液晶プロジェクタに関し、特に、投写画面の明るさを増
大でき、かつ、投写画面輝度分布の均一化が図れる液晶
プロジェクタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projector using a polarized light source device, and more particularly to a liquid crystal projector capable of increasing the brightness of a projection screen and achieving a uniform brightness distribution of the projection screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来の液晶プロジェクタについ
て、図面を参照しつつ説明する。図7は、従来の一般的
な液晶プロジェクタを示すものである。この液晶プロジ
ェクタは、メタルハライドランプ等の高輝度白色光源1
11と、この光源111から発せられる光束の一部を反
射し、平行光束を発生させる放物面形状の反射鏡112
と、この反射鏡112を介して入射する光束の熱線を吸
収または反射する熱線フィルタ119と、この熱線が除
去された前記平行光束を直線偏光成分光に変換する偏光
板116aと、この直線偏光成分光を画像信号に応じて
変調する液晶ライトバルブ117と、この変調された直
線偏光成分光のうち、その透過軸方向の成分のみを透過
させる偏光板116bと、この透過する直線偏光成分光
を図示しないスクリ−ンに拡大投写する投写レンズ11
8とを備えた構成となっていた。
2. Description of the Related Art A conventional liquid crystal projector will be described below with reference to the drawings. FIG. 7 shows a conventional general liquid crystal projector. This liquid crystal projector uses a high brightness white light source 1 such as a metal halide lamp.
11 and a parabolic reflecting mirror 112 which reflects a part of the light beam emitted from the light source 111 and generates a parallel light beam
A heat ray filter 119 for absorbing or reflecting the heat ray of the light beam incident through the reflecting mirror 112; a polarizing plate 116a for converting the parallel light beam from which the heat ray has been removed into a linearly polarized light component; A liquid crystal light valve 117 that modulates light in accordance with an image signal, a polarizing plate 116b that transmits only the component in the transmission axis direction of the modulated linearly polarized component light, and a linearly polarized component light that is transmitted are shown. Projection lens 11 that enlarges and projects on a screen that does not
8 was provided.

【0003】ところが、このような構成の液晶プロジェ
クタでは、光源111から発せられる光束のうち、偏光
板116aを透過した直線偏光成分光のみが液晶ライト
バルブ117の照明光として利用され、この直線偏光成
分光と直交する他の直線偏光成分光が損失となり、光利
用効率が悪く、投写画面が暗いという問題があった。ま
た、投写画面を明るくするために光源111の発光光量
を増加させると、著しい偏光板116aの性能劣化と液
晶ライトバルブ117の特性劣化が生じてしてまうとい
う問題があった。さらに、照明光として利用されない直
線偏光成分光が、偏光板116aにおいて熱に変換され
てしまい、このことが偏光板116aの温度上昇による
変質を招き、投写画像劣化してしまうという問題があっ
た。
However, in the liquid crystal projector having such a configuration, of the light flux emitted from the light source 111, only the linearly polarized light component transmitted through the polarizing plate 116a is used as illumination light for the liquid crystal light valve 117, and this linearly polarized light component is used. Other linearly polarized light components orthogonal to the light are lost, resulting in poor light use efficiency and a dark projection screen. Further, when the amount of light emitted from the light source 111 is increased in order to make the projection screen brighter, there is a problem that the performance of the polarizing plate 116a is significantly deteriorated and the characteristics of the liquid crystal light valve 117 are significantly deteriorated. Further, there is a problem that the linearly polarized component light not used as illumination light is converted into heat in the polarizing plate 116a, which causes the polarizing plate 116a to change its quality due to a rise in temperature and to deteriorate the projected image.

【0004】このような問題点を解決するため、特開平
3−122631号及び特開平3−126910号で
は、図8,図9に示すような偏光光源装置を備えた液晶
プロジェクタが提案されている。これら図面において、
偏光光源装置200には、偏光ビームスプリッタ201
と反射手段202が備わっている。偏光ビームスプリッ
タ201は、三角柱形状のプリズムを複数個組み合わせ
た構成となっており、光源111からの出射光束のう
ち、直線偏光成分光であるP偏光成分光とS偏光成分光
のいずれか一方を反射し、他方を透過して、両偏光成分
光を分離する。また、反射手段202は、例えば、1/
2又は1/4波長板と平面鏡を組み合わせたものであ
り、偏光ビームスプリッタ201により分離された両偏
光成分光の偏光方向を同一にして、液晶ライトバルブ1
17に入射する。このような構成からなる特開平3−1
22631号及び特開平3−126910号の液晶プロ
ジェクタによれば、光源111からの出射光束の利用効
率が向上し、液晶ライトバルブ117を効果的に照明す
ることができる。
In order to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 3-122263 and Hei 3-126910 propose a liquid crystal projector having a polarized light source device as shown in FIGS. . In these drawings,
The polarization light source device 200 includes a polarization beam splitter 201.
And reflection means 202. The polarization beam splitter 201 has a configuration in which a plurality of prisms having a triangular prism shape are combined, and emits one of the P-polarized component light and the S-polarized component light, which are linearly polarized light components, out of the light beam emitted from the light source 111. The light is reflected and transmitted through the other, and separates both polarized light components. Further, the reflection means 202 is, for example, 1 /
The liquid crystal light valve 1 is a combination of a two- or quarter-wave plate and a plane mirror, in which the polarization directions of the two polarization component lights separated by the polarization beam splitter 201 are the same.
It is incident on 17. Japanese Patent Laid-Open No. 3-1 having such a configuration
According to the liquid crystal projector disclosed in Japanese Patent No. 22631 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-126910, the efficiency of use of the luminous flux emitted from the light source 111 is improved, and the liquid crystal light valve 117 can be effectively illuminated.

【0005】また、実開平2−121779号では、図
12に示すように、偏光ビームスプリッタ201で分離
したS偏光成分光とP偏光成分光のうち、いずれか一方
を1/2波長板206によって偏光変換し、これら両偏
光成分光を同一偏光方向にしてから、液晶ライトバルブ
117に入射する液晶プロジェクタが提案されている。
In Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 2-121779, as shown in FIG. 12, one of the S-polarized component light and the P-polarized component light separated by the polarization beam splitter 201 is separated by a half-wave plate 206. A liquid crystal projector has been proposed in which polarization conversion is performed so that these two polarized component light beams have the same polarization direction, and then enter the liquid crystal light valve 117.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平3−122631号及び特開平3−12691
0号の液晶プロジェクタでは、光利用効率の向上は図れ
るものの、投写画面輝度分布の均一性に欠けるという問
題があった。すなわち、光源111から出射光束は、偏
光光源装置200等を介して液晶ライトバルブの照明光
301となり、図10(a)に示すような状態で液晶ラ
イトバルブ117の有効表示領域117aを照明する。
ここで、一般に光源からの出射光束の強度分布は、中央
部が最も強く、この照明光301も、液晶ライトバルブ
117の有効表示領域117aの垂直断面、水平断面、
対角断面において、それぞれ図10(b)〜(d)に示
すように、中央部が強く、周辺部に近づくにつれて弱く
なる照度分布となっていた。したがって、特開平3−1
22631号及び特開平3−126910号の液晶プロ
ジェクタの投写画面輝度分布は、このような照明光30
1の照度分布が反映し、図11に示すような中央部が強
く、周辺部が弱いという不均一なものであった。
SUMMARY OF THE INVENTION However, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-122263 and 3-12691.
In the liquid crystal projector of No. 0, although the light use efficiency can be improved, there is a problem that the uniformity of the projection screen luminance distribution is lacking. That is, the light beam emitted from the light source 111 becomes the illumination light 301 of the liquid crystal light valve via the polarized light source device 200 and the like, and illuminates the effective display area 117a of the liquid crystal light valve 117 in a state as shown in FIG.
Here, generally, the intensity distribution of the luminous flux emitted from the light source is the strongest at the central portion, and this illumination light 301 also has a vertical cross section, a horizontal cross section, and an effective display area 117a of the liquid crystal light valve 117.
In the diagonal sections, as shown in FIGS. 10B to 10D, the illuminance distribution was strong at the central portion and weakened as approaching the peripheral portion. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The projection screen luminance distributions of the liquid crystal projectors described in Japanese Patent No.
The illuminance distribution of No. 1 was reflected, and as shown in FIG. 11, the central part was strong and the peripheral part was weak, and was uneven.

【0007】また、実開平2−121779号の液晶プ
ロジェクタでは、偏光ビームスプリッタ201の透過光
302と反射光303が、液晶ライトバルブ117の有
効表示領域117aを図13(a)のような状態で照明
していた。このため、図13(b),(c)に示すよう
に、透過光302と反射光303の光強度の強い部分
(中心部)が、液晶ライトバルブ117の有効表示領域
117aの中心部両側に位置してしまい、図14に示す
ように、液晶プロジェクタの投写画面輝度分布に二つの
ピークが現われ、投写画面輝度分布の均一性に欠けると
いう問題があった。さらに、投写画面輝度分布を均一に
するため、投写画面中心部の輝度を高くしようとするに
は、光源111の出力を増大させなければならないとい
う問題があった。
In the liquid crystal projector disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 2-121779, the transmitted light 302 and the reflected light 303 of the polarizing beam splitter 201 move the effective display area 117a of the liquid crystal light valve 117 in a state as shown in FIG. I was lighting. For this reason, as shown in FIGS. 13B and 13C, portions (central portions) where the light intensity of the transmitted light 302 and the reflected light 303 are strong are located on both sides of the central portion of the effective display area 117a of the liquid crystal light valve 117. As shown in FIG. 14, two peaks appear in the projection screen luminance distribution of the liquid crystal projector, and there is a problem that the projection screen luminance distribution lacks uniformity. Further, there is a problem that the output of the light source 111 must be increased in order to increase the luminance at the center of the projection screen in order to make the projection screen luminance distribution uniform.

【0008】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、投写画面の明るさを増大させることがで
き、かつ、投写画面輝度分布の均一化が図れる液晶プロ
ジェクタの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a liquid crystal projector capable of increasing the brightness of a projection screen and achieving a uniform luminance distribution of the projection screen. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液晶プロジェクタは、中心軸線が、光源の
光軸と一致し、かつ、頂点が前記光源側を向くように形
成された正多角錐形状の偏光分離面を有し、前記光源か
ら発せられる光のうち、P偏光成分光及びS偏光成分光
の一方をこの偏光分離面によって反射し、他方を透過し
て液晶ライトバルブの有効表示領域の全域に出射する偏
光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタの偏
光分離面から反射してきた反射光束を受け、光路変更し
て前記液晶ライトバルブの有効表示領域の周辺部に投影
するとともに、前記偏光ビームスプリッタを透過した偏
光成分光と同じ偏光成分に変換する機能を持つ光学手段
とによって構成される偏光光源装置を備え、前記光学手
段が所定の角度に設置され、前記偏光ビームスプリッタ
の偏光分離面から反射してきた反射光束の光路変更を行
う光束反射素子と、前記偏光ビームスプリッタから反射
してきた偏光成分の位相を変換して、前記偏光ビームス
プリッタを透過した偏光成分と同じ偏光成分にする位相
差板とを含む構成とし、好ましくは、前記偏光光源装置
を形成する偏光ビームスプリッタの偏光分離面が正四角
錐形状である構成、又は、前記偏光光源装置を形成する
偏光ビームスプリッタの偏光分離面が正八角錐形状であ
る構成としてある。
In order to achieve the above object, a liquid crystal projector according to the present invention comprises a liquid crystal projector having a central axis coinciding with an optical axis of a light source and a vertex directed toward the light source. It has a polygonal pyramid-shaped polarization splitting surface, and among the light emitted from the light source, reflects one of the P-polarized component light and the S-polarized component light by this polarization splitting surface and transmits the other to effectively operate the liquid crystal light valve. a polarization beam splitter for emitting the entire display area, polarization of the polarization beam splitter
Receives the reflected light beam reflected from the light separation surface and changes the optical path.
Projected on the periphery of the effective display area of the liquid crystal light valve
And the polarization transmitted through the polarization beam splitter.
Optical means having the function of converting the light component into the same polarization component as light
And a polarized light source device comprising:
A step is installed at a predetermined angle, and the polarizing beam splitter is
Change the optical path of the reflected light beam reflected from the polarization separation surface
Light beam reflecting element, and reflected from the polarizing beam splitter.
The phase of the polarized light component is
Phase to make the same polarization component as the polarization component transmitted through the splitter
And a configuration including a difference plate , preferably , a configuration in which the polarization splitting surface of the polarization beam splitter forming the polarized light source device is a regular quadrangular pyramid, or the polarization splitting surface of the polarization beam splitter forming the polarized light source device is The configuration is a regular octagonal pyramid shape.

【0010】[0010]

【作用】上記構成からなる本発明の液晶プロジェクタに
よれば、偏光ビームスプリッタの偏光分離面が、光源か
らの出射光束のうち、P偏光成分光及びS偏光成分光の
いずれか一方を反射し、他方を透過して両偏光成分光を
分離する。このうち、偏光ビームスプリッタを透過した
偏光成分光は、液晶ライトバルブの有効表示領域の全域
を照明する。また、偏光ビームスプリッタの偏光分離面
に反射した偏光成分光は、光束反射素子により光路変更
され、その後、位相差板により位相変換されて前記偏光
ビームスプリッタを透過した偏光成分光と同一成分光と
なり、液晶ライトバルブの有効表示領域の周辺部を照明
する。
According to the liquid crystal projector of the present invention having the above configuration, the polarization splitting surface of the polarization beam splitter reflects one of the P-polarized component light and the S-polarized component light in the light beam emitted from the light source, The other polarized component light is transmitted through the other. Among these, the polarized component light transmitted through the polarized beam splitter illuminates the entire effective display area of the liquid crystal light valve. Also, the polarization component light reflected on the polarization splitting surface of the polarization beam splitter is changed in optical path by a light beam reflection element, and then phase-converted by a phase difference plate to become the same component light as the polarization component light transmitted through the polarization beam splitter. Illuminate the periphery of the effective display area of the liquid crystal light valve.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の液晶プロジェクタの実施例に
ついて、図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の第
一実施例に係る液晶プロジェクタについて説明する。図
1は本実施例に係る液晶プロジェクタを示すブロック図
である。また、図2は本液晶プロジェクタの偏光光源装
置を示す斜視図である。さらに、図3は上記偏光光源装
置を示す分解斜視図である。本実施例の液晶プロジェク
タでは、偏光ビームスプリッタの偏光分離面を正四角錐
形状とした構成としてある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the liquid crystal projector of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a liquid crystal projector according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a liquid crystal projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a polarized light source device of the present liquid crystal projector. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the polarized light source device. In the liquid crystal projector according to the present embodiment, the polarization beam splitter of the polarization beam splitter has a configuration of a regular quadrangular pyramid.

【0012】これら図面において、10は光源部であ
り、光源11および反射鏡12からなっている。光源1
1は、例えば、メタルハライドランプ、キセノンラン
プ、ハロゲンランプ等の高輝度光源であり、この光源1
1から放射された光束は、放物面の反射鏡12によって
反射され、平行な不定偏光光束として出射される。20
は偏光光源装置であり、偏光ビ−ムスプリッタ−21と
光束反射素子22及び位相差板23とによって構成され
ている。偏光ビームスプリッタ21は、中心軸線が光源
11の光軸と一致し、かつ、四つの傾斜面の頂点が前記
光源11側を向いて偏光分離面を形成するように配置さ
れた正四角錐プリズム21aと、この正四角錐プリズム
21aと結合して全体を直方体形状にする四つの五面体
プリズム21b〜21eからなっている。この正四角錐
プリズム21aの偏光分離面を形成する四つの傾斜面
は、光源11の光軸に対して45°傾き、かつ、対象と
なるように形成してある。このような偏光ビームスプリ
ッタ21は、その偏光分離面により、光源からの出射光
束のうち、P偏光成分光を透過し、S偏光成分光を反射
する。
In these drawings, reference numeral 10 denotes a light source unit, which comprises a light source 11 and a reflecting mirror 12. Light source 1
Reference numeral 1 denotes a high-luminance light source such as a metal halide lamp, a xenon lamp, and a halogen lamp.
The light beam radiated from 1 is reflected by the parabolic reflecting mirror 12 and emitted as a parallel light beam of indeterminate polarization. 20
Denotes a polarized light source device, which comprises a polarized beam splitter 21, a light beam reflecting element 22 and a retardation plate 23. The polarization beam splitter 21 includes a regular quadrangular pyramid prism 21a whose center axis coincides with the optical axis of the light source 11, and whose apexes of the four inclined surfaces face the light source 11 to form a polarization separation surface. And four pentahedral prisms 21b to 21e which are combined with the regular quadrangular pyramid prism 21a to make the whole rectangular parallelepiped. The four inclined surfaces forming the polarization splitting surface of the regular quadrangular pyramid prism 21a are formed so as to be inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the light source 11 and to be targeted. Such a polarization beam splitter 21 transmits the P-polarized component light and reflects the S-polarized component light of the light flux emitted from the light source by the polarization splitting surface.

【0013】光束反射素子22は、偏光ビームスプリッ
タ21に反射したS偏光成分光の光路を変更するための
反射鏡であり、それぞれ偏光ビームスプリッタ21の光
源11側の四辺に取り付けられ、偏光ビームスプリッタ
21の出射面21fに対して45°より所定角度α°小
さい傾き(すなわち、偏光分離面の法線方向に対して9
0°以下の傾き)で配置されている。
The light beam reflecting elements 22 are reflecting mirrors for changing the optical path of the S-polarized component light reflected by the polarizing beam splitter 21, and are attached to the four sides of the polarizing beam splitter 21 on the light source 11 side, respectively. 21 with respect to the exit surface 21f of the light-receiving surface 21 at a predetermined angle α ° smaller than 45 ° (that is, 9 ° with respect to the normal direction of the polarization separation surface).
(Inclination of 0 ° or less).

【0014】位相差板23は、光束反射素子22が光路
変更したS偏光成分光の光路内に配置されている。この
位相差板23は透過する光の進行方向に対する垂直面に
おいて、90°の位相変換を行なう1/2波長板であ
り、透過するS偏光成分光をP偏光成分光に位相変換す
る。なお、このような位相差板23は、偏光ビ−ムスプ
リッタ21のS偏光成分光の出射面21f上に一致させ
て配置しても良い。30は画像形成部であり、偏光板3
1a,31bと液晶ライトバルブ32及び投写レンズ3
3によって構成され、偏光光源装置20からの出射光束
が入射されたとき、前後の偏光板31a,31bで検光
し、液晶ライトバルブ32上に形成された画像を投写レ
ンズ33により図示しないスクリ−ン上に拡大投写す
る。また、本実施例では、光束反射素子22からの出射
光束が、液晶ライトバルブ32の有効表示領域32aの
四隅に入射されるようにするため、有効表示領域32a
を傾けて配置してある。
The phase difference plate 23 is arranged in the optical path of the S-polarized component light whose optical path has been changed by the light beam reflecting element 22. The phase difference plate 23 is a half-wave plate that performs a phase conversion of 90 ° on a plane perpendicular to the traveling direction of the transmitted light, and converts the transmitted S-polarized component light into the P-polarized component light. Incidentally, such a phase difference plate 23 may be arranged so as to coincide with the emission surface 21f of the S-polarized component light of the polarization beam splitter 21. Reference numeral 30 denotes an image forming unit, and the polarizing plate 3
1a, 31b, liquid crystal light valve 32 and projection lens 3
3, when the light beam emitted from the polarized light source device 20 is incident, the light is detected by the front and rear polarizing plates 31a and 31b, and the image formed on the liquid crystal light valve 32 is screened by the projection lens 33 (not shown). On the screen. Further, in the present embodiment, the luminous flux emitted from the luminous flux reflecting element 22 is made to enter the four corners of the effective display area 32a of the liquid crystal light valve 32.
Is arranged at an angle.

【0015】次に、上記構成からなる本実施例の液晶プ
ロジェクタの作用について説明する。光源部10におい
て、光源11が発した光束は、放物面状の反射鏡12に
より反射されて平行な不定偏光光束となり、偏光光源装
置20に出射される。偏光光源装置20は、偏光ビ−ム
スプリッタ21により、光源部10からの出射光束のう
ち、P偏光成分光を透過させ、S偏光成分光を反射す
る。偏光ビームスプリッタ21を透過したP偏光成分光
は、そのまま直進し、液晶ライトバルブ32に出射され
る。また、偏光ビ−ムスプリッタ21が反射したS偏光
成分光は、光束反射素子22によって光路変更されると
ともに、位相差板23によりP偏光成分光に位相変換さ
れ、光束反射素子22の傾き角度にもとづいた方向に反
射されて液晶ライトバルブ32に出射される。これによ
り、液晶ライトバルブ32上では、偏光ビ−ムスプリッ
タ21を透過したP偏光成分光と光束反射素子22及び
位相差板23により光路変更及び位相変換されたP偏光
成分光が重合する。
Next, the operation of the liquid crystal projector according to the present embodiment having the above configuration will be described. In the light source unit 10, the light beam emitted by the light source 11 is reflected by the parabolic reflector 12, becomes a parallel non-uniform polarized light beam, and is emitted to the polarized light source device 20. The polarized light source device 20 allows the polarized beam splitter 21 to transmit the P-polarized component light and reflect the S-polarized component light in the light beam emitted from the light source unit 10. The P-polarized component light that has passed through the polarization beam splitter 21 proceeds straight as it is and is emitted to the liquid crystal light valve 32. The S-polarized component light reflected by the polarization beam splitter 21 is changed in optical path by a light beam reflecting element 22 and is phase-converted to a P-polarized component light by a phase difference plate 23. The light is reflected in the original direction and emitted to the liquid crystal light valve 32. As a result, on the liquid crystal light valve 32, the P-polarized component light transmitted through the polarization beam splitter 21 and the P-polarized component light whose optical path has been changed and the phase has been converted by the light beam reflecting element 22 and the phase difference plate 23 are superimposed.

【0016】ここで、図4(a)は液晶ライトバルブ3
2を照明する投写光束(偏光光源装置20からの出射光
束)の重合状態を示す説明図であり、また、図4(b)
はこの投写光束の照度分布を示すグラフである。これら
図面において、偏光ビームスプリッタ21を透過したP
偏光成分光(透過光41)及び光束反射素子22,位相
差板23により光路変更、位相変換されたP偏光成分光
(反射光42)は、いずれも中心部が強く、中心部から
離れるにしたがって弱くなる光強度分布を示す。そし
て、偏光光源装置20からの出射光束のうち、偏光ビー
ムスプリッタ21を透過したP偏光成分光は、主に液晶
ライトバルブ32の有効表示領域32aの全域を照明
し、また、光束反射素子22,位相差板23により光路
変更、位相変換されたP偏光成分光は、主に液晶ライト
バルブ32の有効表示領域32aの四隅をそれぞれ照明
する。これにより、図4(b)に示すような光強度が強
く、ほぼ均一の照度分布特性が得られる。
FIG. 4A shows the liquid crystal light valve 3.
FIG. 4B is an explanatory diagram showing a superimposed state of a projection light beam (light beam emitted from the polarized light source device 20) for illuminating No. 2 and FIG.
Is a graph showing the illuminance distribution of the projection light beam. In these drawings, P transmitted through the polarizing beam splitter 21 is shown.
The polarization component light (transmitted light 41) and the P-polarization component light (reflected light 42) whose optical path has been changed and phase-converted by the light flux reflection element 22 and the phase difference plate 23 have a strong central portion, and the farther away from the central portion, the stronger. 4 shows a light intensity distribution that becomes weaker. Then, of the luminous flux emitted from the polarized light source device 20, the P-polarized component light transmitted through the polarization beam splitter 21 mainly illuminates the entire effective display area 32a of the liquid crystal light valve 32. The P-polarized component light whose optical path has been changed and phase-converted by the phase difference plate 23 mainly illuminates the four corners of the effective display area 32 a of the liquid crystal light valve 32. As a result, the light intensity is high as shown in FIG. 4B, and almost uniform illuminance distribution characteristics can be obtained.

【0017】次に、本発明の第二実施例に係る液晶プロ
ジェクタについて図5及び図6を参照しつつ説明する。
図5は本実施例に係る液晶プロジェクタの偏光光源装置
を示す斜視図である。また、図6は本偏光光源装置を示
す分解斜視図である。本実施例の液晶プロジェクタで
は、偏光ビームスプリッタ51の偏光分離面を正八角錐
形状としてあり、また、位相差板を1/2波長板53a
と1/4波長板53bを交互に配置した構成としてあ
る。
Next, a liquid crystal projector according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a perspective view showing a polarized light source device of the liquid crystal projector according to the present embodiment. FIG. 6 is an exploded perspective view showing the polarized light source device. In the liquid crystal projector of this embodiment, the polarization splitting surface of the polarization beam splitter 51 has a regular octagonal pyramid shape, and the retardation plate is a half-wave plate 53a.
And the quarter-wave plate 53b are alternately arranged.

【0018】このような構成からなる本実施例の液晶プ
ロジェクタによれば、光源11からの出射光束は、偏光
ビームスプリッタ51の偏光分離面により、P偏光成分
光とS偏光成分光に分離される。偏光ビームスプリッタ
51を透過したP偏光成分光は、そのまま直進し、液晶
ライトバルブ32の有効表示領域32a全域を照明す
る。一方、偏光ビームスプリッタ51の偏光分離面に反
射したS偏光成分光は、光束反射素子52により光路変
更されるとともに、光束反射素子53a,53bにより
P偏光成分光に位相変換され、液晶ライトバルブ32の
有効表示領域32aの上下、左右、四隅のそれぞれを照
明する。すなわち、本実施例の液晶プロジェクタによれ
ば、有効表示領域32aの中心、上下、左右、四隅の方
向で照明光の重合が可能となり、極めて均一性の高い投
写輝度分布が得られる。
According to the liquid crystal projector of this embodiment having such a configuration, the luminous flux emitted from the light source 11 is separated into P-polarized component light and S-polarized component light by the polarization splitting surface of the polarization beam splitter 51. . The P-polarized component light transmitted through the polarization beam splitter 51 goes straight as it is and illuminates the entire effective display area 32 a of the liquid crystal light valve 32. On the other hand, the S-polarized component light reflected on the polarization splitting surface of the polarization beam splitter 51 is changed in optical path by the light beam reflecting element 52 and is phase-converted to P-polarized component light by the light beam reflecting elements 53a and 53b. Illuminate the upper, lower, left, right, and four corners of the effective display area 32a. That is, according to the liquid crystal projector of the present embodiment, it is possible to superimpose the illumination light in the directions of the center, up, down, left, right, and four corners of the effective display area 32a, thereby obtaining a projection luminance distribution with extremely high uniformity.

【0019】このような第一及び第二実施例に係る本液
晶プロジェクタによれば、偏光ビームスプリッタ21,
51の偏光分離面により分離した直線偏光成分光を液晶
ライトバルブ32の有効表示領域32a上で効果的に重
合させられる。これにより、投写画面の明るさを増大さ
せることができ、かつ、投写画面輝度分布の均一化が図
れる。また、光束反射素子22,52の設置角度を調整
することにより、投写画面上の中心:周辺の輝度比を任
意に制御することができる。
According to the present liquid crystal projector according to the first and second embodiments, the polarization beam splitter 21,
The linearly polarized light component separated by the polarization separation surface 51 is effectively polymerized on the effective display area 32 a of the liquid crystal light valve 32. As a result, the brightness of the projection screen can be increased, and the distribution of the brightness of the projection screen can be made uniform. Further, by adjusting the installation angle of the light beam reflecting elements 22 and 52, the luminance ratio of the center to the periphery on the projection screen can be arbitrarily controlled.

【0020】さらに、従来利用されなかった直線偏光成
分光を液晶ライトバルブ32の照明光として利用できる
ので、直線偏光成分光への変換効率が従来の約2倍とな
り、光源の光利用効率が向上するとともに、偏光板31
a,31bの温度上昇に起因する画像劣化及び液晶ライ
トバルブ32の熱による特性変化を抑制でき、高品質な
投写画像が得られる。またさらに、偏光光源装置20,
50からの出射光束は、偏光方向の統一された直線偏光
成分光に変換されるので、偏光板31a,31bによる
光の吸収はほとんど起こらず、光利用効率をより向上さ
せることができる。
Further, since the linearly polarized light component, which has not been conventionally used, can be used as the illumination light for the liquid crystal light valve 32, the conversion efficiency to the linearly polarized light component light is about twice that of the conventional one, and the light use efficiency of the light source is improved. And the polarizing plate 31
It is possible to suppress image deterioration due to temperature rises of a and 31b and characteristic changes due to heat of the liquid crystal light valve 32, and obtain a high quality projected image. Furthermore, the polarized light source device 20,
Since the light beam emitted from the light source 50 is converted into linearly polarized light component light having a uniform polarization direction, light is hardly absorbed by the polarizing plates 31a and 31b, and the light use efficiency can be further improved.

【0021】なお、本発明の液晶プロジェクタは、上記
実施例に限定されるものではない。例えば、偏光ビーム
スプリッタの偏光分離面は、位相差板作成の関係上、正
四角錐又は正八角錐が好ましいが、他の正多角錐に変更
することもできる。また、上記実施例の液晶プロジェク
タは、モノクロ表示の構成としてあるが、偏光光源装置
20(50)と偏光板31aの間にダイクロックミラー
やダイクロックプリズム等の色分解光学素子を設け、光
源11からの白色光を3原色に分解し、それぞれの光束
に対して液晶ライトバルブで変調後、色合成光学素子に
より色合成し、一つの投写レンズで拡大投写するか、又
は、色合成光学素子を省略して三つの投写レンズにより
投写画面上で画像を重ね合わす構成とすればフルカラー
表示が可能となる。
The liquid crystal projector of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the polarization splitting surface of the polarization beam splitter is preferably a regular quadrangular pyramid or a regular octagonal pyramid from the viewpoint of forming a retardation plate, but may be changed to another regular pyramid. Although the liquid crystal projector of the above embodiment has a monochrome display configuration, a color separation optical element such as a dichroic mirror or a dichroic prism is provided between the polarized light source device 20 (50) and the polarizing plate 31a. Is divided into three primary colors, and each light beam is modulated by a liquid crystal light valve, and then color-combined by a color-combining optical element, and then enlarged and projected by one projection lens, or the color-combining optical element is If a configuration in which images are superimposed on a projection screen using three projection lenses is omitted, full-color display is possible.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の液晶プ
ロジェクタによれば、投写画面の明るさを増大させるこ
とができ、かつ、投写画面輝度分布の均一化が図れる。
As described above, according to the liquid crystal projector of the present invention, the brightness of the projection screen can be increased and the distribution of the brightness of the projection screen can be made uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一実施例に係る液晶プロジェクタを
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a liquid crystal projector according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記液晶プロジェクタの偏光光源装置を示す斜
視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a polarized light source device of the liquid crystal projector.

【図3】上記液晶プロジェクタの偏光光源装置を示す分
解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a polarized light source device of the liquid crystal projector.

【図4】上記偏光光源装置の投写光束の特性を示すもの
であり、同図(a)は投写光束の重合状態を示す説明
図、同図(b)は投写光束の照度分布を示すグラフであ
る。
4A and 4B show characteristics of a projection light beam of the polarized light source device. FIG. 4A is an explanatory diagram showing a state of superposition of the projection light beam, and FIG. 4B is a graph showing an illuminance distribution of the projection light beam. is there.

【図5】本発明の第二実施例に係る液晶プロジェクタの
偏光光源装置を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a polarized light source device of a liquid crystal projector according to a second embodiment of the present invention.

【図6】上記偏光光源装置を示す分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view showing the polarized light source device.

【図7】一の従来例に係る液晶プロジェクタを示すブロ
ック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a liquid crystal projector according to one conventional example.

【図8】他の従来例に係る液晶プロジェクタを示すブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a liquid crystal projector according to another conventional example.

【図9】さらに他の従来例に係る液晶プロジェクタを示
すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a liquid crystal projector according to still another conventional example.

【図10】上記他の、さらに他の従来例に係る液晶プロ
ジェクタの投写光束の特性を示すものであり、同図
(a)は投写光束の重合状態を示す説明図、同図
(b),(c),(d)はそれぞれ投写光束の照度分布
を示すグラフである。
10A and 10B show characteristics of a projection light beam of a liquid crystal projector according to another example of the related art, and FIG. 10A is an explanatory diagram showing a state of superposition of the projection light beam, and FIGS. (C) and (d) are graphs each showing the illuminance distribution of the projected light beam.

【図11】上記他の、さらに他の従来例に係る液晶プロ
ジェクタの投写画面水平断面輝度分布を示すグラフであ
る。
FIG. 11 is a graph showing a horizontal cross-sectional luminance distribution of a projection screen of a liquid crystal projector according to another example of the related art.

【図12】またさらに他の従来例に係る液晶プロジェク
タを示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a liquid crystal projector according to still another conventional example.

【図13】上記またさらに他の従来例に係る液晶プロジ
ェクタの投写光束の特性を示すものであり、同図(a)
は投写光束の重合状態を示す説明図、同図(b),
(c)はそれぞれ投写光束の照度分布を示すグラフであ
る。
13A and 13B show characteristics of a projection light beam of a liquid crystal projector according to the above and still another conventional example, and FIG.
Is an explanatory view showing the state of superimposition of the projected light beam, FIG.
(C) is a graph showing the illuminance distribution of the projection light beam.

【図14】上記またさらに他の従来例に係る液晶プロジ
ェクタの投写画面水平断面輝度分布を示すグラフであ
る。
FIG. 14 is a graph showing a horizontal cross-sectional luminance distribution of a projection screen of a liquid crystal projector according to yet another conventional example.

【符号の説明】 10 光源部 11 光源 12 反射鏡 20 偏光光源装置 21 偏光ビームスプリッタ 21a 正四角錐プリズム 21b〜e 五面体プリズム 21f 出射面 22 光束反射素子 23 位相差板 30 画像形成部 31a,31b 偏光板 32 液晶ライトバルブ 32a 液晶ライトバルブの有効表示領域 41 透過光 42 反射光 50 偏光光源装置 51 偏光ビームスプリッタ 52 反射光束素子 53a 位相差板(1/2波長板) 53b 位相差板(1/4波長板)DESCRIPTION OF THE SYMBOLS 10 Light source unit 11 Light source 12 Reflecting mirror 20 Polarized light source device 21 Polarized beam splitter 21a Regular quadrangular pyramid prism 21b-e pentahedral prism 21f Outgoing surface 22 Light beam reflecting element 23 Phase difference plate 30 Image forming units 31a, 31b Polarized light Plate 32 Liquid crystal light valve 32a Effective display area of liquid crystal light valve 41 Transmitted light 42 Reflected light 50 Polarized light source device 51 Polarized beam splitter 52 Reflected light beam element 53a Phase difference plate (1/2 wavelength plate) 53b Phase difference plate (1/4) Wave plate)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】中心軸線が、光源の光軸と一致し、かつ、
頂点が前記光源側を向くように形成された正多角錐形状
の偏光分離面を有し、前記光源から発せられる光のう
ち、P偏光成分光及びS偏光成分光の一方をこの偏光分
離面によって反射し、他方を透過して液晶ライトバルブ
の有効表示領域の全域に出射する偏光ビームスプリッタ
と、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面から反射し
てきた反射光束を受け、光路変更して前記液晶ライトバ
ルブの有効表示領域の周辺部に投影するとともに、前記
偏光ビームスプリッタを透過した偏光成分光と同じ偏光
成分に変換する機能を持つ光学手段とによって構成され
る偏光光源装置を備え、 前記光学手段が 所定の角度に設置され、前記偏光ビームスプリッタの偏
光分離面から反射してきた反射光束の光路変更を行う光
束反射素子と、前記偏光ビームスプリッタから反射して
きた偏光成分の位相を変換して、前記偏光ビームスプリ
ッタを透過した偏光成分と同じ偏光成分にする位相差板
とを含む ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
1. A central axis coincides with an optical axis of a light source, and
A vertex has a regular polygonal pyramid-shaped polarization splitting surface facing the light source side, and among the light emitted from the light source, one of the P-polarized component light and the S-polarized component light is separated by the polarization splitting surface. A polarizing beam splitter that reflects light, transmits the other light, and emits light to the entire effective display area of the liquid crystal light valve, and reflects light from the polarization splitting surface of the polarizing beam splitter.
Receives the reflected light flux, changes the optical path, and
At the periphery of the effective display area of the
The same polarization as the polarization component light transmitted through the polarization beam splitter
Optical means having the function of converting
A polarization light source device, wherein the optical means is installed at a predetermined angle, and the polarization beam splitter is polarized.
Light that changes the optical path of the reflected light beam reflected from the light separation surface
Bundle reflection element, reflected from the polarizing beam splitter
The polarization beam splitter converts the phase of the
Retarder to make the same polarization component as the transmitted polarization component
A liquid crystal projector comprising:
【請求項2】前記偏光光源装置を形成する偏光ビームス
プリッタの偏光分離面が、正四角錐形状である請求項1
記載の液晶プロジェクタ。
2. A polarization beam splitter forming the polarization light source device, wherein a polarization splitting surface has a regular quadrangular pyramid shape.
The liquid crystal projector as described.
【請求項3】前記偏光光源装置を形成する偏光ビームス
プリッタの偏光分離面が、正八角錐形状である請求項1
記載の液晶プロジェクタ。
3. A polarization beam splitter forming the polarization light source device, wherein a polarization splitting surface has a regular octagonal pyramid shape.
The liquid crystal projector as described.
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