JP3512368B2 - Image projection device - Google Patents

Image projection device

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JP3512368B2
JP3512368B2 JP2000125966A JP2000125966A JP3512368B2 JP 3512368 B2 JP3512368 B2 JP 3512368B2 JP 2000125966 A JP2000125966 A JP 2000125966A JP 2000125966 A JP2000125966 A JP 2000125966A JP 3512368 B2 JP3512368 B2 JP 3512368B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像投影装置に関
し、特に液晶プロジェクタ等に使用する照明光の高利用
効率化を実現する画像投影装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image projection apparatus, and more particularly to an image projection apparatus that realizes high utilization efficiency of illumination light used in a liquid crystal projector or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶パネルを使用するカラー画像投影装
置には、大別して、3枚の液晶パネルを用いる3板式と
1枚しか用いない単板式とがある。3板式は、赤
(R)、緑(G)、青(B)の3原色(以降、R,G,
Bと記す)それぞれの色光の光束に分離して照射する光
学系と、その色光をカラー画像信号に応じて光変調して
出射する画素からなる液晶パネルをそれぞれの色光対応
に独立して3枚設け、液晶パネルから変調されて出射さ
れる各色光を光学的に重ね合わせてフルカラー合成画像
を得るものである。
2. Description of the Related Art Color image projectors using a liquid crystal panel are roughly classified into a three-plate type using three liquid crystal panels and a single-plate type using only one liquid crystal panel. The three-plate type has three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) (hereinafter, R, G,
(B) An optical system that separates and emits light beams of respective color lights, and a liquid crystal panel including pixels that optically modulate the color lights according to a color image signal and emits the light beams is provided independently for each color light. It is provided and the color lights modulated and emitted from the liquid crystal panel are optically superposed to obtain a full-color composite image.

【0003】一方、単板式は1枚の液晶パネルを用いて
フルカラー表示を行なうものであり、たとえば、モザイ
ク状の3原色カラーフィルタパターンを備えた1枚の液
晶パネルにより、各色光の光変調をしてカラー画像を合
成するものである。単板式は、3板式に比べて液晶パネ
ルが1枚で済むので、小型化、低コスト化が図れるが、
光源からの出射光を液晶パネルへ照射される光束として
十分利用できなく、画面の明るさが低下する欠点があ
る。
On the other hand, the single-panel type uses one liquid crystal panel for full color display. For example, one liquid crystal panel provided with a mosaic-like three primary color filter pattern modulates light of each color light. Then, the color image is combined. Compared to the three-plate type, the single-plate type requires only one liquid crystal panel, so it is possible to reduce the size and cost, but
The light emitted from the light source cannot be sufficiently used as a light flux for irradiating the liquid crystal panel, and there is a drawback that the brightness of the screen decreases.

【0004】この単板式の画面の明るさを向上させるも
のとして、たとえば、特開平4−60538号公報「カ
ラー液晶表示装置」がある。すなわち、異なる波長域を
有する複数枚のダイクロイックミラーを互いに微小の角
度ずつ異ならせて配置させて、入射する白色光束をR,
G,Bの各色光に色分解させるとともにR,G,Bの各
色光をそれぞれ異なる入射角度から1枚の液晶パネルに
照射させ、各色光の偏光方向をカラー画像信号に応じて
画素ドット毎に光変調させる液晶駆動手段を液晶パネル
に備えることにより、液晶パネルに照射された全光束を
ほとんどカットすることなく、表示に寄与せしめること
を可能とするものである。
As a device for improving the brightness of this single plate type screen, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-60538, "Color Liquid Crystal Display Device". That is, a plurality of dichroic mirrors having different wavelength ranges are arranged at slight angles different from each other, and the incident white light flux R,
G, B color lights are separated, and R, G, B color lights are applied to one liquid crystal panel from different incident angles, and the polarization direction of each color light is changed pixel by pixel according to the color image signal. By providing the liquid crystal panel with the liquid crystal driving means for performing light modulation, it is possible to contribute to the display with almost no cutting of all the luminous fluxes applied to the liquid crystal panel.

【0005】図8は、従来の技術として開示されている
画像投影装置の照明系の要部を説明するための光路図で
ある。図8(A)は装置を真上から見下ろした場合の光
路図すなわち水平方向の光路図であり、図8(B)は垂
直方向の光路図である。また、図9は、図8に示す第1
のレンズアレイ43aの全体の形状を概念的に示した正
面図すなわち光軸と沿った方向からみた図であり、図1
0は、図8に示す液晶パネル48のR,G,Bの各画素
を1組とするセルの形状を概念的に示す図である。図8
において、41はメタルハライドランプ等を用いた光源
41aと、光照射方向に開口部を有する回転対称形状の
反射鏡41bとからなる光源部であり、43は光源部4
1からの光を拡散させて液晶パネル48全面に対して面
内照度分布を均一化させるためのレンズアレイであり、
第1のレンズアレイ43aと第2のレンズアレイ43b
とからなる。第1のレンズアレイ43aは、図9に示す
ように、液晶パネル48の面と相似形である矩形状のレ
ンズセルを2次元的に多数配設したものであり、各レン
ズセル毎に小光束に分割してそれぞれ集光するものであ
る。また、第2のレンズアレイ43bの各レンズセルは
第1のレンズアレイ43aの各レンズセルの焦点距離付
近に1対1に対応して配置され、第1のレンズアレイ4
3aで集光された各小光束を互いに重ね合わせるように
してコンデンサレンズ46の方向に向かわせるためのも
のである。
FIG. 8 is an optical path diagram for explaining a main part of an illumination system of an image projection apparatus disclosed as a conventional technique. FIG. 8A is an optical path diagram when the device is viewed from directly above, that is, a horizontal optical path diagram, and FIG. 8B is a vertical optical path diagram. In addition, FIG. 9 shows the first example shown in FIG.
1 is a front view conceptually showing the entire shape of the lens array 43a of FIG. 1, that is, a view seen from the direction along the optical axis.
0 is a view conceptually showing the shape of a cell in which each pixel of R, G, and B of the liquid crystal panel 48 shown in FIG. Figure 8
4, a light source unit 41 includes a light source 41a using a metal halide lamp or the like, and a rotationally symmetrical reflecting mirror 41b having an opening in the light irradiation direction, and 43 indicates a light source unit 4.
1 is a lens array for diffusing the light from 1 to make the in-plane illuminance distribution uniform over the entire surface of the liquid crystal panel 48,
First lens array 43a and second lens array 43b
Consists of. As shown in FIG. 9, the first lens array 43a is formed by arranging a plurality of rectangular lens cells that are similar in shape to the surface of the liquid crystal panel 48 in a two-dimensional manner. It is divided into two and condensed respectively. Further, each lens cell of the second lens array 43b is arranged in a one-to-one correspondence in the vicinity of the focal length of each lens cell of the first lens array 43a.
The small light beams condensed by 3a are directed toward the condenser lens 46 so as to overlap each other.

【0006】コンデンサレンズ46は入射光をダイクロ
イックミラー47を介して液晶パネル48に集光させる
ためのものである。ダイクロイックミラー47は入射光
をR,G,Bの各色光に分離するものであり、3枚のミ
ラーで構成し、それぞれがR,G,Bのいずれかの波長
帯の光のみを選択的に反射し、他の光は透過する特性を
有する。分離された各色光が相互に異なる入射角度で液
晶パネル48に入射されるように、各ダイクロイックミ
ラー47は入射光軸に対し相互に異なる角度に配置され
ている。
The condenser lens 46 is for condensing incident light on the liquid crystal panel 48 via the dichroic mirror 47. The dichroic mirror 47 separates incident light into R, G, and B color lights, and is composed of three mirrors, and each of them selectively selects light in any one of R, G, and B wavelength bands. It has the property of reflecting light and transmitting other light. The dichroic mirrors 47 are arranged at mutually different angles with respect to the incident optical axis so that the separated color lights are incident on the liquid crystal panel 48 at mutually different incident angles.

【0007】液晶パネル48はカラーフィルターなしの
マイクロレンズ方式であり、R,G,Bの各画素に対応
して規則的に2次元配置された画素電極(図示していな
い)と、液晶層(図示していない)を挟んで、R,G,
B3つの各画素電極1組のセル毎に1つずつ対向配置さ
れた集光用のマイクロレンズ(図示していない)とを含
んで構成されている。マイクロレンズはダイクロイック
ミラーで反射されて互いに異なる角度で入射されてくる
R,G,Bの各色光をそれぞれ集光して、R,G,Bの
各対応画素に入射させる。R,G,Bの各画素電極に画
像信号が選択的に印加されることによって液晶層を通過
する光の偏光方向を変調させて出射させる。出射側に偏
光板を付設することによって、出射光を選択的に透過さ
せて、投影レンズを通して、スクリーン上に各色光を合
成させたカラー画像を表示させる。
The liquid crystal panel 48 is of a microlens type without a color filter, and has pixel electrodes (not shown) regularly and two-dimensionally arranged corresponding to each pixel of R, G and B, and a liquid crystal layer (not shown). (Not shown), R, G,
Each of the cells of one set of three pixel electrodes B has a condensing microlens (not shown) arranged to face each other. The microlens collects the R, G, and B color lights that are reflected by the dichroic mirror and are incident at mutually different angles, and make them incident on the corresponding pixels of R, G, and B, respectively. By selectively applying an image signal to each of the R, G, and B pixel electrodes, the polarization direction of light passing through the liquid crystal layer is modulated and emitted. By providing a polarizing plate on the emission side, the emitted light is selectively transmitted, and a color image in which the respective color lights are combined is displayed on the screen through the projection lens.

【0008】上述したように、光源部41で生成され、
レンズアレイ43へ出射された光束は第1のレンズアレ
イ43aの個々のレンズセルによって液晶パネル48の
全面に均一に照射されるように小光束に細分化され、第
2のレンズアレイ43bの対応するレンズセル位置に集
光される。第2のレンズアレイ43bにより、小光束を
重なり合わせるように出射された小光束はコンデンサレ
ンズ46に導かれ、ダイクロイックミラー47を経由し
て液晶パネル48上において重畳結像される。このよう
に、レンズアレイ43およびコンデンサレンズ46を用
いることによって、液晶パネル48に入射される照明光
すなわち入射光を液晶パネル48の画面全体にわたって
均一にすることができ、画面の隅々まで明るい画像を得
ることができる。
As described above, the light source section 41 generates the
The light flux emitted to the lens array 43 is subdivided into small light fluxes by the individual lens cells of the first lens array 43a so that the entire surface of the liquid crystal panel 48 is uniformly illuminated, and the light fluxes correspond to the second lens array 43b. It is focused on the lens cell position. The small light fluxes emitted by the second lens array 43b so as to overlap the small light fluxes are guided to the condenser lens 46, and are superimposed and imaged on the liquid crystal panel 48 via the dichroic mirror 47. As described above, by using the lens array 43 and the condenser lens 46, the illumination light incident on the liquid crystal panel 48, that is, the incident light can be made uniform over the entire screen of the liquid crystal panel 48, and a bright image can be obtained in every corner of the screen. Can be obtained.

【0009】また、コンデンサレンズ46と液晶パネル
48との間に設けられたダイクロイックミラー47は、
コンデンサレンズ46から入射する光束すなわち照明光
をR,G,Bの各色光毎に分離させ、各色光を異なる角
度で反射させる。液晶パネル48上には、R,G,Bの
画素一組からなる各セルに対して1個のマイクロレンズ
が設けられており、上述したように前記の異なる角度で
入射した各色光が、R,G,Bの各々に対応する画素に
集光されるが、液晶パネル48への入射色光の平行度
は、画素の形状に対応して決められる。図10に示すよ
うに、縦長の矩形状を有するR,G,Bの画素を一組に
したセルの形状が正方ピクセルである場合、前記入射色
光の水平平行度と垂直平行度との比は、約1:3とする
必要がある。このため、レンズアレイ43全体の形状
は、図9に示すように、R,G,Bの画素の縦長の形状
と相似な縦長矩形状のものとしている。この形状とする
ことにより、1枚の液晶パネルでありながら、R,G,
Bの各画素に適切な各色光の入射光すなわち照射光が集
光され、むらがないフルカラーの画像を得ることができ
る。
The dichroic mirror 47 provided between the condenser lens 46 and the liquid crystal panel 48 is
The luminous flux incident from the condenser lens 46, that is, the illumination light is separated for each color light of R, G, B, and each color light is reflected at different angles. On the liquid crystal panel 48, one microlens is provided for each cell consisting of a set of R, G, and B pixels, and as described above, each color light incident at the different angle is R. , G, B are focused on the pixels corresponding to each of them, and the parallelism of the color light incident on the liquid crystal panel 48 is determined according to the shape of the pixel. As shown in FIG. 10, when the shape of a cell in which a set of vertically long rectangular R, G, and B pixels is a square pixel, the ratio between the horizontal parallelism and the vertical parallelism of the incident color light is , About 1: 3. Therefore, the overall shape of the lens array 43 is a vertically long rectangular shape similar to the vertically long shape of the R, G, and B pixels as shown in FIG. By adopting this shape, R, G,
Incident light of appropriate color light, that is, irradiation light is condensed on each pixel of B, and a full-color image without unevenness can be obtained.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示す従来技術による画像投影装置においては、以下に
述べるごとく、光源部41から出射された光がレンズア
レイ43の部位において、一部の光束を失う集光ロスを
生じるという問題がある。
However, as shown in FIG.
In the image projection device according to the related art shown in (1), as described below, there is a problem that light emitted from the light source unit 41 causes a condensing loss in which a part of the light beam is lost at the portion of the lens array 43.

【0011】第一の問題は、レンズアレイ43全体の形
状は、R,G,B各画素の開口部の形状に対応して、第
1,第2のレンズアレイ43a,43bともに、図9に
示すごとく、水平方向と垂直方向の辺の長さの比が1:
3の矩形状になっていることに起因する。光源部41か
らの光束は円形形状で出射しているにもかかわらず、第
1のレンズアレイ43aにおいて、その短辺方向すなわ
ち水平方向の光束が遮断されてしまうため、著しく光源
部41からの光束を取りこぼしてしまう。
The first problem is that the overall shape of the lens array 43 corresponds to the shapes of the openings of the R, G, and B pixels, and both the first and second lens arrays 43a and 43b are shown in FIG. As shown, the ratio between the horizontal and vertical sides is 1:
It is due to the rectangular shape of 3. Although the light flux from the light source unit 41 is emitted in a circular shape, the light flux in the short side direction, that is, the horizontal direction is blocked in the first lens array 43a, so that the light flux from the light source unit 41 remarkably. Will be missed.

【0012】第二の問題は、第1のレンズアレイ43a
の各レンズセルの形状が、液晶パネル48の画面のアス
ペクト比に対応して、水平方向の辺の長さと垂直方向の
辺の長さの比が16:9の矩形状になっていることによ
っている。第2のレンズアレイ43bの位置において、
第1のレンズアレイ43aによって2次光源像が生成さ
れるが、第2のレンズアレイ43bに入射される2次光
源像の小光束は、各レンズセルの短辺方向すなわち垂直
方向の光束に集光ロスが生じてしまう。また、光源部4
1の光源ランプの光軸ずれ等が生じた場合の誤差感度の
面に関しても、各レンズセルの短辺方向すなわち垂直方
向の誤差に対して非常に敏感になってしまう。
The second problem is the first lens array 43a.
The shape of each of the lens cells is a rectangular shape having a ratio of horizontal side lengths to vertical side lengths of 16: 9 corresponding to the aspect ratio of the screen of the liquid crystal panel 48. There is. At the position of the second lens array 43b,
Although the secondary light source image is generated by the first lens array 43a, the small luminous flux of the secondary light source image incident on the second lens array 43b is collected into the luminous flux in the short side direction of each lens cell, that is, in the vertical direction. Light loss will occur. In addition, the light source unit 4
Also in terms of error sensitivity when the optical axis shift of the light source lamp of No. 1 or the like occurs, it becomes very sensitive to the error in the short side direction of each lens cell, that is, the vertical direction.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題に
鑑みてなされたものであり、水平方向と垂直方向との光
の平行度が異なる比率となることを要求される液晶パネ
ルすなわち光変調手段を用いる場合においても、画像投
影装置の照明系の集光ロスを減らして、集光性能を高め
ることにより、投影画像の高輝度化を達成することを目
的としたものである。すなわち、本発明においては、下
記の解決手段を有する画像投影装置としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is a liquid crystal panel or light modulation that requires that the parallelism of light in the horizontal direction is different from that in the vertical direction. Even when the means is used, the purpose is to achieve high brightness of the projected image by reducing the light-collecting loss of the illumination system of the image projection apparatus and improving the light-collecting performance. That is, in the present invention, the image projection apparatus has the following solving means.

【0014】第1の解決手段は、光源からの照射光を結
像させる複数個のレンズセルを備えたレンズアレイを介
して、画像信号に対応して透過光を制御する画素を2次
元状に配設した光変調手段に前記光源からの照射光を
投射して、画像表示を行なう画像投影装置において、前
記光変調手段の画素形状が矩形状からなり、該画素の短
辺方向に入射する光束幅を縮小させるビーム縮小手段
と、前記光変調手段に対して照射光を集光させるための
コンデンサレンズの前記レンズアレイ側の焦点位置に、
前記光変調手段の画素の長辺方向に拡散する光束を遮断
する絞りとを有することである。
According to a first solution, a pixel for controlling transmitted light corresponding to an image signal is two-dimensionally arranged through a lens array having a plurality of lens cells for forming an image of irradiation light from a light source. the light modulation means is disposed, by projecting light emitted from the light source, the image projecting apparatus for performing image display, pixel shape of the light modulating means comprises a rectangular, incident on the short side direction of the pixel Beam reduction means for reducing the luminous flux width
And for collecting the irradiation light on the light modulating means.
At the focal position on the lens array side of the condenser lens,
Blocks the light flux diffusing in the long side direction of the pixel of the light modulator
It has a diaphragm .

【0015】第2の解決手段は、第1の解決手段におい
て、前記レンズアレイと前記光変調手段との間の光路中
に、前記ビーム縮小手段を有することである。
[0015] The second solution is, first solution odor <br/> Te, in the optical path between said lens array the light modulating means, is to have the beam reduction means.

【0016】第3の解決手段は、第1または第2の解決
手段において、前記ビーム縮小手段が前記光変調手段の
画素の短辺方向に曲率を有するシリンドリカル凸レンズ
およびシリンドリカル凹レンズからなることである。
A third solving means is that, in the first or second solving means, the beam reducing means is composed of a cylindrical convex lens and a cylindrical concave lens having a curvature in a short side direction of a pixel of the light modulating means.

【0017】第4の解決手段は、第3の解決手段におい
て、前記レンズアレイが第1のレンズアレイと第2のレ
ンズアレイとから構成されており、前記シリンドリカル
凸レンズと前記レンズアレイにおける前記第2のレンズ
アレイとを一体のレンズとしたシリンドリカル凸状レン
ズアレイとすることである。
[0017] A fourth solving means, the third in the solution, the lens array is constituted of a first lens array and the second lens array, the second in the lens array and the cylindrical convex lens and to a lens <br/> array with cylindrical convex lens array was integrated lens.

【0018】第5の解決手段は、第1の解決手段乃至第
4の解決手段のいずれかにおいて、前記ビーム縮小手段
による光束幅の前記短辺方向の縮小率を前記光変調手段
の外形のアスペクト比とすることである。
A fifth solving means is the method according to any one of the first to fourth solving means, wherein the reduction ratio of the light beam width by the beam reducing means in the short side direction is an aspect of the outer shape of the light modulating means. It is to be a ratio.

【0019】第6の解決手段は、第1の解決手段乃至第
5の解決手段のいずれかにおいて、前記レンズアレイを
構成する各レンズセルの形状が正方形状であることであ
る。
A sixth solving means is that in each of the first to fifth solving means, each lens cell forming the lens array has a square shape.

【0020】[0020]

【0021】第の解決手段は、第1の解決手段乃至第
の解決手段のいずれかにおいて、前記光源と前記ビー
ム縮小手段との間の光路中に前記光変調手段の画素の
長辺方向に相当する光束幅のみを広げる偏光変換手段を
有することである。
The seventh solving means is the first solving means to the first solving means.
In any of the sixth solving means, that it has a polarization converting means in the optical path, spread only beam width corresponding to the long side direction of the pixels of the light modulation means between the light source and the beam reduction means is there.

【0022】第の解決手段は、第の解決手段におい
て、前記偏光変換手段が不定偏光光を互いに直交する2
つの直線偏光光に分離する偏光分離手段と、前記偏光分
離手段で分離された片方の偏光光を反射する光束反射手
段と偏光方向を90°回転させる位相回転手段とからな
ることである。
An eighth solving means is the same as the seventh solving means, wherein the polarization conversion means makes the indefinite polarized lights orthogonal to each other.
It is composed of a polarization splitting means for splitting into one linearly polarized light, a light flux reflecting means for reflecting one polarized light split by the polarization splitting means, and a phase rotating means for rotating the polarization direction by 90 °.

【0023】第の解決手段は、第の解決手段におい
て、前記偏光分離手段がプリズムによる偏光ビームスプ
リッタであり、前記光束反射手段が斜面を反射面とする
直角プリズムであり、前記位相回転手段が半波長板であ
ることである。
A ninth solving means is the same as the eighth solving means, wherein the polarized light separating means is a polarizing beam splitter by a prism, the luminous flux reflecting means is a right-angled prism having an inclined surface as a reflecting surface, and the phase rotating means. Is a half-wave plate.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像投影装置
の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図
1は、本発明に係る画像投影装置の一実施形態である照
明系の要部を説明するための光路図を示したものであ
り、図1(A)は装置を真上から見下した場合の光路図
すなわち水平方向の光路図、図1(B)は垂直方向の光
路図である。図2は図1における偏光変換手段12を偏
光ビームスプリッタと、斜面を反射面とする直角プリズ
ムすなわち全反射プリズムおよび半波長板によって構成
した一実施例を説明するための光路を示す斜視図であ
り、図3は図1におけるレンズアレイ13の形状を模式
的に示す正面図すなわち光軸と沿った方向から見た図で
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an image projection apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an optical path diagram for explaining a main part of an illumination system that is an embodiment of an image projection apparatus according to the present invention. FIG. 1A shows a case where the apparatus is viewed from directly above. Of FIG. 1, that is, a horizontal optical path diagram, and FIG. 1B is a vertical optical path diagram. FIG. 2 is a perspective view showing an optical path for explaining an embodiment in which the polarization converting means 12 in FIG. 1 is constituted by a polarization beam splitter, a right-angle prism having a slanted surface as a reflecting surface, that is, a total reflection prism and a half-wave plate. 3 is a front view schematically showing the shape of the lens array 13 in FIG. 1, that is, a view seen from a direction along the optical axis.

【0025】図1において、11はメタルハライドラン
プ等を用いた光源11aと、光照射方向に開口部を有す
る回転対称形状の反射鏡11bとからなる光源部であ
り、12は光源部11からの不定偏光光を特定の偏光方
向に揃える偏光変換手段であり、図2にその構成の一例
を斜視図として示している。図2では、偏光変換手段1
2は、偏光分離手段であるプリズム状の偏光ビームスプ
リッタ12aと光束反射手段である全反射プリズム12
bおよび位相回転手段である半波長光学位相差板すなわ
ち半波長板12cとで構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 11 is a light source section comprising a light source 11a using a metal halide lamp or the like, and a rotationally symmetrical reflecting mirror 11b having an opening in the light irradiation direction, and 12 is an indefinite state from the light source section 11. It is a polarization conversion means for aligning polarized light in a specific polarization direction, and an example of its configuration is shown in a perspective view in FIG. In FIG. 2, the polarization conversion means 1
Reference numeral 2 denotes a prismatic polarization beam splitter 12a which is a polarization splitting means and a total reflection prism 12 which is a light flux reflecting means.
b and a half-wavelength optical retardation plate which is a phase rotation means, that is, a half-wavelength plate 12c.

【0026】図2において、偏光ビームスプリッタ12
aは2つの直角プリズムのうちの一方の斜面に誘電体多
層膜を蒸着して、斜面同士を透明接着剤で貼付したもの
であり、光源部11からの入射光を偏光方向が互いに直
交する2つのP偏光波とS偏光波とに分離させる。たと
えば、P偏光波は前記斜面を透過させて、レンズアレイ
13に向けて出射させ、もう一方のS偏光波は前記斜面
で直角に反射させて、全反射プリズム12b方向に出射
させる。ここで、P偏光波とは入射面内で振動する直線
偏光であり、S偏光とは入射面と直交する面で振動する
直線偏光である。全反射プリズム12bは、S偏光波が
反射されて出射される偏光ビームスプリッタ12aの側
面に付設されており、S偏光波を直角に反射して、レン
ズアレイ13方向に出射させる。また、半波長板12c
は全反射プリズム12bの出射側面に付設されており、
全反射プリズム12bから出射されたS偏光波を、90
度回転させて、P偏光波に変換させて出射させる。した
がって、偏光ビームスプリッタ12aを透過したP偏光
波と同じP偏光波に揃えられて、レンズアレイ13に出
射させることになる。
In FIG. 2, the polarization beam splitter 12 is shown.
Reference symbol a denotes a dielectric multilayer film deposited on one of the two right-angled prisms by vapor deposition, and the inclined faces are pasted together with a transparent adhesive. The incident light from the light source unit 11 has polarization directions orthogonal to each other. It is separated into two P-polarized waves and S-polarized waves. For example, the P-polarized wave is transmitted through the inclined surface and is emitted toward the lens array 13, and the other S-polarized wave is reflected at a right angle on the inclined surface and emitted toward the total reflection prism 12b. Here, the P-polarized wave is linearly polarized light that vibrates in the incident plane, and the S-polarized wave is linearly polarized light that vibrates in a plane orthogonal to the incident plane. The total reflection prism 12b is attached to the side surface of the polarization beam splitter 12a from which the S-polarized wave is reflected and emitted, and reflects the S-polarized wave at a right angle and emits it toward the lens array 13. Also, the half-wave plate 12c
Is attached to the emission side surface of the total reflection prism 12b,
The S-polarized wave emitted from the total reflection prism 12b is
It is rotated by a degree, converted into a P-polarized wave, and emitted. Therefore, the P-polarized wave that is the same as the P-polarized wave that has passed through the polarization beam splitter 12a is aligned and emitted to the lens array 13.

【0027】なお、半波長板12cは、全反射プリズム
12b側でなく偏光ビームスプリッタ12a側に設けて
もよく、この場合、偏光変換手段12からの出射光はS
偏光波に揃えられる。また、偏光ビームスプリッタ12
aと全反射プリズム12bは、接着により一体化した
り、一体のガラスで作製してもよい。また、偏光分離手
段としては、誘電体多層膜による干渉を利用した偏光ビ
ームスプリッタ以外にも、光学的異方性を有するガラス
材料や高分子材料を利用したものや、回析格子などの回
析現象を応用したものを使用することもできる。
The half-wave plate 12c may be provided on the polarization beam splitter 12a side instead of the total reflection prism 12b side. In this case, the light emitted from the polarization conversion means 12 is S.
Aligned to polarized waves. In addition, the polarization beam splitter 12
The a and the total reflection prism 12b may be integrated by adhesion or may be made of integrated glass. In addition to the polarization beam splitter that uses the interference of the dielectric multilayer film, the polarized light separating means uses a glass material or a polymer material having optical anisotropy, or a diffraction grating such as a diffraction grating. It is also possible to use an application of the phenomenon.

【0028】13は偏光変換手段12から偏光ビームス
プリッタ12aおよび半波長板12cを経由して入射さ
れる偏光光束を液晶パネル18の全面に対して均一に照
射させるためのレンズアレイであり、第1のレンズアレ
イ13aと第2のレンズアレイ13bとからなる。第1
のレンズアレイ13aは、図3に示すように、開口形状
が正方形の凸レンズをレンズセルとして2次元状に多数
配設したものであり、各レンズセル毎に小光束に分割し
て、それぞれを対応して配置されている第2のレンズア
レイ13bの各対応レンズセル近傍に集光させる。ま
た、第2のレンズアレイ13bの各レンズセルは第1の
レンズアレイ13aの各レンズセルの焦点距離付近に1
対1に対応して多数配置された凸レンズであり、第1の
レンズアレイ13aで集光された各小光束を互いに重ね
合わせるようにして液晶パネル18の全面を均一に照射
させるようにビーム縮小器14の方向に出射させる。
Reference numeral 13 denotes a lens array for uniformly irradiating the entire surface of the liquid crystal panel 18 with the polarized light beam incident from the polarization conversion means 12 via the polarization beam splitter 12a and the half-wave plate 12c. Lens array 13a and second lens array 13b. First
As shown in FIG. 3, the lens array 13a of FIG. 3 has a large number of convex lenses each having a square aperture as two-dimensionally arranged as lens cells. The light is condensed in the vicinity of each corresponding lens cell of the second lens array 13b arranged in the same manner. In addition, each lens cell of the second lens array 13b has a distance of 1 near the focal length of each lens cell of the first lens array 13a.
A plurality of convex lenses arranged corresponding to pair 1, and a beam reducer for uniformly irradiating the entire surface of the liquid crystal panel 18 by superimposing the small light beams condensed by the first lens array 13a on each other. The light is emitted in the direction of 14.

【0029】14はビーム縮小器であり、図4の斜視図
に示すように垂直方向に円柱面形状、すなわち、水平方
向である画素の短辺方向に曲率を有するシリンドリカル
凸レンズ14aとシリンドリカル凹レンズ14bとを順
に配置して構成される。シリンドリカル凸レンズ14a
はレンズアレイ13の各レンズセルから出射される平行
光を液晶パネルの画素の短辺方向すなわち水平方向のみ
について、液晶パネル18の画面のアスペクト比に応じ
て、たとえば9/16に縮小させるものであり、この縮
小された出射光はシリンドリカル凹レンズ14bによっ
て平行光にされてコンデンサレンズ16に向かって出射
される。
Reference numeral 14 denotes a beam reducer, which has a cylindrical surface shape in the vertical direction as shown in the perspective view of FIG. 4, that is, a cylindrical convex lens 14a and a cylindrical concave lens 14b having a curvature in the short side direction of the pixel which is the horizontal direction. Are arranged in order. Cylindrical convex lens 14a
Is to reduce the parallel light emitted from each lens cell of the lens array 13 to, for example, 9/16 only in the short side direction of the pixels of the liquid crystal panel, that is, in the horizontal direction according to the aspect ratio of the screen of the liquid crystal panel 18. Then, the reduced emitted light is collimated by the cylindrical concave lens 14b and emitted toward the condenser lens 16.

【0030】15は垂直方向に拡散する光束を規制する
絞りであり、コンデンサレンズのレンズアレイ側焦点位
置に配置されており、ビーム縮小器14の挿入に伴って
照明系が非テレセントリックとなることを防止する働き
を有している。16は入射光をダイクロイックミラー1
7を介して、液晶パネル18に集光させるためのコンデ
ンサである。
Numeral 15 is a diaphragm which regulates a light beam which diffuses in the vertical direction, and is arranged at the focal position on the lens array side of the condenser lens, so that the illumination system becomes non-telecentric when the beam reducer 14 is inserted. It has a preventive function. Reference numeral 16 is a dichroic mirror 1 for incident light.
A condenser for focusing light on the liquid crystal panel 18 via 7.

【0031】ダイクロイックミラー17は入射光をR,
G,Bの各色光に分離するものであり、3枚のミラーで
構成し、それぞれがR,G,Bのいずれかの波長帯の光
のみを選択的に反射し、他の光を透過する特性を有す
る。分離された各色光が相互に異なる入射角度で液晶パ
ネル18に入射されるように、各ダイクロイックミラー
17は入射光軸に対し相互に少しずつ異なる角度に配置
されている。18は光変調手段であり、たとえば、入射
された各色光の偏光方向をカラー画像信号に応じて画素
ドット毎に光変調させて出射させるマイクロレンズ方式
の液晶パネルである。以下、光変調手段として、前述し
たマイクロレンズ方式の液晶パネルを用いている場合に
ついて説明する。
The dichroic mirror 17 converts the incident light into R,
G, B is separated into each color light, and is composed of three mirrors, each of which selectively reflects only light in one of the R, G, and B wavelength bands and transmits other light. Have characteristics. The dichroic mirrors 17 are arranged at slightly different angles with respect to the incident optical axis so that the separated color lights are incident on the liquid crystal panel 18 at different incident angles. Reference numeral 18 denotes a light modulator, which is, for example, a microlens type liquid crystal panel that optically modulates the polarization direction of each incident color light for each pixel dot according to a color image signal and emits the light. Hereinafter, a case where the above-mentioned microlens type liquid crystal panel is used as the light modulating means will be described.

【0032】液晶パネル18によって、入射色光に対し
て画素毎に光変調された各色光は、液晶パネル18の出
射光側に付設している図示していない出射側偏光板によ
って検光されて、選択的に透過され、画素毎に強度変調
された光学画像が形成されて、投影レンズにより、画像
スクリーン上に到着し合成カラー画像を表示させる。
Each color light, which is modulated by the liquid crystal panel 18 for each pixel with respect to the incident color light, is detected by an emission side polarization plate (not shown) attached to the emission light side of the liquid crystal panel 18, An optical image, which is selectively transmitted and intensity-modulated for each pixel, is formed and arrives on the image screen by the projection lens to display a composite color image.

【0033】上述した構成の画像投影装置の動作につい
てさらに詳しく説明する。本実施例では、光変調手段と
しての液晶パネル18は、従来例で示した液晶パネルと
同様に、画面のアスペクト比が16:9の液晶パネルで
あり、液晶パネル18への入射光すなわち照明光の水平
平行度と垂直平行度との比が画素の形状に対応して1:
3とすることが要求される例を示している。しかし、液
晶パネル18の画面のアスペクト比や入射光の水平平行
度と垂直平行度の比が、上述した場合以外であっても、
本発明の考え方が適用可能であることは言うまでもな
い。また、光変調手段は、透過型の液晶パネルに限ら
ず、反射型の液晶パネル等を使用してもよい。
The operation of the image projection apparatus having the above-mentioned configuration will be described in more detail. In the present embodiment, the liquid crystal panel 18 as the light modulating means is a liquid crystal panel having a screen aspect ratio of 16: 9, similarly to the liquid crystal panel shown in the conventional example, and incident light to the liquid crystal panel 18, that is, illumination light. The ratio of the horizontal parallelism to the vertical parallelism corresponds to 1:
An example in which it is required to be 3 is shown. However, even if the aspect ratio of the screen of the liquid crystal panel 18 and the ratio of the horizontal parallelism and the vertical parallelism of the incident light are other than those described above,
It goes without saying that the idea of the present invention is applicable. Further, the light modulating means is not limited to the transmissive liquid crystal panel, but a reflective liquid crystal panel or the like may be used.

【0034】また、本実施例では、ダイクロイックミラ
ー17によってR,G,Bの各色光に分解して異なる方
向から入射される光束を、対応する液晶パネル上のR,
G,Bの各画素に集光させるために、マイクロレンズア
レイをR,G,B画素を1組としたセルと1対1に対応
させて液晶パネル面に付設している。しかし、色光分解
・集光手段としては、本実施例の他に、ホログラムなど
の光の回折や干渉等を利用したものを使用してもよい。
Further, in the present embodiment, the dichroic mirror 17 separates the light beams of R, G, and B, which are incident from different directions, into R, G, and B on the corresponding liquid crystal panel.
In order to collect light on each of the G and B pixels, a microlens array is provided on the surface of the liquid crystal panel in a one-to-one correspondence with a cell having one set of R, G, and B pixels. However, as the color light decomposing / condensing means, in addition to the present embodiment, a hologram or other means utilizing light diffraction or interference may be used.

【0035】光源部11で生成された光束は、偏光変換
手段12に入射される。偏光変換手段12への入射光は
前述したごとく偏光ビームスプリッタ12aによってP
偏光波とS偏光波の2つの偏光成分に分離され、一方の
偏光波(本実施例においてはP偏光波)は偏光ビームス
プリッタ12aを透過して、レンズアレイ13方向に出
射される。もう一方の偏光波(本実施例においては、S
偏光波)は偏光ビームスプリッタ12aで直角に反射さ
れ、さらに全反射プリズム12bにより半波長板12c
方向に反射された後、半波長板12cによって偏光方向
を90度回転され、P偏光波に変換されて、レンズアレ
イ13方向に出射される。これによって、偏光ビームス
プリッタ12aを透過したP偏光波と偏光方向が揃えら
れると同時に、入射光束に比し、出射光束全体の幅が液
晶パネル18のR,G,B画素の長辺方向すなわち垂直
方向に約2倍に広げることができる。
The light beam generated by the light source section 11 is incident on the polarization conversion means 12. The incident light on the polarization conversion means 12 is converted to P by the polarization beam splitter 12a as described above.
The polarized wave and the S polarized wave are separated into two polarized components, and one polarized wave (P polarized wave in this embodiment) is transmitted through the polarized beam splitter 12a and emitted toward the lens array 13. The other polarized wave (in this embodiment, S
(Polarized wave) is reflected at a right angle by the polarization beam splitter 12a, and further, by the total reflection prism 12b, the half-wave plate 12c.
After being reflected in the direction, the half-wave plate 12c rotates the polarization direction by 90 degrees, converts it into a P-polarized wave, and emits it toward the lens array 13. As a result, the polarization direction is aligned with the P-polarized wave transmitted through the polarization beam splitter 12a, and at the same time, the width of the entire emitted light flux is longer than that of the incident light flux in the long side direction of the R, G, B pixels of the liquid crystal panel 18, that is, vertical. It can be spread about twice in the direction.

【0036】偏光変換手段12を経由して第1のレンズ
アレイ13aに入射した光束は、第1のレンズアレイ1
3aの各レンズセルによって、液晶パネル18の画面全
面を均一に照射できるように小光束に分割され、第2の
レンズアレイ13bの対応するレンズセルにそれぞれ集
光され、2次光源像が結像される。第2のレンズアレイ
13bの対応レンズセルは集光された小光束を液晶パネ
ル全面を重ね合わせて照射されるようにしてビーム縮小
器14の方向に出射させる。ここでレンズアレイ13
は、図3に示したように正方形状の凸レンズセルを2次
元的に多数配列したものであり、2次光源像が正方形状
のレンズセルによって取り込まれるため、従来の矩形状
のレンズセルに比べて、集光効率が改善されるととも
に、光源部11の光源ランプ11aの光軸ずれ等が生じ
た場合の誤差感度に関しても、水平方向と垂直方向のい
ずれの誤差も同一の感度水準に保つことができるため、
誤差感度を適切な水準に抑えることが可能になる。
The light flux that has entered the first lens array 13a via the polarization conversion means 12 is the first lens array 1
Each lens cell 3a splits the light beam into a small light beam so that the entire screen of the liquid crystal panel 18 can be uniformly illuminated, and is focused on the corresponding lens cell of the second lens array 13b to form a secondary light source image. To be done. The corresponding lens cell of the second lens array 13b emits the condensed small luminous flux in the direction of the beam reducer 14 so that the entire surface of the liquid crystal panel is superposed and irradiated. Here, the lens array 13
Is a two-dimensional array of square-shaped convex lens cells as shown in FIG. 3, and since the secondary light source image is captured by the square-shaped lens cell, compared to the conventional rectangular-shaped lens cell. As a result, the light collection efficiency is improved, and the error sensitivity when the light axis of the light source lamp 11a of the light source unit 11 is deviated is kept at the same sensitivity level in both the horizontal and vertical directions. Because you can
It is possible to suppress the error sensitivity to an appropriate level.

【0037】ビーム縮小器14は、垂直方向に円柱面形
状のシリンドリカル凸レンズ14a、シリンドリカル凹
レンズ14bを順に並べたものであって、平行光が入射
したとき、ビーム幅を液晶パネルのR,G,Bの画素の
短辺方向すなわち水平方向のみを液晶パネル画面のアス
ペクト比に応じて9/16に縮小させるものである。図
5は、ビーム縮小器14の前後にある第2のレンズアレ
イ13bとコンデンサレンズ16のレンズ系の位置関係
を示す配置図である。ビーム縮小器14による第2のレ
ンズアレイ13bの縮小像(虚像)の形成位置15aと
コンデンサレンズ16の焦点距離とをほぼ一致させて配
置している。このとき、ビーム縮小器14の角倍率は、
ビーム幅の縮小比の逆数となり、図5(A)に示される
ように16/9倍である。したがって、第2のレンズア
レイ13b,ビーム縮小器14,コンデンサレンズ16
からなるレンズ群は、第1のレンズアレイ13aのレン
ズセルの形状を水平方向のみ16/9倍に引き延ばして
重畳結像させ、アスペクト比が16:9の液晶パネル面
18を均一に照射させることが可能となる。
The beam reducer 14 is composed of a cylindrical convex lens 14a and a cylindrical concave lens 14b arranged in order in the vertical direction, and when parallel light is incident, the beam widths of R, G, and B of the liquid crystal panel are changed. In the pixel, the short side direction, that is, only the horizontal direction is reduced to 9/16 according to the aspect ratio of the liquid crystal panel screen. FIG. 5 is a layout diagram showing the positional relationship between the lens system of the second lens array 13 b before and after the beam reducer 14 and the condenser lens 16. The position 15a at which the reduced image (virtual image) of the second lens array 13b is formed by the beam reducer 14 and the focal length of the condenser lens 16 are substantially aligned. At this time, the angular magnification of the beam reducer 14 is
It is the reciprocal of the reduction ratio of the beam width, which is 16/9 times as shown in FIG. Therefore, the second lens array 13b, the beam reducer 14, the condenser lens 16
In the lens group consisting of, the shape of the lens cell of the first lens array 13a is extended 16/9 times only in the horizontal direction to form a superimposed image, and the liquid crystal panel surface 18 having an aspect ratio of 16: 9 is uniformly illuminated. Is possible.

【0038】液晶パネル面に入射する照明光の平行度
は、レンズアレイ13の外形形状とビーム縮小器14の
倍率によって概略決定される。前記照明光の水平平行度
と垂直平行度の比として、1:3が要求される場合、ビ
ーム縮小器14を用いなければ、この平行度の比が、レ
ンズアレイ13の外形形状の水平方向の辺の長さと垂直
方向の辺の長さの比であり、レンズアレイ13の外形形
状は1:3の比の矩形となる。しかし、本実施例に示す
ように、ビーム縮小器14を挿入すると、ビーム縮小器
14の倍率分すなわち16/9倍だけ、レンズアレイ1
3の外形形状の水平方向の辺の長さと垂直方向の辺の長
さの比は圧縮され、約1:2の比となる。したがって、
本実施例におけるレンズアレイ13の外形形状は図3に
示すように水平方向の辺の長さと垂直方向の辺の長さの
比が1:2と、より正方形状に近づけることが可能とな
る。この結果、光源部11から円形状の光束が出射され
ているにもかかわらず、第1のレンズアレイ13aにお
いて、その短辺方向の光束が遮断されて生じる集光ロス
を低減することができる。
The parallelism of the illumination light incident on the liquid crystal panel surface is roughly determined by the outer shape of the lens array 13 and the magnification of the beam reducer 14. When a ratio of the horizontal parallelism to the vertical parallelism of the illumination light is required to be 1: 3, this parallelism ratio is the horizontal direction of the outer shape of the lens array 13 unless the beam reducer 14 is used. It is the ratio of the side length to the side length in the vertical direction, and the outer shape of the lens array 13 is a rectangle with a ratio of 1: 3. However, as shown in this embodiment, when the beam reducer 14 is inserted, the lens array 1 is increased by the magnification of the beam reducer 14, that is, 16/9 times.
The ratio of the side length in the horizontal direction to the side length in the vertical direction of the outer shape of No. 3 is compressed to a ratio of about 1: 2. Therefore,
As shown in FIG. 3, the outer shape of the lens array 13 in this embodiment can be closer to a square shape with a ratio of the length of the horizontal side to the length of the vertical side of 1: 2. As a result, even though the circular light flux is emitted from the light source unit 11, it is possible to reduce the light-condensing loss that occurs when the light flux in the short side direction of the first lens array 13a is blocked.

【0039】なお、ビーム縮小器14のシリンドリカル
凸レンズ14aに関しては、図6に示すように、第2の
レンズアレイ13bと一体に形成して全体としてシリン
ドリカルな凸状を有するレンズアレイ13cとしてもよ
い。また、コンデンサレンズ16は、単純に一枚のレン
ズで構成するのでなく、レンズアレイの近傍と、液晶パ
ネルの近傍の2群に分けて配置する方式としてもよい。
さらに、本実施例では偏光変換手段12を光源部11と
レンズアレイ13との間に配置した例を示しているが、
レンズアレイ13の後に配置しても同様の効果が得られ
る。また、図7に示すように、レンズアレイ13の第1
のレンズアレイ13aの全体形状を凸状とするレンズア
レイ13a′とし、第2のレンズアレイ13bの全体形
状を凹状とするレンズアレイ13b′とすることによ
り、第2のレンズアレイ13b′を含むレンズ系の大き
さを小さくすることも可能である。
The cylindrical convex lens 14a of the beam reducer 14 may be integrally formed with the second lens array 13b to form a lens array 13c having a cylindrical convex shape as a whole, as shown in FIG. Further, the condenser lens 16 may be arranged not in a single lens, but in two groups, one in the vicinity of the lens array and the other in the vicinity of the liquid crystal panel.
Further, although the present embodiment shows an example in which the polarization conversion means 12 is arranged between the light source unit 11 and the lens array 13,
The same effect can be obtained by disposing the lens array 13 after the lens array 13. In addition, as shown in FIG.
Of the second lens array 13b 'by making the entire lens array 13a of the second lens array 13a a convex shape and the second lens array 13b a concave lens array 13b'. It is also possible to reduce the size of the system.

【0040】また、図5に示すように、ビーム縮小器1
4による第2のレンズアレイ13bの縮小像(虚像)の
形成位置15aの近傍に、液晶パネル18の画素の長辺
方向すなわち垂直方向に拡散する光束のみを遮断し、垂
直方向の光束幅を規制する絞り15を設けている。そし
て、この絞り15の位置はコンデンサレンズ16のレン
ズアレイ側の焦点位置にも一致させている。したがっ
て、液晶パネル18に入射する照明光の垂直方向の平行
度がこの絞り15によって決定されると同時に、絞り1
5の中心を通る主光線は完全な平行光になる。一方、水
平方向の平行度に関しては、第2のレンズアレイ13b
の横幅とビーム縮小器14の倍率によって決まるが、第
2のレンズアレイ13bのビーム縮小器14による像点
15aにコンデンサレンズの焦点位置を一致させている
ので水平方向の主光線も同じく完全な平行光となる。し
たがって、ビーム縮小器を用いた光学系でありながら、
水平方向・垂直方向ともに光軸に平行な光束すなわち平
行光が得られる完全にテレセントリックな照明系を実現
することができ、液晶パネル面全面にわたり大幅に明る
さを改善した最適な照明状態を確保できる。
Further, as shown in FIG. 5, the beam reducer 1
In the vicinity of the position 15a where the reduced image (virtual image) of the second lens array 13b by 4 is formed, only the light flux diffused in the long side direction of the pixels of the liquid crystal panel 18, that is, the vertical direction is blocked, and the vertical light flux width is regulated. A diaphragm 15 is provided. The position of the diaphragm 15 is also matched with the focal position of the condenser lens 16 on the lens array side. Therefore, the parallelism of the illumination light incident on the liquid crystal panel 18 in the vertical direction is determined by the diaphragm 15, and at the same time, the diaphragm 1
The chief ray passing through the center of 5 becomes perfectly parallel light. On the other hand, regarding the parallelism in the horizontal direction, the second lens array 13b
Of the second lens array 13b, the focal point of the condenser lens is made to coincide with the image point 15a of the beam reducer 14 of the second lens array 13b, so that the principal ray in the horizontal direction is also perfectly parallel. Become light. Therefore, even though the optical system uses the beam reducer,
It is possible to realize a completely telecentric illumination system that can obtain a luminous flux that is parallel to the optical axis in both the horizontal and vertical directions, that is, parallel light, and it is possible to secure an optimal illumination state with significantly improved brightness over the entire LCD panel surface. .

【0041】[0041]

【発明の効果】発明によれば、レンズアレイの外形形
状および各レンズセルの形状をともに正方形の形状に近
づけることが可能になるので、レンズアレイにおける集
光効率が改善し、投影画像の輝度を高めることができ
る。
According to the present invention, both the outer shape of the lens array and the shape of each lens cell can be approximated to a square shape, so that the light collection efficiency in the lens array is improved and the brightness of the projected image is improved. Can be increased.

【0042】また、第2のレンズアレイにおける2次光
源像の取り込みアスペクト比が1:1となり、光源ラン
プの光軸ずれ等が生じた場合の誤差感度を水平方向と垂
直方向のいずれに対しても同一の水準に保つことができ
るため、誤差感度を適切な水準に抑えることが可能にな
る。
Further, uptake aspect ratio of the secondary light source images in the second lens array is 1: 1, and the error sensitivity when the optical axis shift or the like occurs in the light source lamp for any horizontal and vertical directions Can also be kept at the same level, so that the error sensitivity can be suppressed to an appropriate level.

【0043】また、水平方向、垂直方向ともに平行光が
得られる完全にテレセントリックな照明系が実現できる
ので、液晶パネルすなわち光変調手段の全面にわたって
効率的で、最適な照明状態を確保することができる。
[0043] Also, the horizontal direction, the fully telecentric illumination system obtained parallel light in the vertical direction both can be achieved, and efficient over the entire surface of the liquid crystal panel or light modulating means, it is possible to ensure optimal lighting conditions .

【0044】更に、偏光変換手段によって液晶パネルの
照明に好適な偏向照射光が実現されると同時に、出射光
束幅を液晶パネルの画素の長辺方向に広げることができ
るので、光の利用効率を更に改善することができる。
Further , the polarized light converting means can realize the polarized irradiation light suitable for illuminating the liquid crystal panel, and at the same time, the width of the emitted light beam can be widened in the long side direction of the pixels of the liquid crystal panel. It can be further improved.

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

【図1】本発明に係る画像投影装置の一実施形態である
照明系の要部を説明するための光路図である。
FIG. 1 is an optical path diagram for explaining a main part of an illumination system that is an embodiment of an image projection apparatus according to the present invention.

【図2】図1における偏光変換手段の一実施例を説明す
るための斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view for explaining an embodiment of the polarization conversion means in FIG.

【図3】図1におけるレンズアレイの形状を模式的に示
す正面図である。
FIG. 3 is a front view schematically showing the shape of the lens array in FIG.

【図4】図1におけるビーム縮小器の斜視図である。4 is a perspective view of the beam reducer in FIG. 1. FIG.

【図5】図1における第2レンズアレイ、ビーム縮小
器、絞り、コンデンサレンズの位置関係を示す配置図で
ある。
5 is an arrangement diagram showing a positional relationship between a second lens array, a beam reducer, a diaphragm, and a condenser lens in FIG.

【図6】本発明に係る画像投影装置の別の実施例を示す
光路図である。
FIG. 6 is an optical path diagram showing another embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.

【図7】本発明に係る画像投影装置のレンズアレイ部を
第1の凸レンズ形状レンズアレイ、第2の凹レンズ形状
レンズアレイにより構成した実施例を示す光路図であ
る。
FIG. 7 is an optical path diagram showing an embodiment in which the lens array portion of the image projection device according to the present invention is configured by a first convex lens-shaped lens array and a second concave lens-shaped lens array.

【図8】従来技術による画像投影装置の実施形態を示す
光路図である。
FIG. 8 is an optical path diagram showing an embodiment of an image projection device according to the prior art.

【図9】図8におけるレンズアレイの形状を模式的に示
す正面図である。
9 is a front view schematically showing the shape of the lens array in FIG.

【図10】光変調素子である液晶パネルのR,G,Bの
各画素を1組とするセル形状を模式的に示す正面図であ
る。
FIG. 10 is a front view schematically showing a cell shape in which each of R, G, and B pixels of a liquid crystal panel, which is a light modulation element, constitutes one set.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,41…光源部、12…偏光変換手段、12a…偏
光ビームスプリッタ、12b…全反射プリズム、12c
…半波長板、13,43…レンズアレイ、13a,43
a…第1のレンズアレイ、13a′…第1の凸レンズ形
状レンズアレイ、13b,43b…第2のレンズアレ
イ、13b′…第2の凹レンズ形状レンズアレイ、13
c…第2のシリンドリカル凸レンズ形状レンズアレイ、
14…ビーム縮小器、14a…シリンドリカル凸レン
ズ、14b…シリンドリカル凹レンズ、15…絞り、1
5a…コンデンサレンズ焦点位置、16,46…コンデ
ンサレンズ、17,47…ダイクロイックミラー、1
8,48…液晶パネル。
11, 41 ... Light source part, 12 ... Polarization conversion means, 12a ... Polarization beam splitter, 12b ... Total reflection prism, 12c
... Half-wave plate, 13, 43 ... Lens array, 13a, 43
a ... 1st lens array, 13a '... 1st convex lens shape lens array, 13b, 43b ... 2nd lens array, 13b' ... 2nd concave lens shape lens array, 13
c ... Second cylindrical convex lens shape lens array,
14 ... Beam reducer, 14a ... Cylindrical convex lens, 14b ... Cylindrical concave lens, 15 ... Aperture, 1
5a ... Condenser lens focal position, 16, 46 ... Condenser lens, 17, 47 ... Dichroic mirror, 1
8, 48 ... Liquid crystal panel.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 9/31 G02F 1/1335 530 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/00 - 21/30 G02F 1/13 G02F 1/1335 - 1/13363 G02B 27/28 G03B 33/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI H04N 9/31 G02F 1/1335 530 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03B 21/00-21 / 30 G02F 1/13 G02F 1/1335-1/13363 G02B 27/28 G03B 33/12

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源からの照射光を結像させる複数個の
レンズセルを備えたレンズアレイを介して、画像信号に
対応して透過光を制御する画素を2次元状に配設した光
変調手段に前記光源からの照射光を投射して、画像表
示を行なう画像投影装置において、前記光変調手段の画
素形状が矩形状からなり、該画素の短辺方向に入射する
光束幅を縮小させるビーム縮小手段と、前記光変調手段
に対して照射光を集光させるためのコンデンサレンズの
前記レンズアレイ側の焦点位置に、前記光変調手段の画
素の長辺方向に拡散する光束を遮断する絞りとを有する
ことを特徴とする画像投影装置。
1. A plurality of image forming devices for irradiating light emitted from a light source.
Through a lens array having a lens cell, the light modulation means disposed pixels two-dimensionally controlling the transmitted light in response to image signals, and projecting the irradiation light from the light source, the image display In the image projection device to be performed, the pixel shape of the light modulation means is rectangular, and a beam reduction means for reducing the width of a light beam incident in the short side direction of the pixel, and the light modulation means.
Of the condenser lens to collect the irradiation light against
At the focal position on the lens array side, the image of the light modulator is displayed.
An image projection apparatus comprising: a diaphragm that blocks a light beam that diffuses in the long side direction of the element .
【請求項2】 請求項1に記載の画像投影装置におい
て、前記レンズアレイと前記光変調手段との間の光路中
に、前記ビーム縮小手段を有することを特徴とする画像
投影装置。
2. The image projection apparatus according to claim 1 , wherein the beam reduction means is provided in an optical path between the lens array and the light modulation means .
【請求項3】 請求項1または2に記載の画像投影装置
において、前記ビーム縮小手段が前記光変調手段の画素
の短辺方向に曲率を有するシリンドリカル凸レンズおよ
びシリンドリカル凹レンズからなることを特徴とする画
像投影装置。
3. The image projecting device according to claim 1, wherein the beam reducing means is composed of a cylindrical convex lens and a cylindrical concave lens having a curvature in a short side direction of a pixel of the light modulating means. Projection device.
【請求項4】 請求項3に記載の画像投影装置におい
て、前記レンズアレイが第1のレンズアレイと第2のレ
ンズアレイとから構成されており、前記シリンドリカル
凸レンズと前記レンズアレイにおける前記第2のレンズ
アレイとを一体のレンズとしたシリンドリカル凸状レン
ズアレイとすることを特徴とする画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 3, wherein the lens array is constituted of a first lens array and the second lens array, the second in the lens array and the cylindrical convex lens lens <br/> image projection apparatus characterized by a cylindrical convex lens array was integrated lens and array.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の画像
投影装置において、前記ビーム縮小手段による光束幅の
前記短辺方向の縮小率を前記光変調手段の外形のアスペ
クト比とすることを特徴とする画像投影装置。
5. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the reduction ratio of the light flux width by the beam reduction means in the short side direction is set as the aspect ratio of the outer shape of the light modulation means. Characteristic image projection device.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の画像
投影装置において、前記レンズアレイを構成する各レン
ズセルの形状が正方形状であることを特徴とする画像投
影装置。
6. The image projecting device according to claim 1, wherein each lens cell forming the lens array has a square shape.
【請求項7】 請求項1乃至のいずれかに記載の画像
投影装置において、前記光源と前記ビーム縮小手段との
間の光路中に前記光変調手段の画素の長辺方向に相当
する光束幅のみを広げる偏光変換手段を有することを特
徴とする画像投影装置。
7. The image projection apparatus according to any of claims 1 to 6, in the optical path between the light source and the beam reduction means, corresponding to the long side direction of pixels of the light modulation means An image projection apparatus having a polarization conversion means for expanding only a light flux width.
【請求項8】 請求項に記載の画像投影装置におい
て、前記偏光変換手段が不定偏光光を互いに直交する2
つの直線偏光光に分離する偏光分離手段と、前記偏光分
離手段で分離された片方の偏光光を反射する光束反射手
段と偏光方向を90°回転させる位相回転手段とからな
ることを特徴とする画像投影装置。
8. The image projection apparatus according to claim 7 , wherein the polarization conversion means makes the indefinite polarized lights orthogonal to each other.
An image characterized by comprising a polarization splitting means for splitting into one linearly polarized light, a light flux reflecting means for reflecting one polarized light split by the polarization splitting means, and a phase rotation means for rotating the polarization direction by 90 °. Projection device.
【請求項9】 請求項に記載の画像投影装置におい
て、前記偏光分離手段がプリズムによる偏光ビームスプ
リッタであり、前記光束反射手段が斜面を反射面とする
直角プリズムであり、前記位相回転手段が半波長板であ
ることを特徴とする画像投影装置。
9. The image projection apparatus according to claim 8 , wherein the polarization splitting means is a polarizing beam splitter by a prism, the light flux reflecting means is a right-angled prism having a slope as a reflecting surface, and the phase rotation means is An image projection apparatus, which is a half-wave plate.
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