JP4158789B2 - projector - Google Patents

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本発明はプロジェクタに関する。   The present invention relates to a projector.

図9は、従来のプロジェクタを説明するために示す図である。図9(a)は従来のプロジェクタの光学系を示す図であり、図9(b)及び図9(c)はこのような従来のプロジェクタの問題点を説明するための図である。
このプロジェクタ900Aにおいては、電気光学変調装置として用いる液晶装置400R,400G,400Bが、図9(b)に示すような輝度特性を有するホールド型の表示装置であるため、図9(c)に示すような輝度特性を有するインパルス型の表示装置であるCRTの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという問題点がある(この尾引き現象については、例えば、非特許文献1参照。)。
FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional projector. FIG. 9A is a diagram showing an optical system of a conventional projector, and FIGS. 9B and 9C are diagrams for explaining the problems of such a conventional projector.
In the projector 900A, since the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B used as the electro-optic modulation device are hold type display devices having luminance characteristics as shown in FIG. 9B, they are shown in FIG. 9C. Unlike the case of the CRT which is an impulse type display device having such luminance characteristics, there is a problem that a smooth moving image display cannot be obtained due to a so-called tailing phenomenon. (Refer nonpatent literature 1.).

図10は、従来の他のプロジェクタを説明するために示す図である。図10(a)は従来の他のプロジェクタの光学系を示す図であり、図10(b)及び図10(c)はこのような従来の他のプロジェクタに用いられる光シャッタを示すための図である。
このプロジェクタ900Bにおいては、図10(a)に示すように、液晶装置400R,400G,400Bの光入射側に光シャッタ420R,420G,420Bを配置し、これらの光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにして、上記した問題を解決している。すなわち、いわゆる尾引き現象を緩和して滑らかで良質な動画表示が得られるようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
「ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質」(電子情報通信学会技報、EID99−10、第55〜60頁(1999−06)) 特開2002−148712号公報(図1〜図7)
FIG. 10 is a diagram for explaining another conventional projector. FIG. 10A is a diagram showing an optical system of another conventional projector, and FIG. 10B and FIG. 10C are diagrams for showing an optical shutter used in such another conventional projector. It is.
In the projector 900B, as shown in FIG. 10A, optical shutters 420R, 420G, and 420B are arranged on the light incident side of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B, and light is intermittently blocked by these optical shutters. This solves the problem described above. That is, the so-called tailing phenomenon is alleviated so that a smooth and high-quality moving image display can be obtained (for example, see Patent Document 1).
"Image quality of video display on hold type display" (Technical Report of IEICE, EID99-10, pages 55-60 (1999-06)) JP 2002-148712 A (FIGS. 1 to 7)

しかしながら、このような従来の他のプロジェクタにおいては、光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにしているため、光利用効率が大幅に低下するという問題があった。   However, in such other conventional projectors, there is a problem in that the light use efficiency is significantly reduced because light is intermittently blocked by the optical shutter.

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when a smooth and high-quality moving image display is obtained. And

本発明のプロジェクタは、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズを有する第1レンズアレイ、前記第1レンズアレイの前記複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する第2レンズアレイ、前記第2レンズアレイから射出される照明光束に含まれる非偏光光を偏光光に変換するための偏光変換素子及び前記偏光変換素子から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズを有する照明装置と、前記照明装置から射出される照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置によって変調された照明光束を投写する投写光学系とを備え、前記第1レンズアレイにおける各小レンズは、前記照明装置から射出される照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束とするように、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して前記画像形成領域上で前記他方方向に沿って前記照明光束を走査する走査手段をさらに備えたプロジェクタであって、前記光源装置は、発光部を有する発光管、前記発光部から射出される光を反射する楕円面リフレクタ、前記楕円面リフレクタで反射される光を略平行光にする平行化レンズ及び前記発光部から被照明領域側に射出される光を前記発光部に反射する補助ミラーをさらに備え、前記補助ミラーは、前記第1レンズアレイの光入射面上の照明光束の断面における、前記他方方向に沿った長さが前記一方方向に沿った長さよりも短くなるように、反射凹面の一部が削除された形状を有することを特徴とする。   A projector according to an aspect of the present invention includes a light source device that emits a substantially parallel illumination light beam toward the illuminated region side, and a first lens that includes a plurality of small lenses for dividing the illumination light beam emitted from the light source device into a plurality of partial light beams. An array, a second lens array having a plurality of small lenses corresponding to the plurality of small lenses of the first lens array, and converting non-polarized light contained in an illumination light beam emitted from the second lens array into polarized light And an illumination device having a superimposing lens for superimposing each partial light beam emitted from the polarization conversion device in an illuminated area, and modulating the illumination light beam emitted from the illumination device according to image information And an optical projection system for projecting the illumination light beam modulated by the electro-optic modulator, and each small lens in the first lens array includes: The illumination light beam emitted from the illumination device is the entire image formation region in any one of the vertical and horizontal directions in the image formation region of the electro-optic modulation device, and a part of the image formation region in the other direction. A screen writing of the electro-optic modulation device between the illumination device and the electro-optic modulation device has a planar shape compressed in the other direction so as to have an illumination light beam having a cross-sectional shape to illuminate. A projector further comprising scanning means for scanning the illumination light beam along the other direction on the image forming region in synchronization with a frequency, wherein the light source device includes a light emitting tube having a light emitting unit, and a light emitting unit. An ellipsoidal reflector that reflects the emitted light, a collimating lens that makes the light reflected by the ellipsoidal reflector substantially parallel light, and emitted from the light emitting unit to the illuminated region side An auxiliary mirror that reflects the reflected light to the light emitting portion, and the auxiliary mirror has a length along the other direction in the cross section of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array in the one direction. A feature is that a part of the reflective concave surface is deleted so as to be shorter than the length along the length.

このため、本発明のプロジェクタによれば、電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方については画像形成領域の全体を、他方方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状(すなわち他方方向に圧縮された断面形状)を有する照明光束を、電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して画像形成領域上で他方方向に沿って走査することができるようになるため、電気光学変調装置の画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。   Therefore, according to the projector of the present invention, the entire image forming area is illuminated in one of the vertical and horizontal directions in the image forming area of the electro-optic modulation device, and a part of the image forming area is illuminated in the other direction. An illumination light beam having such a cross-sectional shape (that is, a cross-sectional shape compressed in the other direction) can be scanned along the other direction on the image forming region in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulator. Therefore, in the image forming area of the electro-optic modulation device, the light irradiation area and the light non-irradiation area are sequentially scrolled alternately. As a result, the tailing phenomenon is alleviated and a smooth and high-quality moving image display can be obtained.

また、本発明のプロジェクタによれば、上記したように他方方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第1レンズアレイとして各小レンズの平面形状を他方方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合とは異なり、光源装置から射出される照明光束を無駄無く電気光学変調装置の画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。   According to the projector of the present invention, as described above, the illumination light beam having a cross-sectional shape compressed in the other direction is used as the first lens array using a lens array in which the planar shape of each small lens is compressed in the other direction. Unlike the case of using an optical shutter, the illumination light beam emitted from the light source device can be led to the image forming area of the electro-optic modulation device without waste, and the light utilization efficiency is greatly increased. It will not drop.

このため、本発明のプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなり、本発明の目的が達成される。   For this reason, the projector of the present invention is a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display is obtained, and the object of the present invention is achieved.

また、本発明のプロジェクタによれば、楕円面リフレクタで反射される照明光束の断面形状が、一方方向に比べて他方方向が小さい形状となる。したがって、平行化レンズ、第1レンズアレイ、第2レンズアレイ、偏光変換素子、重畳レンズをはじめとする後段の各光学要素における他方方向に沿った寸法を短くすることができ、装置全体の小型化を図ることができる。また、楕円面リフレクタで反射される照明光束の断面形状は、他方方向に圧縮された形状を有する第1レンズアレイにおける各小レンズの断面形状と適合性のよいものとなる。   According to the projector of the present invention, the cross-sectional shape of the illumination light beam reflected by the ellipsoidal reflector is smaller in the other direction than in the one direction. Therefore, the dimension along the other direction of each optical element in the subsequent stage including the parallelizing lens, the first lens array, the second lens array, the polarization conversion element, and the superimposing lens can be shortened, and the entire apparatus can be downsized. Can be achieved. Moreover, the cross-sectional shape of the illumination light beam reflected by the ellipsoidal reflector is compatible with the cross-sectional shape of each small lens in the first lens array having a shape compressed in the other direction.

なお、電気光学変調装置としては、その画像形成領域の平面形状が「縦寸法:横寸法=3:4の長方形のもの」及び「縦寸法:横寸法=9:16の長方形のもの」が広く用いられているため、本発明のプロジェクタにおける第1レンズアレイの各小レンズの平面形状としては、例えば、「縦寸法:横寸法=3:8の長方形のもの」、「縦寸法:横寸法=9:32の長方形のもの」、「縦寸法:横寸法=1:4の長方形のもの」などを好ましく用いることができる。   As the electro-optic modulation device, the planar shape of the image forming area is widely “vertical dimension: horizontal dimension = 3: 4 rectangular” and “vertical dimension: horizontal dimension = 9: 16 rectangular”. Therefore, as the planar shape of each small lens of the first lens array in the projector of the present invention, for example, “vertical dimension: horizontal dimension = 3: 8 rectangular shape”, “vertical dimension: horizontal dimension = “A rectangular shape of 9:32”, “a vertical size: a rectangular size of 1: 4”, and the like can be preferably used.

本発明のプロジェクタにおいては、前記楕円面リフレクタは、前記発光部から射出される光が前記補助ミラーで反射されずに通過すると仮定した場合に、前記通過する光を反射するために要する反射凹面の部分が削除された形状を有することが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, it is assumed that the ellipsoidal reflector has a reflective concave surface required for reflecting the light passing therethrough when it is assumed that the light emitted from the light emitting unit passes without being reflected by the auxiliary mirror. It is preferable that the portion has a deleted shape.

本発明のプロジェクタにおいては、前記第1レンズアレイの複数の小レンズは、前記照明光束の中心軸に垂直な面内であって前記他方方向に沿った長さが前記一方方向に沿った長さよりも短い略矩形の領域内に配列されており、前記照明装置から射出される照明光束の断面の形状は、前記第1レンズアレイの複数の小レンズが配列された略矩形の領域の形状と略一致しており、前記補助ミラーは、前記他方方向に長手方向を有する形状であることが好ましい。
本発明のプロジェクタにおいては、前記楕円面リフレクタは、前記一方方向に長手方向を有する形状であることが好ましい。
In the projector according to the aspect of the invention, the plurality of small lenses of the first lens array may be longer than the length along the one direction in the plane perpendicular to the central axis of the illumination light beam and along the other direction. Are arranged in a short, substantially rectangular region, and the shape of the cross section of the illumination light beam emitted from the illumination device is substantially the same as the shape of the substantially rectangular region in which the plurality of small lenses of the first lens array are arranged. It is preferable that the auxiliary mirror has a shape having a longitudinal direction in the other direction.
In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the ellipsoidal reflector has a shape having a longitudinal direction in the one direction.

このように構成することにより、複数の小レンズが配列された領域に効率的に照明光束を入射できると伴に、楕円面リフレクタの他方方向に沿った寸法を短くすることができるので、装置全体のさらなる小型化を図ることができる。   With this configuration, the illumination light beam can be efficiently incident on the area where the plurality of small lenses are arranged, and the dimension along the other direction of the ellipsoidal reflector can be shortened. Further downsizing can be achieved.

また、本発明のプロジェクタにおいては、前記第1レンズアレイの光入射面上の照明光束の断面における、前記他方方向に沿った長さの前記一方方向に沿った長さに対する比率は、30%〜80%であることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the ratio of the length along the other direction to the length along the one direction in the section of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array may be 30% to 30%. 80% is preferable.

この比率が30%未満である場合には、楕円面リフレクタから射出される照明光束の光利用効率を維持するのが容易ではなくなるとともに、第1レンズアレイにおける小レンズの行数を確保することができなくなり、電気光学変調装置上での光強度分布を均一にすることが容易ではなくなる。一方、この比率が80%を超える場合には、装置を小型化することができるという効果が小さくなる。これらの観点からいえば、上記比率が40%〜70%であることがさらに好ましい。   When this ratio is less than 30%, it is not easy to maintain the light use efficiency of the illumination light beam emitted from the ellipsoidal reflector, and the number of small lenses in the first lens array can be secured. It becomes impossible to make the light intensity distribution on the electro-optic modulation device uniform. On the other hand, when this ratio exceeds 80%, the effect that the apparatus can be reduced in size becomes small. From these viewpoints, the ratio is more preferably 40% to 70%.

また、本発明のプロジェクタにおいては、前記第1レンズアレイにおける前記複数の小レンズは、前記一方方向に沿って4列に配列されていることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the plurality of small lenses in the first lens array are arranged in four rows along the one direction.

このように構成することにより、第1レンズアレイにおける小レンズが一方方向に沿って4列に配列されているため、電気光学変調装置の被照明領域における光強度分布をある程度均一化することができる。また、第1レンズアレイにおける小レンズが一方方向に沿って4列に配列されているため、小レンズの大きさをある程度以上の大きさにすることができる。このため、第1レンズアレイにおける小レンズの他方方向に沿った辺の長さが極端に短くなることがなくなる。その結果、第1レンズアレイの各小レンズから射出される部分光束が、対応する第2レンズアレイに良好に呑み込まれるようになり、良好な光利用効率が得られる。   With this configuration, since the small lenses in the first lens array are arranged in four rows along one direction, the light intensity distribution in the illuminated area of the electro-optic modulation device can be made uniform to some extent. . In addition, since the small lenses in the first lens array are arranged in four rows along one direction, the size of the small lenses can be made a certain size or more. For this reason, the length of the side along the other direction of the small lens in the first lens array is not extremely shortened. As a result, the partial light beams emitted from the respective small lenses of the first lens array can be satisfactorily swallowed by the corresponding second lens array, and good light utilization efficiency can be obtained.

また、本発明のプロジェクタにおいては、前記第1レンズアレイにおける前記複数の小レンズは、前記他方方向に沿って8行〜10行に配列されていることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the plurality of small lenses in the first lens array are arranged in 8 to 10 rows along the other direction.

このように構成することにより、第1レンズアレイにおける小レンズの他方方向に沿った辺の長さが極端に短くなることがなくなるため、第1レンズアレイの各小レンズから射出される部分光束が、対応する第2レンズアレイに良好に呑み込まれるようになり、良好な光利用効率が得られる。   With this configuration, the length of the side along the other direction of the small lens in the first lens array is not extremely shortened, so that the partial light flux emitted from each small lens of the first lens array , The corresponding second lens array can be satisfactorily swallowed, and good light utilization efficiency can be obtained.

また、本発明のプロジェクタにおいては、前記第1レンズアレイは、前記楕円面リフレクタの第2焦点より楕円面リフレクタ側に光入射面を有し、この光入射面上で前記光源装置から射出される照明光束の光量が全体にわたって分布するような位置に配置されていることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the first lens array has a light incident surface closer to the ellipsoidal reflector than the second focal point of the ellipsoidal reflector, and is emitted from the light source device on the light incident surface. It is preferable that the illumination light beam is disposed at a position where the light quantity of the illumination light beam is distributed throughout.

このように構成することにより、第1レンズアレイの光入射面に光源装置から射出される照明光束の光量が全体にわたって分布する。したがって、小レンズを4列に配列することによりレンズ密度の低い第1レンズアレイとしたとしても、電気光学変調装置の被照明領域上での面内光強度分布特性を低下させることがなく、第1レンズアレイにおける製造加工の簡素化及びコストの低廉化を図ることができる。   With this configuration, the amount of illumination light beam emitted from the light source device is distributed over the entire light incident surface of the first lens array. Therefore, even if the first lens array having a low lens density is arranged by arranging the small lenses in four rows, the in-plane light intensity distribution characteristic on the illuminated area of the electro-optic modulation device is not lowered, and the first lens array is reduced. Simplification of manufacturing process and cost reduction in one lens array can be achieved.

この場合、第1レンズアレイの光入射面中央部において入射光強度の極端に小さい領域(影の領域)が存在しないような位置に第1レンズアレイを配置することが好ましい。このように構成することにより、第1レンズアレイの光入射領域上で光源装置から射出される照明光束の光量が全体にわたって分布するようになる。   In this case, it is preferable to arrange the first lens array at a position where there is no region (shadow region) with extremely small incident light intensity in the center of the light incident surface of the first lens array. With this configuration, the amount of illumination light beam emitted from the light source device is distributed over the entire light incident area of the first lens array.

また、本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記照明装置から射出される照明光束を複数の色光に分離するための色分離光学系をさらに備え、前記電気光学変調装置として、前記色分離光学系から射出される複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置が設けられていることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the projector may further include a color separation optical system for separating an illumination light beam emitted from the illumination device into a plurality of color lights between the illumination device and the electro-optic modulation device, It is preferable that a plurality of electro-optic modulators that modulate a plurality of color lights emitted from the color separation optical system according to image information corresponding to each color light are provided as the electro-optic modulator.

このように構成することにより、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを、画像品質の優れた(例えば3板式の)フルカラープロジェクタとすることができるようになる。   With this configuration, a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display can be obtained is a full-color projector with excellent image quality (for example, a three-plate type). Will be able to.

また、本発明のプロジェクタにおいては、前記走査手段は、前記照明装置と前記色分離光学系との間の、前記電気光学変調装置と略共役の位置に配置され、照明光軸に垂直な回転軸を有する回転プリズムを含み、前記回転プリズムは、その回転によって、前記電気光学変調装置上で光照射領域と光非照射領域とが前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して順次スクロールされるように構成されていることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the scanning unit may be disposed between the illumination device and the color separation optical system at a position substantially conjugate with the electro-optic modulation device, and may be a rotation axis perpendicular to the illumination optical axis. The rotating prism sequentially scrolls the light irradiation area and the light non-irradiation area on the electro-optic modulation device in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulation device. It is preferable that it is comprised.

このように構成することにより、フルカラープロジェクタにおける各電気光学変調装置の画像形成領域において、光照射領域及び光非照射領域の円滑なスクロール動作が実現できるようになる。   With this configuration, it is possible to realize a smooth scroll operation of the light irradiation region and the light non-irradiation region in the image forming region of each electro-optic modulation device in the full color projector.

以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。   The projector of the present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.

〔実施形態1〕
図1は、実施形態1に係るプロジェクタを説明するために示す図である。図1(a)は実施形態1に係るプロジェクタの光学系を上面から見た図であり、図1(b)は光学系を側面から見た図であり、図1(c)は実施形態1に係るプロジェクタにおける照明装置を説明するために示す図である。
なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1(a)における照明光軸方向)、x軸方向(図1(a)における紙面に平行かつz軸に直交する方向)及びy軸方向(図1(a)における紙面に垂直かつz軸に直交する方向)とする。
Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram for explaining the projector according to the first embodiment. 1A is a view of the optical system of the projector according to the first embodiment as viewed from above, FIG. 1B is a view of the optical system as viewed from the side, and FIG. It is a figure shown in order to demonstrate the illuminating device in the projector which concerns on.
In the following description, the three directions orthogonal to each other are the z-axis direction (illumination optical axis direction in FIG. 1A) and the x-axis direction (parallel to the paper surface in FIG. 1A and orthogonal to the z-axis). Direction) and the y-axis direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1A and perpendicular to the z-axis).

実施形態1に係るプロジェクタ1000は、図1(a)及び図1(b)に示すように、照明装置100と、照明装置100からの照明光束を赤、緑及び青の3つの色光に分離する色分離光学系200と、色分離光学系200で分離された3つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての3つの液晶装置400R,400G,400Bと、これら3つの液晶装置400R,400G,400Bによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム500と、クロスダイクロイックプリズム500によって合成された光をスクリーンSCR等の投写面に投写する投写光学系600とを備えたプロジェクタである。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the projector 1000 according to the first embodiment separates the illumination device 100 and the illumination light flux from the illumination device 100 into three color lights of red, green, and blue. Color separation optical system 200, three liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B as electro-optic modulation devices that modulate each of the three color lights separated by color separation optical system 200 according to image information, and these three liquid crystals The projector includes a cross dichroic prism 500 that combines color lights modulated by the devices 400R, 400G, and 400B, and a projection optical system 600 that projects the light combined by the cross dichroic prism 500 onto a projection surface such as a screen SCR. .

照明装置100は、図1(a)及び図1(b)に示すように、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置110、光源装置110から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズ122(図3参照。)を有する第1レンズアレイ120、第1レンズアレイ120の複数の小レンズ122に対応する複数の小レンズ132(図示せず。)を有する第2レンズアレイ130、照明光束を略1種類の直線偏光に変換するための偏光変換素子140及びこの偏光変換素子140から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ150を有している。   As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the illumination device 100 emits a plurality of illumination light beams emitted from the light source device 110 that emits a substantially parallel illumination light beam toward the illuminated region side, and the light source device 110. A first lens array 120 having a plurality of small lenses 122 (see FIG. 3) for splitting into partial light beams, and a plurality of small lenses 132 (not shown) corresponding to the plurality of small lenses 122 of the first lens array 120. ), A polarization conversion element 140 for converting the illumination light beam into substantially one type of linearly polarized light, and a superimposition for superimposing the partial light beams emitted from the polarization conversion element 140 in the illuminated region. A lens 150 is included.

光源装置110は、図1(a)及び図1(b)に示すように、楕円面リフレクタ114と、楕円面リフレクタ114の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管112と、楕円面リフレクタ114で反射される集束光を略平行な光に変換する平行化レンズ118とを有している。発光管112には、発光管112から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ114に向けて反射する反射手段としての補助ミラー116が設けられている。
光源装置110は照明光軸100axを中心軸とする照明光束が射出される。
第1レンズアレイ120は、照明光軸100axに垂直な面内に配列された複数の小レンズ122を備え、光源装置110から射出された照明光束を複数の小レンズに応じた複数の部分光束に分割する。
第2レンズアレイ130は、照明光軸100axに垂直な面内に配列された複数の小レンズ132を備える。小レンズ132は第1レンズアレイで分割された部分光束にそれぞれ対応しており、各部分光束が偏光変換素子140の偏光分離面に入射するように集光させる。
偏光変換素子140は、照明光束に含まれる2つの偏光成分のうち第1の偏光成分に係る照明光束をそのまま透過し第2の偏光成分に係る照明光束を照明光軸100axに垂直な方向に反射する偏光分離面と、第2の偏光成分を照明光軸に平行な方向に反射する反射面と、第1の偏光成分と第2の偏光成分のうち一方を他方に変換する位相差板とを備えている。第2レンズアレイ130から射出された部分光束は偏光変換素子140によって略1種類の直線偏光に変換される。このため、この偏光変換素子140の作用により照明光束を一方の偏光軸を有する偏光光に変換することができるようになるので、実施形態1に係るプロジェクタ1000の液晶装置400R,400G,400Bのように、電気光学変調装置として液晶装置等のように偏光光を利用するタイプの電気光学変調装置を用いる場合に適した照明光束となる。
重畳レンズ150は、偏光変換素子140から射出された複数の部分光束を回転プリズム770の回転軸772を含む照明光軸100axに垂直な面内付近に重畳させる光学素子である。
回転プリズム770は、回転軸772を軸に回転することで、入射した照明光束の回転軸772付近の照明光軸100axに垂直な面内の通過位置を移動させ、これにより、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域上での、照明領域と非照明領域とをスクロールさせる。
なお、光源装置110の楕円面リフレクタ114及び補助ミラー116と、第1レンズアレイ120と、回転プリズム770とについての詳細は後述する。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the light source device 110 includes an ellipsoidal reflector 114, an arc tube 112 having a light emission center near the first focal point of the ellipsoidal reflector 114, and the ellipsoidal reflector 114. And a collimating lens 118 for converting the focused light reflected by the light into substantially parallel light. The arc tube 112 is provided with an auxiliary mirror 116 as a reflecting means for reflecting the light emitted from the arc tube 112 toward the illuminated area toward the ellipsoidal reflector 114.
The light source device 110 emits an illumination light beam having the illumination optical axis 100ax as a central axis.
The first lens array 120 includes a plurality of small lenses 122 arranged in a plane perpendicular to the illumination optical axis 100ax, and the illumination light beam emitted from the light source device 110 is converted into a plurality of partial light beams according to the plurality of small lenses. To divide.
The second lens array 130 includes a plurality of small lenses 132 arranged in a plane perpendicular to the illumination optical axis 100ax. The small lenses 132 respectively correspond to the partial light beams divided by the first lens array, and each partial light beam is condensed so as to enter the polarization separation surface of the polarization conversion element 140.
The polarization conversion element 140 transmits the illumination light beam related to the first polarization component of the two polarization components included in the illumination light beam as it is, and reflects the illumination light beam related to the second polarization component in a direction perpendicular to the illumination optical axis 100ax. A polarization separation surface for reflecting, a reflection surface for reflecting the second polarization component in a direction parallel to the illumination optical axis, and a retardation plate for converting one of the first polarization component and the second polarization component into the other. I have. The partial light beam emitted from the second lens array 130 is converted into substantially one type of linearly polarized light by the polarization conversion element 140. For this reason, since the illumination light beam can be converted into polarized light having one polarization axis by the action of the polarization conversion element 140, as in the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B of the projector 1000 according to the first embodiment. In addition, the illumination light beam is suitable when an electro-optic modulation device of a type using polarized light such as a liquid crystal device is used as the electro-optic modulation device.
The superimposing lens 150 is an optical element that superimposes a plurality of partial light beams emitted from the polarization conversion element 140 in the vicinity of an in-plane perpendicular to the illumination optical axis 100ax including the rotation axis 772 of the rotating prism 770.
The rotation prism 770 rotates about the rotation axis 772 to move the passing position of the incident illumination light beam in the plane perpendicular to the illumination optical axis 100ax near the rotation axis 772, and thereby the liquid crystal devices 400R and 400G. , 400B, the illumination area and the non-illumination area are scrolled.
Details of the ellipsoidal reflector 114 and the auxiliary mirror 116, the first lens array 120, and the rotating prism 770 of the light source device 110 will be described later.

回転プリズム770を射出した照明光束は色分離光学系200に入射する。
色分離光学系200としては、図1(a)及び図1(b)に示すように、照明装置100から液晶装置400R,400G,400Bまでの光路長が等しい等光路光学系を用いている。
色分離光学系200は、図1(a)に示すように、ダイクロイックミラー720,724と、反射ミラー722,726,728,730,732と、リレーレンズ752,736,756と、フィールドレンズ758,760,762とを有している。
リレーレンズ752,736,756は、回転プリズム770から射出された照明光束を液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域に結像させる光学素子である。フィールドレンズ758,760,762は、各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。
ダイクロイックミラー720は、回転プリズム770から射出される光のうち赤色光成分と緑色光成分とを透過させるとともに、青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー720で反射された青色光成分は、反射ミラー728,730,732で反射され、青色光用の液晶装置400Bに達する。一方、ダイクロイックミラー720を透過した赤色光成分及び緑色光成分は、反射ミラー722で反射されダイクロイックミラー724に入射する。ダイクロイックミラー724では、赤色光成分は透過され、緑色光成分は反射される。ダイクロイックミラー724で透過された赤色光成分は、反射ミラー726で反射されて、赤色光用の液晶装置400Rに達する。また、ダイクロイックミラー724で反射された緑色光成分は、さらに反射ミラー728で反射されて、緑色光用の液晶装置400Gに達する。
The illumination light beam emitted from the rotating prism 770 enters the color separation optical system 200.
As the color separation optical system 200, as shown in FIGS. 1A and 1B, an equal optical path optical system having the same optical path length from the illumination device 100 to the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B is used.
As shown in FIG. 1A, the color separation optical system 200 includes dichroic mirrors 720 and 724, reflection mirrors 722, 726, 728, 730, and 732, relay lenses 752, 736, 756, a field lens 758, 760, 762.
The relay lenses 752, 736, and 756 are optical elements that cause the illumination light beam emitted from the rotating prism 770 to form an image on the image forming areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. Field lenses 758, 760, and 762 are provided to convert each partial light beam into a light beam substantially parallel to each principal ray.
The dichroic mirror 720 transmits the red light component and the green light component of the light emitted from the rotating prism 770 and reflects the blue light component. The blue light component reflected by the dichroic mirror 720 is reflected by the reflection mirrors 728, 730, and 732, and reaches the blue light liquid crystal device 400B. On the other hand, the red light component and the green light component transmitted through the dichroic mirror 720 are reflected by the reflection mirror 722 and enter the dichroic mirror 724. In the dichroic mirror 724, the red light component is transmitted and the green light component is reflected. The red light component transmitted by the dichroic mirror 724 is reflected by the reflection mirror 726 and reaches the liquid crystal device 400R for red light. The green light component reflected by the dichroic mirror 724 is further reflected by the reflection mirror 728 and reaches the green light liquid crystal device 400G.

液晶装置400R,400G,400Bは、照明光束を画像情報に応じて変調して各色光毎の画像を形成するものであり、照明装置100の照明対象となる。なお、図示を省略したが、フィールドレンズ244,246,248と各液晶装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置400R,400G,400B及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
液晶装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶装置400R,400G,400Bとしては、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=9:16の長方形」の平面形状を有するワイドビジョン用の液晶装置を用いている。
The liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B modulate an illumination light beam according to image information to form an image for each color light, and are illumination targets of the illumination device 100. Although not shown, incident side polarizing plates are interposed between the field lenses 244, 246, 248 and the liquid crystal devices 400R, 400G, 400B, respectively, and are crossed with the liquid crystal devices 400R, 400G, 400B. Between the dichroic prism 500, an exit side polarizing plate is interposed. The incident-side polarizing plate, the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B and the exit-side polarizing plate modulate light of each color light incident thereon.
The liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B are a pair of transparent glass substrates in which a liquid crystal that is an electro-optical material is hermetically sealed. For example, incident side polarization is performed according to a given image signal using a polysilicon TFT as a switching element. The polarization direction of one type of linearly polarized light emitted from the plate is modulated.
As the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B, a wide vision liquid crystal device having a planar shape of “longitudinal dimension along the y-axis direction: lateral dimension along the x-axis direction = 9: 16 rectangle” is used. .

クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成して、カラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
The cross dichroic prism 500 is an optical element that forms a color image by synthesizing optical images modulated for the respective color lights emitted from the emission-side polarizing plate. The cross dichroic prism 500 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed on a substantially X-shaped interface in which the right-angle prisms are bonded together. The dielectric multilayer film formed at one of the substantially X-shaped interfaces reflects red light, and the dielectric multilayer film formed at the other interface reflects blue light. By these dielectric multilayer films, the red light and the blue light are bent and aligned with the traveling direction of the green light, so that the three color lights are synthesized.
The color image emitted from the cross dichroic prism 500 is enlarged and projected by the projection optical system 600 to form a large screen image on the screen SCR.

以下、実施形態1に係るプロジェクタ1000における楕円面リフレクタ114,補助ミラー116、第1レンズアレイ120及び回転プリズム770について詳細に説明する。   Hereinafter, the ellipsoidal reflector 114, the auxiliary mirror 116, the first lens array 120, and the rotating prism 770 in the projector 1000 according to the first embodiment will be described in detail.

1.第1レンズアレイ
図3(a)〜図3(c)は、実施形態1における第1レンズアレイ120の構造を説明するために示す図である。図3(a)は第1レンズアレイ120をz軸方向に沿った方向から見た図であり、図3(b)はy軸方向に沿った方向から見た図であり、図3(c)はx軸方向に沿った方向から見た図である。図4(a)〜図4(b)は、照明光束の断面における光強度分布を等高線で示す図である。図4(a)は第1レンズアレイ120の光入射面における照明光束の光強度分布を示す図である。図4(b)は液晶装置400R(400G及び400Bにおいても同様)の画像形成領域上における照明光束の光強度分布を示す図である。
1. First Lens Array FIGS. 3A to 3C are views for explaining the structure of the first lens array 120 in the first embodiment. 3A is a view of the first lens array 120 as viewed from the direction along the z-axis direction, and FIG. 3B is a view as viewed from the direction along the y-axis direction. ) Is a view from the direction along the x-axis direction. FIG. 4A to FIG. 4B are diagrams showing the light intensity distribution in the cross section of the illumination light beam by contour lines. FIG. 4A is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array 120. FIG. 4B is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the image forming area of the liquid crystal device 400R (the same applies to 400G and 400B).

第1レンズアレイ120は、図3に示すように、光源装置110(図1参照。)から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズ122と、複数の小レンズ122を取り囲むように設けられた非レンズ領域124とを有している。
第1レンズアレイ120における各小レンズ122は、図3(a)に示すように、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の平面形状を有している。このため、第1レンズアレイ120は、照明装置100から射出される照明光束を、各液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域におけるx軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、y軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部(約半分)を照明するような断面形状を有する複数の部分光束へと光束の形状を変形させることができる。すなわち、第1レンズアレイ120の各小レンズ122の平面形状は、各液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域における照明領域の形状と略相似形をなすように設定されている。
そして、第1レンズアレイ120から射出された複数の部分光束は、第2レンズアレイ130と重畳レンズ150とによって重畳されて、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の領域を照明する。
As shown in FIG. 3, the first lens array 120 includes a plurality of small lenses 122 for dividing an illumination light beam emitted from the light source device 110 (see FIG. 1) into a plurality of partial light beams, and a plurality of small lenses. And a non-lens region 124 provided so as to surround 122.
As shown in FIG. 3A, each small lens 122 in the first lens array 120 has a planar shape of “vertical dimension along the y-axis direction: lateral dimension along the x-axis direction = 1: 4 rectangle”. have. For this reason, the first lens array 120 illuminates the illumination light beam emitted from the illumination device 100 over the entire image formation region in the lateral direction along the x-axis direction in the image formation regions of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. In the longitudinal direction along the y-axis direction, the shape of the light beam can be transformed into a plurality of partial light beams having a cross-sectional shape that illuminates a part (about half) of the image forming region. That is, the planar shape of each small lens 122 of the first lens array 120 is set to be substantially similar to the shape of the illumination area in the image forming area of each liquid crystal device 400R, 400G, 400B.
Then, the plurality of partial light beams emitted from the first lens array 120 are superimposed by the second lens array 130 and the superimposing lens 150, and are expressed as “longitudinal dimension along the y-axis direction: lateral dimension along the x-axis direction”. = 1: 4 rectangle ”is illuminated.

複数の小レンズ122の配列について詳しく説明する。
照明領域をより均一に照明するためには、光源装置100からの照明光束をより多くの数の部分光束に分割し照明領域に重畳することが望ましい。しかし、第1レンズアレイ120の各小レンズ122によって分割された部分光束が形成する光源像が第2レンズアレイ130上で重ならないように光源像のピッチを確保しなくてはならないので、第2レンズアレイ130以降の光学系のサイズが大きくなりすぎないように光源像の数は制限され、すなわち、小レンズ122の数は制限される。光源像が重なりあっていると、第1レンズアレイで分割された部分光束にそれぞれ対応している第2レンズアレイ130の小レンズに、対応していない部分光束が入射することとなり、該対応していない部分光束は照明領域に有効に重畳されない。
「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の平面形状を有する小レンズ122をx軸方向を列としy軸方向を行として配列させた場合、小レンズ122に応じた数に分割された部分光束が形成する光源像のピッチは、列方向にくらべて行方向が狭くなる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、第1レンズアレイ120における複数の小レンズ122は、図3に示すように、x軸方向に沿って4列に配列されている。このため、複数の部分光束の数を充分確保できるから、図4(b)に示すように、液晶装置400R,400G,400Bの被照明領域における光強度分布をある程度均一化することができる。また、第1レンズアレイ120における複数の小レンズ122がx軸方向に沿って4列に配列されているため、第1レンズアレイ120の各小レンズ122から射出される部分光束が、対応する第2レンズアレイ130に良好に呑み込まれるように、小レンズ122の大きさを確保することができる。このため、光源装置110から射出された光に対する照明領域を照明する光について、良好な光利用効率が得られる。
The arrangement of the plurality of small lenses 122 will be described in detail.
In order to illuminate the illumination area more uniformly, it is desirable to divide the illumination light beam from the light source device 100 into a larger number of partial light beams and superimpose them on the illumination area. However, since the light source image pitch must be ensured so that the light source images formed by the partial light beams divided by the small lenses 122 of the first lens array 120 do not overlap on the second lens array 130, the second The number of light source images is limited so that the size of the optical system after the lens array 130 does not become too large, that is, the number of small lenses 122 is limited. If the light source images overlap, a partial light beam that does not correspond to the small lenses of the second lens array 130 that respectively correspond to the partial light beams divided by the first lens array will be incident. Non-partial light fluxes are not effectively superimposed on the illumination area.
When small lenses 122 having a planar shape of “vertical dimension along the y-axis direction: rectangular dimension along the x-axis direction = 1: 4” are arranged with the x-axis direction as a column and the y-axis direction as a row The pitch of the light source images formed by the partial light beams divided into the numbers corresponding to the small lenses 122 is narrower in the row direction than in the column direction.
In the projector 1000 according to the first embodiment, the plurality of small lenses 122 in the first lens array 120 are arranged in four rows along the x-axis direction, as shown in FIG. For this reason, a sufficient number of partial light beams can be secured, so that the light intensity distribution in the illuminated areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B can be made uniform to some extent as shown in FIG. In addition, since the plurality of small lenses 122 in the first lens array 120 are arranged in four rows along the x-axis direction, the partial light beams emitted from the small lenses 122 of the first lens array 120 correspond to the corresponding first lenses. The size of the small lens 122 can be ensured so that the two-lens array 130 is satisfactorily swallowed. For this reason, favorable light utilization efficiency is obtained for the light that illuminates the illumination area with respect to the light emitted from the light source device 110.

実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、第1レンズアレイ120における複数の小レンズ122は、図3に示すように、y軸方向に沿って10行に配列されている。このため、第1レンズアレイ120の各小レンズ122から射出される部分光束が、対応する第2レンズアレイ130に良好に呑み込まれるように、小レンズ122の大きさを確保することができる。光源装置110から射出された光に対する照明領域を照明する光について、良好な光利用効率が得られる。   In the projector 1000 according to the first embodiment, the plurality of small lenses 122 in the first lens array 120 are arranged in 10 rows along the y-axis direction, as shown in FIG. For this reason, the size of the small lens 122 can be ensured so that the partial light beams emitted from the small lenses 122 of the first lens array 120 are satisfactorily swallowed by the corresponding second lens array 130. Good light utilization efficiency can be obtained for the light that illuminates the illumination area with respect to the light emitted from the light source device 110.

実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、x軸方向に沿った横方向の長さに対するy軸方向に沿った縦方向の長さの比が、図4(a)に示すように、横方向の長さ:縦方向の長さ=8:5である領域内に第1レンズアレイ120の複数の小レンズ122が配列されている。すなわち、x軸方向に沿った横方向の長さに対するy軸方向に沿った縦方向の長さの比率は、約63%となる矩形の領域内に複数の小レンズ122は配列されている。
このため、x軸方向に沿った横方向の長さに対するy軸方向に沿った縦方向の長さの比率が30%以上であることより、楕円面リフレクタ114から射出される照明光束の光利用効率を維持できる。
本実施形態によれば、第1レンズアレイ120の各小レンズ122から射出される部分光束が、対応する第2レンズアレイ130に良好に呑み込まれるように、小レンズ122の大きさを確保し且つ、第1レンズアレイ120における小レンズ122の行数および列数を確保し複数の部分光束に分割することができるので、液晶装置400R,400G,400B上での光強度分布を均一にすることが可能となる。また、x軸方向に沿った横方向の長さに対するy軸方向に沿った縦方向の長さの比率が80%以下であることより、装置を小型化することができる。
In the projector 1000 according to the first embodiment, the ratio of the length in the vertical direction along the y-axis direction to the length in the horizontal direction along the x-axis direction is as shown in FIG. A plurality of small lenses 122 of the first lens array 120 are arranged in a region where length: length in the vertical direction = 8: 5. That is, the plurality of small lenses 122 are arranged in a rectangular region in which the ratio of the length in the vertical direction along the y-axis direction to the length in the horizontal direction along the x-axis direction is about 63%.
For this reason, since the ratio of the length in the vertical direction along the y-axis direction to the length in the horizontal direction along the x-axis direction is 30% or more, the light utilization of the illumination light beam emitted from the ellipsoidal reflector 114 is used. Efficiency can be maintained.
According to this embodiment, the size of the small lens 122 is ensured so that the partial light beams emitted from the small lenses 122 of the first lens array 120 are satisfactorily swallowed by the corresponding second lens array 130. Since the number of rows and columns of the small lenses 122 in the first lens array 120 can be ensured and divided into a plurality of partial light beams, the light intensity distribution on the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B can be made uniform. It becomes possible. Further, since the ratio of the length in the vertical direction along the y-axis direction to the length in the horizontal direction along the x-axis direction is 80% or less, the apparatus can be miniaturized.

実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、第1レンズアレイ120は、楕円面リフレクタ114の第2焦点より楕円面リフレクタ114側に光入射面を有し、この光入射面上で光源装置110から射出される照明光束の光量が全体にわたって分布するような位置に配置されている。このため、第1レンズアレイ120の光入射面に光源装置110から射出される照明光束の光量が全体にわたって分布する。したがって、小レンズ122を4列に配列することによりレンズ密度の低い第1レンズアレイ120としたとしても、液晶装置400R,400G,400Bの被照明領域上での面内光強度分布特性を低下させることがなく、第1レンズアレイ120における製造加工の簡素化及びコストの低廉化を図ることができる。   In the projector 1000 according to the first embodiment, the first lens array 120 has a light incident surface closer to the ellipsoidal reflector 114 than the second focal point of the ellipsoidal reflector 114, and is emitted from the light source device 110 on the light incident surface. It arrange | positions in the position where the light quantity of the illumination light beam to distribute is distributed over the whole. For this reason, the light quantity of the illumination light beam emitted from the light source device 110 is distributed over the entire light incident surface of the first lens array 120. Therefore, even if the small lenses 122 are arranged in four rows to form the first lens array 120 having a low lens density, the in-plane light intensity distribution characteristics on the illuminated areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B are reduced. Therefore, the manufacturing process in the first lens array 120 can be simplified and the cost can be reduced.

この場合、第1レンズアレイ120の光入射面中央部において入射光強度の極端に小さい領域(発光管の影の領域)が存在しないような位置に第1レンズアレイ120を配置することが好ましい。このように構成することにより、第1レンズアレイ120の光入射領域上で光源装置110から射出される照明光束の光量が全体にわたって分布するようになる。   In this case, it is preferable that the first lens array 120 is arranged at a position where there is no extremely small region of incident light intensity (shadow region of the arc tube) at the center of the light incident surface of the first lens array 120. With this configuration, the amount of illumination light beam emitted from the light source device 110 on the light incident area of the first lens array 120 is distributed over the entire area.

2.楕円面リフレクタ及び補助ミラー
図2は、実施形態1における楕円面リフレクタ114及び補助ミラー116の形状を説明するために示す図である。図2(a)は平面図であり、図2(b)は側面図であり、図2(c)は被照明領域側から見た図であり、図2(d)は斜視図である。
発光管112は、発光中心を有する発光部と、該発光部の両端から伸びる一対の封止部とからなる。
楕円面リフレクタ114は、第1焦点と第2焦点とを有する回転楕円面からなる反射凹面を有する。楕円面リフレクタ114の第1焦点と発光管112の発光中心とが略一致するように、発光管112の一方の封止部に楕円面リフレクタ114は取り付けられている。楕円面リフレクタ114は、発光管112の発光部から射出される光を反射して、楕円面リフレクタ114の第2焦点にむけて集束させる。
補助ミラー116は、球面形状からなる反射凹面を有する。補助ミラー116の曲率中心と発光管112の発光中心とが略一致するように、発光管112の他方の封止部に補助ミラー116は取り付けられている。補助ミラー116は、発光管112の発光部から射出された被照明領域側(楕円面リフレクタ114とは反対側)に射出される光を楕円面リフレクタ114へ反射する。言い換えると、補助ミラー116は発光管112の発光部から被照明領域側に射出される光を発光管112の発光部に反射することによって、補助ミラー116によって反射された光は発光管112を介して楕円面リフレクタ114へと向かい、楕円面リフレクタ114によって楕円面リフレクタ114の第2焦点へと集束される。
2. Ellipsoidal Reflector and Auxiliary Mirror FIG. 2 is a diagram for explaining the shapes of the ellipsoidal reflector 114 and the auxiliary mirror 116 in the first embodiment. 2 (a) is a plan view, FIG. 2 (b) is a side view, FIG. 2 (c) is a view seen from the illuminated region side, and FIG. 2 (d) is a perspective view.
The arc tube 112 includes a light emitting part having a light emission center and a pair of sealing parts extending from both ends of the light emitting part.
The ellipsoidal reflector 114 has a reflecting concave surface that is a spheroidal surface having a first focal point and a second focal point. The ellipsoidal reflector 114 is attached to one sealing portion of the arc tube 112 so that the first focal point of the ellipsoidal reflector 114 and the emission center of the arc tube 112 substantially coincide. The ellipsoidal reflector 114 reflects the light emitted from the light emitting portion of the arc tube 112 and focuses it toward the second focal point of the ellipsoidal reflector 114.
The auxiliary mirror 116 has a reflective concave surface having a spherical shape. The auxiliary mirror 116 is attached to the other sealing portion of the arc tube 112 so that the center of curvature of the auxiliary mirror 116 and the emission center of the arc tube 112 substantially coincide. The auxiliary mirror 116 reflects the light emitted from the light emitting portion of the arc tube 112 toward the illuminated area (the side opposite to the ellipsoidal reflector 114) to the ellipsoidal reflector 114. In other words, the auxiliary mirror 116 reflects the light emitted from the light emitting portion of the arc tube 112 toward the illuminated area to the light emitting portion of the arc tube 112, so that the light reflected by the auxiliary mirror 116 passes through the arc tube 112. The ellipsoidal reflector 114 is focused on the second focal point of the ellipsoidal reflector 114.

補助ミラー116は、図1及び図2に示すように、第1レンズアレイ120の光入射面上の照明光束の断面における、y軸方向に沿った長さがx軸方向に沿った長さよりも短くなるように、反射凹面の一部が削除された形状を有している。
すなわち、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」小レンズ122が、照明光束の中心軸である照明光束100axに垂直な面内において横方向の長さ:縦方向の長さ=8:5となるような矩形領域内に配列されている場合、補助ミラー116は縦方向に長手方向を有する。これにより、補助ミラー116は照明光束を縦方向に圧縮するように作用する。
従って、楕円面リフレクタ114で反射される照明光束の断面形状が、x軸方向に沿った横方向に比べてy軸方向に沿った縦方向が小さい形状となる。
このため、楕円面リフレクタ114で反射される照明光束の断面形状は、第1レンズアレイ120における各小レンズ122が配列された横方向の長さ:縦方向の長さ=8:5となるような矩形領域と適合性のよいものとなり、光源装置100から射出された光を無駄なく利用することが可能となる。
また、平行化レンズ118、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130、偏光変換素子140、重畳レンズ150をはじめとする後段の各光学要素におけるy軸方向に沿った縦寸法を短くすることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the auxiliary mirror 116 has a length along the y-axis direction in the section of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array 120 that is longer than the length along the x-axis direction. A part of the reflective concave surface is deleted so as to be shorter.
In other words, the “longitudinal dimension along the y-axis direction: the lateral dimension along the x-axis direction = 1: 4 rectangle” the small lens 122 is lateral in the plane perpendicular to the illumination light beam 100ax that is the central axis of the illumination light beam. Length: length in the vertical direction = 8: 5, the auxiliary mirror 116 has a longitudinal direction in the vertical direction. Thereby, the auxiliary mirror 116 acts to compress the illumination light beam in the vertical direction.
Therefore, the cross-sectional shape of the illumination light beam reflected by the ellipsoidal reflector 114 is smaller in the vertical direction along the y-axis direction than in the horizontal direction along the x-axis direction.
For this reason, the cross-sectional shape of the illumination light beam reflected by the ellipsoidal reflector 114 is such that the length in the horizontal direction in which the small lenses 122 in the first lens array 120 are arranged: the length in the vertical direction = 8: 5. Therefore, the light emitted from the light source device 100 can be used without waste.
In addition, the vertical dimension along the y-axis direction of each optical element in the subsequent stage including the collimating lens 118, the first lens array 120, the second lens array 130, the polarization conversion element 140, and the superimposing lens 150 may be shortened. Thus, the entire apparatus can be reduced in size.

さらに、実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、楕円面リフレクタ114は、図1及び図2に示すように、発光管112から射出される光が補助ミラー116で反射されずに通過すると仮定した場合に、通過する光を反射するために要する反射凹面の部分が削除された形状を有している。言い換えれば、補助ミラー116がy軸方向に沿った縦方向に長手方向を有する形状である場合、楕円面リフレクタ114はx軸方向に沿った横方向に長手方向を有する形状である。このため、楕円面リフレクタ114のy軸方向に沿った縦寸法を短くすることができるので、装置全体のさらなる小型化を図ることができる。   Furthermore, in the projector 1000 according to the first embodiment, the ellipsoidal reflector 114 assumes that the light emitted from the arc tube 112 passes without being reflected by the auxiliary mirror 116, as shown in FIGS. Further, the reflection concave surface portion required for reflecting the passing light is removed. In other words, when the auxiliary mirror 116 has a shape having a longitudinal direction in the longitudinal direction along the y-axis direction, the ellipsoidal reflector 114 has a shape having a longitudinal direction in the lateral direction along the x-axis direction. For this reason, since the vertical dimension along the y-axis direction of the ellipsoidal reflector 114 can be shortened, further downsizing of the entire apparatus can be achieved.

3.回転プリズム
図5(a)〜図5(c)は、回転プリズム770の回転と液晶装置400R(400G及び400Bも同様)上の照明状態との関係を示す図である。図5(a)は回転プリズム770を回転軸772に沿って見たときの断面図である。図5(b)は回転プリズム770を照明光軸100axに沿って見たときの図である。図5(c)は液晶装置400R(400G及び400Bも同様)の画像形成領域上における照明光束の照射状態を示す図である。
3. Rotating Prism FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the relationship between the rotation of the rotating prism 770 and the illumination state on the liquid crystal device 400R (400G and 400B are the same). FIG. 5A is a cross-sectional view of the rotating prism 770 when viewed along the rotation axis 772. FIG. 5B is a view of the rotating prism 770 when viewed along the illumination optical axis 100ax. FIG. 5C is a diagram showing an irradiation state of the illumination light beam on the image forming area of the liquid crystal device 400R (the same applies to 400G and 400B).

図5(a)及び図5(b)に示すように、照明光軸100ax上における第1レンズアレイ120から射出された部分光束が重畳された照明領域の仮想中心点の像Pが回転プリズム770が回転するのに従って、回転プリズム770の回転軸772を中心にして回転軸772にほぼ垂直な方向(上下方向)にスクロールされていく様子が示されている。その結果、図5(c)に示すように、回転プリズム770が回転すると、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。   As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, an image P of the virtual center point of the illumination area where the partial light beams emitted from the first lens array 120 on the illumination optical axis 100ax are superimposed is a rotating prism 770. As the lens rotates, the state of scrolling in a direction (vertical direction) substantially perpendicular to the rotation shaft 772 around the rotation shaft 772 of the rotating prism 770 is shown. As a result, as shown in FIG. 5C, when the rotating prism 770 rotates, the light irradiation area and the light non-irradiation area are scrolled alternately in the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. become.

以上、実施形態1に係るプロジェクタ1000における楕円面リフレクタ114,補助ミラー116、第1レンズアレイ120及び回転プリズム770について詳細に説明したが、実施形態1に係るプロジェクタ1000においては以下のような特徴も有している。   As described above, the ellipsoidal reflector 114, the auxiliary mirror 116, the first lens array 120, and the rotating prism 770 in the projector 1000 according to the first embodiment have been described in detail. However, the projector 1000 according to the first embodiment also has the following characteristics. Have.

実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、照明装置100と液晶装置400R,400G,400Bとの間に、照明装置100から射出される照明光束を複数の色光に分離するための色分離光学系200をさらに備え、液晶装置として、色分離光学系200から射出される複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の液晶装置400R,400G,400Bが設けられている。このため、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを、画像品質の優れた3板式のフルカラープロジェクタとすることができるようになる。   In the projector 1000 according to the first embodiment, the color separation optical system 200 for separating the illumination light beam emitted from the illumination device 100 into a plurality of color lights is provided between the illumination device 100 and the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. In addition, a plurality of liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B that modulate a plurality of color lights emitted from the color separation optical system 200 according to image information corresponding to each color light are provided as liquid crystal devices. For this reason, even if smooth and high-quality moving image display is obtained, a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced can be a three-plate full-color projector with excellent image quality.

実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、回転プリズム770の光透過面には、減反射膜が形成されている。このため、回転プリズム770における光透過率が向上するため、光利用効率の低下を最小限のものにすることができるとともに、迷光レベルが低減しコントラストが向上する。   In the projector 1000 according to the first embodiment, the antireflection film is formed on the light transmission surface of the rotating prism 770. For this reason, since the light transmittance in the rotating prism 770 is improved, a decrease in light utilization efficiency can be minimized, and the stray light level is reduced and the contrast is improved.

このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域における縦横方向のうち、x軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、y軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状(すなわち縦方向に圧縮された断面形状)を有する照明光束を、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み周波数に同期して画像形成領域上でy軸方向に沿って走査することができるようになるため、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。   For this reason, according to the projector 1000 according to the first embodiment, among the vertical and horizontal directions in the image forming areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B, the entire image forming area in the horizontal direction along the x-axis direction is the y-axis. In the vertical direction along the direction, the illumination light flux having a cross-sectional shape that illuminates a part of the image forming region (that is, the cross-sectional shape compressed in the vertical direction) is used as the screen writing frequency of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. Since the image forming area can be scanned along the y-axis direction in synchronization with the image forming area, the light irradiation area and the light non-irradiation area are alternately alternated in the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. It will be scrolled to. As a result, the tailing phenomenon is alleviated and a smooth and high-quality moving image display can be obtained.

また、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、上記したように縦方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第1レンズアレイ120として各小レンズ122(図3参照。)の平面形状を縦方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合と異なり、光源装置110から射出される照明光束を無駄無く液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。   Further, according to the projector 1000 according to the first embodiment, the illumination light beam having the cross-sectional shape compressed in the vertical direction as described above is used as the first lens array 120 and the planar shape of each small lens 122 (see FIG. 3). Unlike the case where an optical shutter is used, the illumination light beam emitted from the light source device 110 can be used without waste in the image forming areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. As a result, the light utilization efficiency is not significantly reduced.

このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000は、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。   For this reason, the projector 1000 according to the first embodiment is a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display is obtained.

〔実施形態2〕
図6は、実施形態2における第1レンズアレイの構造を説明するために示す図である。図6(a)は第1レンズアレイをz軸方向に沿った方向から見た図であり、図6(b)はy軸方向に沿った方向から見た図であり、図6(c)はx軸方向に沿った方向から見た図である。図7は、照明光束の断面における光強度分布を等高線で示す図である。図7(a)は第1レンズアレイの光入射面における照明光束の光強度分布を示す図である。図7(b)は液晶装置の画像形成領域上における照明光束の光強度分布を示す図である。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a diagram for explaining the structure of the first lens array in the second embodiment. FIG. 6A is a view of the first lens array as viewed from the direction along the z-axis direction, and FIG. 6B is a view as viewed from the direction along the y-axis direction. These are the figures seen from the direction along the x-axis direction. FIG. 7 is a diagram showing the light intensity distribution in the cross section of the illumination light beam by contour lines. FIG. 7A is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array. FIG. 7B is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the image forming area of the liquid crystal device.

実施形態2に係るプロジェクタ1000B(図示せず。)は、第1レンズアレイの構成(及びそれに伴った第2レンズアレイの構成)が実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合とは異なっている。すなわち、実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、第1レンズアレイ120は、図3に示すように、4列・10行に配列された小レンズ122及びこれら小レンズ122を取り囲むように設けられた非レンズ領域124を有しているのに対して、実施形態2に係るプロジェクタ1000Bにおいては、第1レンズアレイ120Bは、図6に示すように、4列・8行に配列された小レンズ122B及びこれら小レンズ122Bを取り囲むように設けられた非レンズ領域124Bを有している。   The projector 1000B (not shown) according to the second embodiment is different from the projector 1000 according to the first embodiment in the configuration of the first lens array (and the configuration of the second lens array associated therewith). That is, in the projector 1000 according to the first embodiment, the first lens array 120 is provided so as to surround the small lenses 122 arranged in four columns and ten rows and these small lenses 122, as shown in FIG. In contrast to the non-lens region 124, in the projector 1000B according to the second embodiment, the first lens array 120B includes small lenses 122B arranged in four columns and eight rows as shown in FIG. And a non-lens region 124B provided so as to surround these small lenses 122B.

なお、第1レンズアレイ120Bにおける各小レンズ122Bは、図6(a)に示すように、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の平面形状を有している。このため、第1レンズアレイ120Bは、照明装置100(図示せず。)から射出される照明光束を、各液晶装置400R,400G,400B(図示せず。)の画像形成領域におけるx軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、y軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部(約半分)を照明するような断面形状を有する照明光束とすることができる。
また、実施形態2に係るプロジェクタ1000Bにおいては、第1レンズアレイ120Bの光入射面上の照明光束の断面における、x軸方向に沿った横方向の長さに対するy軸方向に沿った縦方向の長さの比は、図7(a)に示すように、横方向の長さ:縦方向の長さ=2:1である。すなわち、x軸方向に沿った横方向の長さに対するy軸方向に沿った縦方向の長さの比率は、50%である。
Each small lens 122B in the first lens array 120B has a “vertical dimension along the y-axis direction: a lateral dimension along the x-axis direction = 1: 4 rectangle” as shown in FIG. 6A. It has a planar shape. Therefore, the first lens array 120B causes the illumination light beam emitted from the illumination device 100 (not shown) to be in the x-axis direction in the image forming area of each liquid crystal device 400R, 400G, 400B (not shown). An illumination light beam having a cross-sectional shape that illuminates the entire image forming region in the horizontal direction along the vertical direction and a part (about half) of the image forming region in the vertical direction along the y-axis direction can be obtained. .
Further, in the projector 1000B according to the second embodiment, in the cross section of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array 120B, the vertical direction along the y-axis direction with respect to the horizontal length along the x-axis direction. As shown in FIG. 7A, the length ratio is the length in the horizontal direction: the length in the vertical direction = 2: 1. That is, the ratio of the length in the vertical direction along the y-axis direction to the length in the horizontal direction along the x-axis direction is 50%.

このように、実施形態2に係るプロジェクタ1000Bは、第1レンズアレイの構成(及びそれに伴った第2レンズアレイの構成)が実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合とは異なっているが、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域における縦横方向のうち、x軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、y軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状(すなわち縦方向に圧縮された断面形状)を有する照明光束を、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み周波数に同期して画像形成領域上でy軸方向に沿って走査することができるようになるため、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。   As described above, the projector 1000B according to the second embodiment differs from the projector 1000 according to the first embodiment in the configuration of the first lens array (and the configuration of the second lens array associated therewith). As in the case of the projector 1000 according to No. 1, among the vertical and horizontal directions in the image forming areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B, in the horizontal direction along the x-axis direction, the entire image forming area is aligned along the y-axis direction. In the vertical direction, an illumination light beam having a cross-sectional shape that illuminates a part of the image forming area (that is, a cross-sectional shape compressed in the vertical direction) is synchronized with the screen writing frequency of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. Thus, it becomes possible to scan along the y-axis direction on the image forming area, and thus the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. So that a light irradiation area and the light non-irradiated region are scrolled successively alternately in the image forming area. As a result, the tailing phenomenon is alleviated and a smooth and high-quality moving image display can be obtained.

また、実施形態2に係るプロジェクタ1000Bによれば、上記したように縦方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第1レンズアレイ120Bとして各小レンズ122Bの平面形状を縦方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合と異なり、光源装置110から射出される照明光束を無駄無く液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。   Further, according to the projector 1000B according to the second embodiment, the illumination light beam having the cross-sectional shape compressed in the vertical direction as described above is compressed in the vertical direction as the first lens array 120B in the planar shape of each small lens 122B. Since this is realized by using a lens array, the illumination light beam emitted from the light source device 110 can be guided to the image forming areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B without waste unlike the case of using an optical shutter. Thus, the light use efficiency is not significantly reduced.

このため、実施形態2に係るプロジェクタ1000Bは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。   For this reason, the projector 1000B according to the second embodiment is a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display is obtained.

〔実施形態3〕
図8は、実施形態3に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図8(a)は光学系を上面から見た図であり、図8(b)は光学系を側面から見た図である。
[Embodiment 3]
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical system of the projector according to the third embodiment. FIG. 8A is a view of the optical system as viewed from above, and FIG. 8B is a view of the optical system as viewed from side.

実施形態3に係るプロジェクタ1000Cは、図8(a)に示すように、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、色分離光学系の構成が異なっている。
すなわち、実施形態3に係るプロジェクタ1000Cにおいては、色分離光学系200Bとして、各液晶装置400R,400G,400B上で光照射領域と光非照射領域とがスクロールされる方向をすべて同一の方向とするために、ダブルリレー光学系を用いている。
As shown in FIG. 8A, the projector 1000C according to the third embodiment is different from the projector 1000 according to the first embodiment in the configuration of the color separation optical system.
That is, in the projector 1000C according to the third embodiment, as the color separation optical system 200B, the light irradiation region and the light non-irradiation region are scrolled in the same direction on the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. Therefore, a double relay optical system is used.

このように、実施形態3に係るプロジェクタ1000Cは、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、色分離光学系の構成が異なるが、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域における縦横方向のうち、x軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、y軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状(すなわち縦方向に圧縮された断面形状)を有する照明光束を、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み周波数に同期して画像形成領域上でy軸方向に沿って走査することができるようになるため、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。   As described above, the projector 1000C according to the third embodiment differs from the projector 1000 according to the first embodiment in the configuration of the color separation optical system, but as in the case of the projector 1000 according to the first embodiment, the liquid crystal device 400R, Of the vertical and horizontal directions in the 400G and 400B image forming areas, the entire image forming area is illuminated in the horizontal direction along the x-axis direction, and a part of the image forming area is illuminated in the vertical direction along the y-axis direction. The illumination light beam having such a cross-sectional shape (that is, a cross-sectional shape compressed in the vertical direction) is scanned along the y-axis direction on the image forming region in synchronization with the screen writing frequency of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. Therefore, in the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B, a light irradiation area and a light non-irradiation area are sequentially formed. Each other so that is scrolled. As a result, the tailing phenomenon is alleviated and a smooth and high-quality moving image display can be obtained.

また、実施形態3に係るプロジェクタ1000によれば、上記したように縦方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第1レンズアレイ120として各小レンズ122の平面形状を縦方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合と異なり、光源装置110から射出される照明光束を無駄無く液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。   Further, according to the projector 1000 according to the third embodiment, the illumination light beam having the cross-sectional shape compressed in the vertical direction as described above is used to compress the planar shape of each small lens 122 in the vertical direction as the first lens array 120. Since this is realized by using a lens array, the illumination light beam emitted from the light source device 110 can be guided to the image forming areas of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B without waste unlike the case of using an optical shutter. Thus, the light use efficiency is not significantly reduced.

このため、実施形態3に係るプロジェクタ1000は、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。   For this reason, the projector 1000 according to the third embodiment is a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display is obtained.

以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。   The projector of the present invention has been described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

(1)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1000Cは透過型のプロジェクタであるが、本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型液晶表示装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。 (1) Although the projectors 1000 to 1000C in the above embodiments are transmissive projectors, the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a transmission type liquid crystal display device, transmits light, and “reflection type” means This means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a reflective liquid crystal display device, is a type that reflects light. Even when the present invention is applied to a reflective projector, the same effect as that of a transmissive projector can be obtained.

(2)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1000Cは、電気光学変調装置として液晶装置を用いているが、本発明はこれに限られない。電気光学変調装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。 (2) Although the projectors 1000 to 1000C of the above embodiments use a liquid crystal device as an electro-optic modulation device, the present invention is not limited to this. In general, the electro-optic modulation device may be any device that modulates incident light in accordance with image information, and a micromirror light modulation device or the like may be used. For example, a DMD (digital micromirror device) (trademark of TI) can be used as the micromirror light modulator.

(3)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1000Cは、第1レンズアレイ120,120Bの各小レンズ122,122Bの平面形状としては、「縦寸法:横寸法=1:4の長方形」のものを用いたが、本発明はこれに限られず、例えば、「縦寸法:横寸法=9:32の長方形」のものや「縦寸法:横寸法=3:8の長方形」のものなどをも好ましく用いることができる。 (3) In the projectors 1000 to 1000C of the above-described embodiments, the plane shape of the small lenses 122 and 122B of the first lens arrays 120 and 120B is “vertical dimension: horizontal dimension = 1: 4 rectangle”. Although the present invention is used, the present invention is not limited to this, and for example, “vertical dimension: horizontal dimension = 9: 32 rectangle” and “vertical dimension: horizontal dimension = 3: 8 rectangle” are also preferably used. be able to.

(4)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1000Cは、走査手段として、回転プリズム770を用いたが、本発明はこれに限られず、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラーなどをも好ましく用いることができる。 (4) In the projectors 1000 to 1000C of the above embodiments, the rotating prism 770 is used as the scanning unit. However, the present invention is not limited to this, and for example, a galvanometer mirror, a polygon mirror, or the like can be preferably used.

(5)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1000Cは、光源装置110として、楕円面リフレクタ114と、楕円面リフレクタ114の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管112と、平行化レンズ118とを有する光源装置を用いたが、本発明はこれに限られず、放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置をも好ましく用いることができる。
(6)上記各実施形態では、3つの液晶装置400R,400G,400Bを用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、3つ未満、あるいは、4つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも本発明は適用可能である。
(7)上記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から画像投射を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から画像投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
(5) The projectors 1000 to 1000C of the above embodiments include, as the light source device 110, an ellipsoidal reflector 114, an arc tube 112 having a light emission center near the first focal point of the ellipsoidal reflector 114, and a collimating lens 118. However, the present invention is not limited to this, and a light source device having a paraboloid reflector and an arc tube having an emission center near the focal point of the paraboloid reflector can be preferably used.
(6) In the above embodiments, only examples of projectors using the three liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B are given. However, the present invention is also applicable to projectors using less than three, or four or more liquid crystal devices. Is applicable.
(7) In each of the above embodiments, only an example of a front type projector that projects an image from the direction of observing the screen has been described. However, the present invention provides a rear that projects an image from the side opposite to the direction of observing the screen. It is also applicable to a type of projector.

実施形態1に係るプロジェクタを説明するために示す図。FIG. 3 is a diagram for explaining the projector according to the first embodiment. 実施形態1における楕円面リフレクタ及び補助ミラーの形状を説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the shape of the ellipsoidal reflector and auxiliary | assistant mirror in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における第1レンズアレイの構造を説明するために示す図。FIG. 3 is a view for explaining the structure of a first lens array in the first embodiment. 照明光束の断面における光強度分布を等高線で示す図。The figure which shows the light intensity distribution in the cross section of an illumination light beam by a contour line. 回転プリズムの回転と液晶装置上の照明状態との関係を示す図。The figure which shows the relationship between rotation of a rotation prism, and the illumination state on a liquid crystal device. 実施形態2における第1レンズアレイの構造を説明するために示す図。FIG. 6 is a diagram for explaining a structure of a first lens array in the second embodiment. 照明光束の断面における光強度分布を等高線で示す図。The figure which shows the light intensity distribution in the cross section of an illumination light beam by a contour line. 実施形態3に係るプロジェクタの光学系を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an optical system of a projector according to a third embodiment. 従来のプロジェクタを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the conventional projector. 従来の他のプロジェクタを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate another conventional projector.

符号の説明Explanation of symbols

100…照明装置、110…光源装置、112…発光管、114…楕円面リフレクタ、116…補助ミラー、118…平行化レンズ、120,120B…第1レンズアレイ、122,122B…小レンズ、124,124B…非レンズ領域、130…第2レンズアレイ、140…偏光変換素子、150…重畳レンズ、200,200B…色分離光学系、400R,400G,400B…液晶装置、500…クロスダイクロイックプリズム、600…投写光学系、770…回転プリズム、772…回転軸、900A,900B,1000,1000C…プロジェクタ、P…照明光軸上における第1レンズアレイの仮想中心点の像、SCR…スクリーン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Illuminating device, 110 ... Light source device, 112 ... Light-emitting tube, 114 ... Ellipsoidal reflector, 116 ... Auxiliary mirror, 118 ... Parallelizing lens, 120, 120B ... First lens array, 122, 122B ... Small lens, 124, 124B ... non-lens area, 130 ... second lens array, 140 ... polarization conversion element, 150 ... superimposed lens, 200, 200B ... color separation optical system, 400R, 400G, 400B ... liquid crystal device, 500 ... cross dichroic prism, 600 ... Projection optical system, 770, rotating prism, 772, rotating shaft, 900A, 900B, 1000, 1000C, projector, P, image of the virtual center point of the first lens array on the illumination optical axis, SCR, screen.

Claims (10)

被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズを有する第1レンズアレイ、前記第1レンズアレイの前記複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する第2レンズアレイ、前記第2レンズアレイから射出される照明光束に含まれる非偏光光を偏光光に変換するための偏光変換素子及び前記偏光変換素子から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズを有する照明装置と、
前記照明装置から射出される照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
前記電気光学変調装置によって変調された照明光束を投写する投写光学系とを備え、
前記第1レンズアレイにおける各小レンズは、前記照明装置から射出される照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束とするように、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、
前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して前記画像形成領域上で前記他方方向に沿って前記照明光束を走査する走査手段をさらに備えたプロジェクタであって、
前記光源装置は、
発光部と、前記発光部の両端から伸びる一対の封止部と、を有する発光管
前記一対の封止部の一方の封止部に取り付けられ、前記発光部から射出される光を反射する楕円面リフレクタ
前記楕円面リフレクタで反射される光を略平行光にする平行化レンズと、
前記一対の封止部の他方の封止部に取り付けられ、前記発光部から被照明領域側に射出される光を前記発光部に反射する補助ミラーと、
をさらに備え、
前記補助ミラーは、前記第1レンズアレイの光入射面上の照明光束の断面における、前記他方方向に沿った長さが前記一方方向に沿った長さよりも短くなるように、反射凹面の一部が削除された形状を有することを特徴とするプロジェクタ。
A first light source device that emits a substantially parallel illumination light beam toward the illuminated area, a first lens array having a plurality of small lenses for dividing the illumination light beam emitted from the light source device into a plurality of partial light beams, and the first lens A second lens array having a plurality of small lenses corresponding to the plurality of small lenses of the array, a polarization conversion element for converting unpolarized light contained in an illumination light beam emitted from the second lens array into polarized light, and An illuminating device having a superimposing lens for superimposing each partial light beam emitted from the polarization conversion element in an illuminated area;
An electro-optic modulation device that modulates an illumination light beam emitted from the illumination device according to image information;
A projection optical system that projects the illumination light beam modulated by the electro-optic modulation device,
Each small lens in the first lens array emits the illumination light beam emitted from the illumination device, the entire image formation region in one of the vertical and horizontal directions in the image formation region of the electro-optic modulation device, and the other The direction has a planar shape compressed in the other direction so as to have an illumination light beam having a cross-sectional shape that illuminates a part of the image forming region,
A scanning unit that scans the illumination light beam along the other direction on the image forming region in synchronization with a screen writing frequency of the electro-optic modulation device is further provided between the illumination device and the electro-optic modulation device. Projector,
The light source device is
An arc tube having a light emitting portion, and a pair of sealing portions extending from both ends of the light emitting portion,
An ellipsoidal reflector that is attached to one sealing portion of the pair of sealing portions and reflects light emitted from the light emitting portion;
A collimating lens that makes light reflected by the ellipsoidal reflector substantially parallel light ;
An auxiliary mirror that is attached to the other sealing portion of the pair of sealing portions and reflects light emitted from the light emitting portion toward the illuminated region to the light emitting portion ;
Further comprising
The auxiliary mirror has a part of the reflective concave surface such that a length along the other direction in a cross section of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array is shorter than a length along the one direction. A projector characterized by having a deleted shape.
請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記楕円面リフレクタは、前記発光部から射出される光が前記補助ミラーで反射されずに通過すると仮定した場合に、前記通過する光を反射するために要する反射凹面の部分が削除された形状を有することを特徴とするプロジェクタ。
The projector according to claim 1, wherein
The ellipsoidal reflector has a shape in which a portion of the concave concave surface required for reflecting the light passing therethrough is deleted when it is assumed that the light emitted from the light emitting unit passes without being reflected by the auxiliary mirror. A projector comprising:
請求項1または請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
前記第1レンズアレイの複数の小レンズは、前記照明光束の中心軸に垂直な面内であって前記他方方向に沿った長さが前記一方方向に沿った長さよりも短い略矩形の領域内に配列されており、
前記照明装置から射出される照明光束の断面の形状は、前記第1レンズアレイの複数の小レンズが配列された略矩形の領域の形状と略一致しており、
前記補助ミラーは、前記他方方向に長手方向を有する形状であることを特徴とするプロジェクタ。
In the projector according to claim 1 or 2,
The plurality of small lenses of the first lens array are in a substantially rectangular region in a plane perpendicular to the central axis of the illumination light beam and having a length along the other direction shorter than a length along the one direction. Are arranged in
The shape of the cross section of the illumination light beam emitted from the illumination device is substantially the same as the shape of a substantially rectangular region in which a plurality of small lenses of the first lens array are arranged,
The auxiliary mirror has a shape having a longitudinal direction in the other direction.
請求項3に記載のプロジェクタにおいて、
前記楕円面リフレクタは、前記一方方向に長手方向を有する形状であることを特徴とするプロジェクタ。
The projector according to claim 3, wherein
The ellipsoidal reflector has a shape having a longitudinal direction in the one direction.
請求項1〜請求項4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第1レンズアレイの光入射面上の照明光束の断面における、前記一方方向に沿った長さに対する前記他方方向に沿った長さの比率は、30%〜80%であることを特徴とするプロジェクタ。
In the projector according to any one of claims 1 to 4,
The ratio of the length along the other direction to the length along the one direction in the cross section of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array is 30% to 80%. projector.
請求項1〜請求項5のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第1レンズアレイにおける前記複数の小レンズは、前記一方方向に沿って4列に配列され、ていることを特徴とするプロジェクタ。
In the projector according to any one of claims 1 to 5,
The projector according to claim 1, wherein the plurality of small lenses in the first lens array are arranged in four rows along the one direction.
請求項1〜4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第1レンズアレイにおける前記複数の小レンズは、前記他方方向に沿って8行〜10行に配列されていることを特徴とするプロジェクタ。
The projector according to any one of claims 1 to 4,
The projector according to claim 1, wherein the plurality of small lenses in the first lens array are arranged in 8 to 10 rows along the other direction.
請求項1〜5のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第1レンズアレイは、前記楕円面リフレクタの第2焦点より楕円面リフレクタ側に光入射面を有し、この光入射面上で前記光源装置から射出される照明光束の光量が全体にわたって分布するような位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
In the projector according to any one of claims 1 to 5,
The first lens array has a light incident surface closer to the ellipsoidal reflector than the second focal point of the ellipsoidal reflector, and the amount of illumination light beam emitted from the light source device is distributed over the light incident surface. A projector characterized by being arranged in such a position.
請求項1〜請求項8のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記照明装置から射出される照明光束を複数の色光に分離するための色分離光学系をさらに備え、
前記電気光学変調装置として、前記色分離光学系から射出される複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
The projector according to any one of claims 1 to 8,
A color separation optical system for separating an illumination light beam emitted from the illumination device into a plurality of color lights between the illumination device and the electro-optic modulation device;
A projector comprising: a plurality of electro-optic modulation devices that modulate a plurality of color lights emitted from the color separation optical system according to image information corresponding to each color light as the electro-optic modulation device. .
請求項9に記載のプロジェクタにおいて、
前記走査手段は、前記照明装置と前記色分離光学系との間の、前記電気光学変調装置と略共役の位置に配置され、照明光軸に垂直な回転軸を有する回転プリズムを含み、
前記回転プリズムは、その回転によって、前記電気光学変調装置上で光照射領域と光非照射領域とが前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して順次スクロールされるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
The projector according to claim 9, wherein
The scanning unit includes a rotating prism that is disposed at a position substantially conjugate with the electro-optic modulation device between the illumination device and the color separation optical system and has a rotation axis perpendicular to the illumination optical axis,
The rotating prism is configured such that the light irradiation region and the light non-irradiation region are sequentially scrolled in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulation device on the electro-optic modulation device by the rotation. Projector.
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