JP4525052B2 - projector - Google Patents

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Description

本発明はプロジェクタに関し、より詳しくは、光源光から4種類の色光を生成し、それら4種類の色光を用いて投写画像を形成するプロジェクタに関する。   The present invention relates to a projector, and more particularly to a projector that generates four types of color light from light source light and forms a projected image using the four types of color light.

液晶表示装置などのライトバルブを用いた光学系から射出される映像を投写レンズを通してスクリーン上に拡大投写するプロジェクタが実用化されている。自然画を中心とするビデオ映像をプロジェクタで表示する場合、この種のビデオ映像では全体的に暗い色調が多いため、プロジェクタには優れた暗部の表現能力が求められる。同時に、閃光感や金属光沢感を上手く表現するためには、白色表示部分において高いピーク輝度が求められる。ところが、従来のプロジェクタでは、ライトバルブの表示性能によって表示可能な階調範囲(ダイナミックレンジ)は固定されているため、暗部の表現性の向上と高いピーク輝度の実現は一般的に両立し難いという課題がある。   A projector that enlarges and projects an image emitted from an optical system using a light valve such as a liquid crystal display device onto a screen through a projection lens has been put into practical use. When a video image centered on a natural image is displayed on a projector, this type of video image generally has many dark tones, and thus the projector is required to have an excellent dark part expression capability. At the same time, a high peak luminance is required in the white display portion in order to express the flash feeling and the metallic luster feeling well. However, in conventional projectors, the displayable gradation range (dynamic range) is fixed depending on the display performance of the light valve, so it is generally difficult to achieve both improvement in dark area expression and high peak luminance. There are challenges.

このようなプロジェクタの課題に対する一つの解決策として、つまり白色表示部分におけるダイナミックレンジを拡張する方法として、白色光を独立して変調する光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As one solution to the problem of such a projector, that is, as a method of extending the dynamic range in the white display portion, an optical system that independently modulates white light has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特開平9−211384号公報(第1図)JP-A-9-212384 (FIG. 1)

特許文献1に紹介されている光学系では、三原色光(青色光B、緑色光G、赤色光R)のそれぞれに対応する3つのライトバルブに加えて、白色光を独立して変調するライトバルブを備えることによって、投写画像の輝度向上と高画質化を実現している。しかしながら、この種の光学系では三原色光と白色光に対してそれぞれ専用のライトバルブを備えるため、4つのライトバルブが必要となり、装置の大型化が避けられず、低コスト化が難しいという課題がある。また、明るさムラや色ムラの無い表示画像を得るためには、照明系において色光間の照明光路の長を等しく設定することが重要であるが、4つの照明光路の長さを揃えるためには立体的な光路配置を採らざるを得ず、そのため構成が一層複雑となり、薄型の装置を実現し難いという課題もある。   In the optical system introduced in Patent Document 1, in addition to the three light valves corresponding to the three primary color lights (blue light B, green light G, and red light R), a light valve that independently modulates white light. By providing the above, the brightness improvement and the image quality improvement of the projected image are realized. However, since this type of optical system has dedicated light valves for the three primary color light and the white light, four light valves are required, and it is inevitable to increase the size of the apparatus and it is difficult to reduce the cost. is there. Further, in order to obtain a display image free from brightness unevenness and color unevenness, it is important to set the lengths of the illumination light paths between the colored lights to be equal in the illumination system, but in order to align the lengths of the four illumination light paths. Has to adopt a three-dimensional optical path arrangement, which makes the configuration more complicated and makes it difficult to realize a thin device.

そこで、本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、暗部の表現性を向上させつつ高いピーク輝度を実現し、さらに、装置の小型化と低コスト化が可能なプロジェクタを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is to realize high peak luminance while improving the expressibility of dark parts, and further, downsizing and cost reduction of the apparatus are possible. It is to provide a projector.

前記目的を達成するために、本発明に係るプロジェクタは、三原色光を含む光を放射する光源と、その光源から射出された光を2つの色光に分離する第1の色分離光学素子と、その第1の色分離光学素子で分離された2つの色光の内、一方を白色光と第1色光とに分離する第2の色分離光学素子と、他方を第2色光と第3色光とに分離する第3の色分離光学素子と、白色光及び第1色光を変調する第1の光変調装置と、第2色光及び第3色光を変調する第2の光変調装置と、それら2つの光変調装置からの射出光の偏光方向が互いに略直交するように、少なくとも一方の射出光の偏光方向を回転させる偏光回転素子と、第1及び第2の光変調装置によって変調された4種類の色光を合成する色合成光学系と、を備えたプロジェクタであることを特徴とする。また、第2の色分離光学素子は、白色光及び第1色光が第1の光変調装置に異なる方向から入射するように配置され、第3の色分離光学素子は、第2色光及び第3色光が第2の光変調装置に異なる方向から入射するように配置されていることを特徴とする。また、第1及び第2の光変調装置は、一対の基板と、これら一対の基板間に挟持された電気光学材料と、一対の基板の内の光入射側の基板に設けられたマイクロレンズアレイと、他方の基板上に形成された複数のサブ画素電極とを備え、複数のサブ画素はマイクロレンズアレイのそれぞれのマイクロレンズに対応して配置されていることを特徴とする。   To achieve the above object, a projector according to the present invention includes a light source that emits light including three primary color lights, a first color separation optical element that separates light emitted from the light source into two color lights, and Of the two color lights separated by the first color separation optical element, one is separated into white light and first color light, and the other is separated into second color light and third color light. A third color separation optical element, a first light modulation device that modulates white light and first color light, a second light modulation device that modulates second color light and third color light, and the two light modulations The polarization rotation element that rotates the polarization direction of at least one of the emitted lights and the four types of color lights modulated by the first and second light modulation devices so that the polarization directions of the emitted light from the apparatus are substantially orthogonal to each other. A projector having a color synthesis optical system to synthesize And features. The second color separation optical element is arranged so that the white light and the first color light are incident on the first light modulation device from different directions, and the third color separation optical element is the second color light and the third color light. The colored light is arranged to enter the second light modulation device from different directions. Further, the first and second light modulation devices include a pair of substrates, an electro-optical material sandwiched between the pair of substrates, and a microlens array provided on a light incident side substrate of the pair of substrates. And a plurality of subpixel electrodes formed on the other substrate, wherein the plurality of subpixels are arranged corresponding to the respective microlenses of the microlens array.

このような本発明によれば、2種類の色光を独立して変調できる第1及び第2の光変調装置を備えているので、白色光と三原色光の4種類の色光を独立して変調でき、色表現域の広い投写画像を形成できる。白色の照明光を生成している分だけ、三原色光の強度が相対的に小さくなり、黒側の階調表現性の向上と白色に近い画像においては高いピーク輝度の実現を両立できる。また、2種類の色光を1つの光変調装置で変調するため、4種類の色光を独立して変調するにも拘わらず、必要となる光変調装置の数は2つで良いため、プロジェクタ装置の小型化、軽量化、低コスト化を実現しやすい。本発明の光変調装置は、2種類の色光を独立して変調するために隣接する2種類のサブ画素をマトリックス状に備え、その2種類のサブ画素に集光して光を入射させるためのマイクロレンズを入射側にアレイ状に備えた構成を有した、いわゆる空間画素配列型と呼称される光変調装置である。この光変調装置に対して、第2及び第3の色分離光学素子で予め進行方向が分離(方向分離)された2種類の色光を入射させ、サブ画素毎に独立して変調するため、色生成に際してカラーフィルターなどを用いる必要がなく、高い光利用効率を実現できる。したがって、投写画像の高輝度化と色表現域の拡大を両立できる。   According to the present invention, since the first and second light modulation devices capable of independently modulating two kinds of color light are provided, four kinds of color light of white light and three primary color lights can be independently modulated. A projection image with a wide color expression range can be formed. As the white illumination light is generated, the intensity of the three primary color lights is relatively reduced, and it is possible to achieve both the improvement of the black-side tone expression and the realization of a high peak luminance in an image close to white. Further, since two types of color light are modulated by one light modulation device, the number of light modulation devices required is two even though the four types of color light are independently modulated. It is easy to realize miniaturization, weight reduction, and cost reduction. The light modulation device of the present invention is provided with two adjacent sub-pixels in a matrix to independently modulate two types of color light, and condenses the two types of sub-pixels to make light incident. This is a light modulation device called a so-called spatial pixel array type having a configuration in which microlenses are provided in an array on the incident side. Two types of color light whose traveling directions are separated (direction separated) by the second and third color separation optical elements are incident on this light modulation device and modulated independently for each sub-pixel. It is not necessary to use a color filter or the like for generation, and high light utilization efficiency can be realized. Therefore, it is possible to achieve both high brightness of the projected image and expansion of the color expression area.

第2の色分離光学素子では白色光と第1色光とが方向分離されるが、その場合には白色光が第2の色分離光学素子を反射して第1色光と分離される構成とすることが望ましい。その際、光源から射出される色光の内で、相対的に光強度が大きい色光を第1色光とすることが望ましく、具体的には緑色光や青色光とすることが望ましい。   In the second color separation optical element, the direction of the white light and the first color light is separated. In this case, the white light is reflected from the second color separation optical element and separated from the first color light. It is desirable. At this time, it is desirable that the color light having a relatively high light intensity among the color lights emitted from the light source is the first color light, and specifically, the green light and the blue light are desirable.

第2の色分離光学素子を透過によって分離された色光は、後段に設置された反射ミラーを経て第2の色分離光学素子を再度透過するため、その過程で光の一部が反射により失われ透過光としての光強度を弱める。一方、第2の色分離光学素子を反射して分離された色光は光損失を殆ど生じない。よって、白色光を構成する光を反射により分離すると共に、透過により分離する色光を光源から射出される色光の内で相対的に光強度が大きい色光とすれば、他の色光との間で光強度のバランスを取り易くなり、光利用効率の低下を最小限に留めつつ、プロジェクタとしての色表現性を向上できる。例えば、光源ランプに高圧水銀ランプやメタルハライドランプを用いた場合には、色バランス的に赤色光に比べて緑色光や青色光が過剰気味であるので、第2の色分離光学素子を透過して分離される第1色光には緑色光や青色光を設定とすることが望ましい。また、第1色光を青色光とすれば、第2の色分離光学素子の分光特性が単純となり、第2の色分離光学素子を製造しやすい。第3の色分離光学素子では第2色光と第3色光とが方向分離されるが、その場合には第3の色分離光学素子で反射によって分離される色光を、光源から射出される色光の内で、相対的に光強度が小さい色光に設定することが望ましく、具体的には赤色光とすることが望ましい。   Since the color light separated by transmission through the second color separation optical element passes through the second color separation optical element again through a reflection mirror installed at a later stage, a part of the light is lost due to reflection in the process. Decreases the light intensity as transmitted light. On the other hand, the color light reflected and separated by the second color separation optical element hardly causes light loss. Therefore, if the light constituting the white light is separated by reflection, and the color light separated by transmission is a color light having a relatively high light intensity among the color lights emitted from the light source, the light is transmitted between the other color lights. It becomes easy to balance the intensity, and the color expression as a projector can be improved while minimizing the decrease in light utilization efficiency. For example, when a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp is used as the light source lamp, green light and blue light are excessive in comparison with red light in terms of color balance, so that they pass through the second color separation optical element. It is desirable to set green light or blue light as the first color light to be separated. If the first color light is blue light, the spectral characteristics of the second color separation optical element are simplified, and the second color separation optical element can be easily manufactured. In the third color separation optical element, the second color light and the third color light are direction-separated. In this case, the color light separated by reflection by the third color separation optical element is converted into the color light emitted from the light source. Of these, it is desirable to set the color light having a relatively low light intensity, and specifically, it is desirable to use red light.

第1乃至第3の色分離光学素子では、素子構造によって透過特性よりも反射特性を高めた素子とすることができる。よって、第3の色分離光学素子を反射して分離される色光を、光源から射出される色光の内で、相対的に光強度が小さい色光、例えば、赤色光とすれば、その色光の光損失を低減できるため、他の色光との間で光強度のバランスを取り易くなり、光利用効率の低下を最小限に留めつつ、プロジェクタとしての色表現性を向上できる。   The first to third color separation optical elements can be elements having higher reflection characteristics than transmission characteristics by the element structure. Therefore, if the color light reflected and separated by the third color separation optical element is a color light having a relatively low light intensity among the color lights emitted from the light source, for example, red light, the light of the color light is used. Since the loss can be reduced, it is easy to balance the light intensity with other color lights, and the color expression as a projector can be improved while minimizing the decrease in light utilization efficiency.

また、本発明に係るプロジェクタでは、光源と第1及び第2の光変調装置との間に、光源から射出された非偏光な光を偏光方向が揃った光に変換するための偏光変換光学系を備えることができる。その場合、偏光変換光学系から射出される偏光方向が揃った光は、第1の色分離光学素子の光分離面に対してS偏光光であることが望ましい。   In the projector according to the invention, the polarization conversion optical system for converting the non-polarized light emitted from the light source into light having the same polarization direction between the light source and the first and second light modulation devices. Can be provided. In this case, it is desirable that the light having the same polarization direction emitted from the polarization conversion optical system is S-polarized light with respect to the light separation surface of the first color separation optical element.

本発明に係るプロジェクタの光変調装置としては、画像表示に際して偏光光を必要とする液晶パネルを想定している。したがって、上記のような構成を採用することにより、光源からの光の利用効率を大幅に向上でき、投写画像の一層の高輝度化を実現できる。また、偏光変換光学系から射出される光をS偏光光とすることによって、色分離光学系の色光分離面(ダイクロイック面)での反射率を高められるため、光利用効率を向上させて投写画像の一層の高輝度化を実現できる。   As a light modulation device for a projector according to the present invention, a liquid crystal panel that requires polarized light for image display is assumed. Therefore, by adopting the above-described configuration, it is possible to significantly improve the light use efficiency from the light source, and to realize further higher brightness of the projected image. In addition, by making the light emitted from the polarization conversion optical system S-polarized light, the reflectance on the color light separation surface (dichroic surface) of the color separation optical system can be increased, so that the light use efficiency is improved and the projected image is improved. Further increase in brightness can be realized.

前述のような本発明に係るプロジェクタによれば、三原色光及び白色光の4種類の色光を独立に変調して表示画像を形成しているので、色表現域の広い投写画像を形成できる。特に、独立して変調可能な白色の照明光により、例えば金属光沢や閃光などの輝き感における表現性を向上できる。また、白色の照明光を生成している分だけ、従来の三原色光だけを用いたプロジェクタに比べて三原色光の強度が相対的に小さくなっており、これらの三原色光だけを用いて画像表示を行う場合には、黒側の階調表現性を向上させることができる。したがって、暗部の表現性の向上と高いピーク輝度の実現を両立でき、全体的に暗い色調が多いビデオ映像の表示に好適である。   According to the projector according to the present invention as described above, a display image is formed by independently modulating four types of color light of three primary color light and white light, so that a projection image having a wide color expression range can be formed. In particular, the white illumination light that can be modulated independently can improve the expressiveness in the sense of brightness, such as metallic luster and flash. In addition, the intensity of the three primary colors is relatively smaller than that of a projector using only the three primary colors because of the generation of white illumination light, and image display using only these three primary colors is possible. In the case where it is performed, it is possible to improve the black side gradation expression. Therefore, it is possible to achieve both improvement of dark area expression and realization of high peak luminance, and it is suitable for display of video images having a large overall dark color tone.

また、2種類の色光を一つの2色変調液晶パネルで変調する構成を採用しているため、4種類の色光を変調する場合に2つの液晶パネルで対応でき、装置の小型化と低コスト化を実現しやすい。さらに、4種類の色光の照明光路を対称形に配置できるため、短い距離で長さの等しい照明光路を構成できる。この点でも、装置の小型化と薄型化を実現しやすい。以上より、本発明によれば、光利用効率が相対的に高く、投写画像の高輝度化、装置の小型化と低コスト化に優れ、映像の表現性に優れたプロジェクタを実現できる。   In addition, since a configuration in which two types of color light are modulated by a single two-color modulation liquid crystal panel is adopted, two types of color light can be modulated by two liquid crystal panels, and the device can be reduced in size and cost. It is easy to realize. Furthermore, since the illumination light paths of four types of color light can be arranged symmetrically, illumination light paths having the same length can be configured at a short distance. In this respect as well, it is easy to reduce the size and thickness of the device. As described above, according to the present invention, it is possible to realize a projector having relatively high light utilization efficiency, high brightness of a projected image, excellent size and cost reduction of the apparatus, and excellent image expression.

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの概略構成を図1に示す。このプロジェクタ1は、三原色光を含む光を射出する光源10、光源からの光を波長域が異なる4種類の色光に分離する色分離光学系30、外部からの画像情報に基づいて光変調し色光毎に光学像を形成する光変調光学系60、形成された光学像を合成して一つのカラー画像を形成する色合成光学系70、形成されたカラー画像を投写面(不図示)上に投写表示する投写光学系90を備えて大略構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of the projector according to the first embodiment of the present invention. The projector 1 includes a light source 10 that emits light including three primary color lights, a color separation optical system 30 that separates light from the light source into four types of color lights having different wavelength ranges, and light that is modulated based on image information from the outside. A light modulation optical system 60 that forms an optical image every time, a color synthesis optical system 70 that combines the formed optical images to form one color image, and projects the formed color image onto a projection surface (not shown). A projection optical system 90 for displaying is generally configured.

光源10は、三原色光を含む略白色光を放射状に射出する光源ランプ11と、光源ランプ11から放射された光線を一方向に向けて射出するリフレクタ12とを備えている。光源ランプ11としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどを、また、リフレクタ12としては、放物面リフレクタ、楕円面リフレクタ、球面リフレクタなどを使用できる。   The light source 10 includes a light source lamp 11 that emits substantially white light including three primary color lights radially, and a reflector 12 that emits light emitted from the light source lamp 11 in one direction. As the light source lamp 11, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, or the like can be used. As the reflector 12, a parabolic reflector, an ellipsoidal reflector, a spherical reflector, or the like can be used.

色分離光学系30は、第1の色分離光学素子であるダイクロイックミラー40、第2の色分離光学素子であるダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56、第3の色分離光学素子であるダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57を備えている。3種類のダイクロイックミラー40,50W,55Rは、特定の波長域の色光を所定の割合で透過或いは反射させる波長選択性を備えたミラーであり、例えば、ガラス等の透明基板上に誘電体多層膜を形成することにより実現される。反射ミラー56,57はガラス等の透明基板上に銀やアルミなどの金属膜を形成したものを使用できるが、高い反射率を実現し易いダイクロイックミラーであっても良い。ダイクロイックミラー40,50W,55Rの分光特性の一例を図2(A)〜(C)に示す。ここで、図2(A)はダイクロイックミラー40、図2(B)はダイクロイックミラー50W、図2(C)はダイクロイックミラー55Rの分光特性をそれぞれ示している。なお、図2及び図5ではグラフの可読性を考慮して、本質的には反射率を0とすべき波長域において反射率を0以外の値として描いている。   The color separation optical system 30 includes a dichroic mirror 40 that is a first color separation optical element, a dichroic mirror 50W and a reflection mirror 56 that are second color separation optical elements, and a dichroic mirror 55R that is a third color separation optical element. A reflection mirror 57 is provided. The three types of dichroic mirrors 40, 50W, and 55R are mirrors having wavelength selectivity that transmits or reflects color light in a specific wavelength range at a predetermined ratio. For example, a dielectric multilayer film on a transparent substrate such as glass It is realized by forming. The reflection mirrors 56 and 57 can be formed by forming a metal film such as silver or aluminum on a transparent substrate such as glass, but may be dichroic mirrors that can easily realize high reflectivity. An example of the spectral characteristics of the dichroic mirrors 40, 50W, and 55R is shown in FIGS. 2A shows the spectral characteristics of the dichroic mirror 40, FIG. 2B shows the dichroic mirror 50W, and FIG. 2C shows the spectral characteristics of the dichroic mirror 55R. In FIG. 2 and FIG. 5, in consideration of the readability of the graph, the reflectance is drawn as a value other than 0 in a wavelength region where the reflectance should be essentially 0.

光源10から射出された光は、青色光(B)と緑色光(G)及び赤色光(R)を所定の割合で含んでいる白色光(W、W=B+G+R)と見なすことができる。ここでは、青色光として概ね380nm〜495nmの波長域の光を、緑色光として概ね495nm〜585nmの波長域の光を、赤色光として概ね585nm〜780nmの波長域の光を想定しているが、これに限定されない。   The light emitted from the light source 10 can be regarded as white light (W, W = B + G + R) containing blue light (B), green light (G), and red light (R) at a predetermined ratio. Here, light of a wavelength range of approximately 380 nm to 495 nm is assumed as blue light, light of a wavelength range of approximately 495 nm to 585 nm is assumed as green light, and light in a wavelength range of approximately 585 nm to 780 nm is assumed as red light. It is not limited to this.

光源10から射出された白色光(W)は、色分離光学系30によって、最終的に青色光(B1)と緑色光(G1)と赤色光(R1)及び白色光(W2)の4種類の色光に分離される。以下では、その分離の過程を詳しく説明する。   The white light (W) emitted from the light source 10 is finally output by the color separation optical system 30 into four types of blue light (B1), green light (G1), red light (R1), and white light (W2). Separated into colored light. Hereinafter, the separation process will be described in detail.

まず、光源10からダイクロイックミラー40に入射した白色光(W)は、図2(A)に示す分光特性に応じて、ダイクロイックミラー40を透過する一部の青色光(B2)と全ての緑色光(G1+G2)及び一部の赤色光(R2)と、ダイクロイックミラー40を反射する残りの青色光(B1)と残りの赤色光(R1)に分離される。   First, the white light (W) incident on the dichroic mirror 40 from the light source 10 is a part of the blue light (B2) transmitted through the dichroic mirror 40 and all the green light according to the spectral characteristics shown in FIG. (G1 + G2) and a part of red light (R2), and the remaining blue light (B1) reflected from the dichroic mirror 40 and the remaining red light (R1) are separated.

次に、ダイクロイックミラー40を透過した光は、図2(B)に示す分光特性に応じて、ダイクロイックミラー50Wを透過する一部の緑色光(G1)と、ダイクロイックミラー50Wを反射する残りの緑色光(G2)、青色光(B2)及び赤色光(R2)に分離される。ここで、ダイクロイックミラー50Wを反射した青色光(B2)と緑色光(G2)及び赤色光(R2)の光強度比は、光源10から射出された光における青色光(B)と緑色光(G)及び赤色光(R)の光強度比とほぼ一致するように、ダイクロイックミラー40及びダイクロイックミラー50Wの分光特性は設定される。これにより、ダイクロイックミラー50Wを反射した青色光(B2)と緑色光(G2)及び赤色光(R2)から成る光は白色光(W2)と見なすことができる。そのためには、例えば、反射ミラー56における光損失を無視し、ダイクロイックミラー40の青色光(B)及び赤色光(R)の波長域における反射率をxとすれば、ダイクロイックミラー50Wの緑色光(G)の波長域における反射率を1−xに設定すると良い。勿論、ここで示した分光特性は一例であり、光源10から放射される光の分光分布に応じて適切に設定されるべきものである。さらに、高画質なカラー画像の形成には、光源10から放射される光の分光分布を補正する必要性が少なからずある(例えば、緑色光の強度を弱めて色バランスを適正とすることが多い)ことを考慮すると、ダイクロイックミラー40,50W等の分光特性を必ずしも上記の値に設定する必要はなく、例えば、光変調光学系60の入射側にカラーフィルター等を配置して、白色光(W2)の色度や他の色光との色バランス及び他の色光間での色バランスなどを調整するようにしても良い。   Next, the light transmitted through the dichroic mirror 40 is a part of green light (G1) that passes through the dichroic mirror 50W and the remaining green light that reflects off the dichroic mirror 50W according to the spectral characteristics shown in FIG. It is separated into light (G2), blue light (B2) and red light (R2). Here, the light intensity ratio of the blue light (B2) reflected by the dichroic mirror 50W, the green light (G2), and the red light (R2) is the blue light (B) and green light (G The spectral characteristics of the dichroic mirror 40 and the dichroic mirror 50W are set so as to substantially coincide with the light intensity ratio of the red light (R). Thereby, the light composed of the blue light (B2), the green light (G2), and the red light (R2) reflected by the dichroic mirror 50W can be regarded as white light (W2). For this purpose, for example, ignoring the light loss in the reflection mirror 56 and assuming the reflectance in the wavelength range of the blue light (B) and red light (R) of the dichroic mirror 40 to be x, the green light of the dichroic mirror 50W ( The reflectance in the wavelength range of G) is preferably set to 1-x. Of course, the spectral characteristics shown here are merely examples, and should be appropriately set according to the spectral distribution of the light emitted from the light source 10. Furthermore, in order to form a high-quality color image, there is a considerable need to correct the spectral distribution of light emitted from the light source 10 (for example, the intensity of green light is often reduced to make the color balance appropriate. ), It is not always necessary to set the spectral characteristics of the dichroic mirrors 40, 50W and the like to the above values. For example, a color filter or the like is arranged on the incident side of the light modulation optical system 60, and white light (W2 ), The color balance with other color lights, the color balance between other color lights, and the like may be adjusted.

そして、ダイクロイックミラー50Wを透過した緑色光(G1)は反射ミラー56で進行方向を変えた後、再びダイクロイックミラー50Wを透過して、白色光(W2)と共に後述する第1の2色変調液晶パネル61(光変調光学系60)に入射する。ここで、反射ミラー56を反射した緑色光(G1)は第1の2色変調液晶パネル61に至る途中でダイクロイックミラー50Wを再度透過するため、ダイクロイックミラー50Wの分光特性に応じて緑色光(G)の一部が反射し透過光の光強度は低下する(G1’)。プロジェクタに多く使われる高圧水銀ランプでは他の色光に比べて緑色光の光強度が大きすぎる傾向にあるため、ダイクロイックミラー50Wを透過する際に緑色光の一部が損失しても、第2の2色変調液晶パネル62に入射する他の色光との間で色バランスが取れなくなることはない。よって、この光路を通過する色光は、光源から射出される色光の内で最も光強度が大きい色光とすることが望ましく、この理由により、本実施形態では緑色光(G)をこの光路に設定している。これにより、光変調光学系60に入射する色光の色バランスを取り易くなり、プロジェクタとしての色表現性と光利用効率の向上を実現できる。   Then, the green light (G1) transmitted through the dichroic mirror 50W is changed in the traveling direction by the reflecting mirror 56, and then transmitted again through the dichroic mirror 50W, together with white light (W2), a first two-color modulation liquid crystal panel described later. 61 (light modulation optical system 60). Here, since the green light (G1) reflected by the reflection mirror 56 is transmitted again through the dichroic mirror 50W on the way to the first two-color modulation liquid crystal panel 61, the green light (G) depends on the spectral characteristics of the dichroic mirror 50W. ) Is reflected, and the light intensity of the transmitted light decreases (G1 ′). In a high-pressure mercury lamp often used in projectors, the light intensity of green light tends to be too high compared to other color lights. Therefore, even if a part of green light is lost when passing through the dichroic mirror 50W, the second light is lost. The color balance with other color light incident on the two-color modulation liquid crystal panel 62 is not lost. Therefore, it is desirable that the color light passing through this optical path is a color light having the highest light intensity among the color lights emitted from the light source. For this reason, in this embodiment, green light (G) is set in this optical path. ing. As a result, it becomes easy to achieve a color balance of the color light incident on the light modulation optical system 60, and it is possible to improve the color expression and light utilization efficiency as a projector.

一方、ダイクロイックミラー40を反射した光は、図2(C)に示す分光特性に応じて、ダイクロイックミラー55Rを反射する赤色光(R1)と、ダイクロイックミラー55Rを透過する青色光(B1)に分離される。ダイクロイックミラー55Rを透過した青色光(B1)は反射ミラー57で進行方向を変えて、赤色光(R1)と共に後述する第2の2色変調液晶パネル62(光変調光学系60)に入射する。このダイクロイックミラー55Rには緑色光は入射しないため、緑色光に対応する波長域では急峻に変化する分光特性は要求されない。したがって、三原色光の波長域で間に位置する色光(すなわち、緑色光)をダイクロイックミラー55Rに入射させない光路配置(色光の設定)とすることにより、ダイクロイックミラー55Rの実現が容易となり低コスト化を図り易い。また、ダイクロイックミラー55Rでは反射率を高めやすいため、ダイクロイックミラー55Rを反射する色光は、光源から射出される色光の内で最も光強度が小さい色光とすることが望ましい。これにより、光変調光学系60に入射する色光の色バランスを取り易くなり、プロジェクタとしての色表現性と光利用効率の向上を実現できる。   On the other hand, the light reflected from the dichroic mirror 40 is separated into red light (R1) reflected from the dichroic mirror 55R and blue light (B1) transmitted through the dichroic mirror 55R in accordance with the spectral characteristics shown in FIG. Is done. The blue light (B1) transmitted through the dichroic mirror 55R changes its traveling direction by the reflection mirror 57 and enters the second two-color modulation liquid crystal panel 62 (light modulation optical system 60) described later together with the red light (R1). Since green light does not enter the dichroic mirror 55R, spectral characteristics that change sharply in the wavelength region corresponding to the green light are not required. Therefore, by adopting an optical path arrangement (setting of colored light) in which the colored light (that is, green light) positioned between the three primary color light wavelengths is not incident on the dichroic mirror 55R, the dichroic mirror 55R can be easily realized and the cost can be reduced. Easy to plan. Further, since the reflectance is easy to increase in the dichroic mirror 55R, it is desirable that the color light reflected by the dichroic mirror 55R is the color light having the lowest light intensity among the color lights emitted from the light source. As a result, it becomes easy to achieve a color balance of the color light incident on the light modulation optical system 60, and it is possible to improve the color expression and light utilization efficiency as a projector.

ダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56は、ダイクロイックミラー40からの光が互いに異なる角度で入射するように配置される。具体的には、XZ平面上で入射光の中心軸に対して45°を成すような仮想の軸Q1を設定し、この軸Q1を対称軸としてダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56とが互いに非平行な状態で配置される(図1では+X及び+Z方向ほど両者の間隔が狭くなっている)。従って、ダイクロイックミラー50Wで反射された白色光(W2)と反射ミラー56で反射された緑色光(G1’)とは、XZ平面上で僅かに異なる2つの方向に分離された状態で、後述する第1の2色変調液晶パネル61(光変調光学系60)に入射する。   The dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56 are arranged so that light from the dichroic mirror 40 is incident at different angles. Specifically, a virtual axis Q1 is set so as to form 45 ° with respect to the central axis of incident light on the XZ plane, and the dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56 are not parallel to each other with this axis Q1 as the axis of symmetry. (In FIG. 1, the interval between the two is narrower in the + X and + Z directions). Therefore, the white light (W2) reflected by the dichroic mirror 50W and the green light (G1 ′) reflected by the reflection mirror 56 are separated in two slightly different directions on the XZ plane, which will be described later. The light enters the first two-color modulation liquid crystal panel 61 (light modulation optical system 60).

同様に、ダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57も、XZ平面上で入射光束の中心軸に対して45°をなすような仮想の軸Q2を設定し、この軸Q2を対称軸として互いに非平行な状態で配置される。従って、ダイクロイックミラー55Rで反射された赤色光(R1)と反射ミラー57で反射された青色光(B1)も、XZ平面上で僅かに異なる2つの方向に分離された状態で、後述する第2の2色変調液晶パネル62(光変調光学系60)に入射する。なお、ダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56、及び、ダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57の配置状態は上記に限定されない。図1では+X及び+Z方向ほど両者の間隔が狭くなる配置形態としているが、逆に、+X及び+Z方向ほど両者の間隔が広くなる配置形態としても良い。その場合には、2色変調液晶パネルに対する各色光間の入射角度の関係が、本実施形態の場合とは逆の関係となる。要するに、後述する光変調光学系60の光学構成に対応させて、各々の色光が互いに所定の角度で光変調光学系60に入射するように、ダイクロイックミラー50W,55Rと反射ミラー56,57を配置すれば良い。   Similarly, the dichroic mirror 55R and the reflection mirror 57 also set a virtual axis Q2 that forms 45 ° with respect to the central axis of the incident light beam on the XZ plane, and are not parallel to each other with this axis Q2 as the axis of symmetry. It is arranged with. Accordingly, the red light (R1) reflected by the dichroic mirror 55R and the blue light (B1) reflected by the reflection mirror 57 are also separated in two slightly different directions on the XZ plane, and will be described later. Is incident on the two-color modulation liquid crystal panel 62 (light modulation optical system 60). The arrangement state of the dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56, and the dichroic mirror 55R and the reflection mirror 57 is not limited to the above. In FIG. 1, the arrangement is such that the distance between the two becomes narrower in the + X and + Z directions, but conversely, the arrangement may be made such that the distance between both becomes larger in the + X and + Z directions. In that case, the relationship of the incident angles between the respective color lights with respect to the two-color modulation liquid crystal panel is opposite to that in the present embodiment. In short, the dichroic mirrors 50W and 55R and the reflection mirrors 56 and 57 are arranged so that each color light enters the light modulation optical system 60 at a predetermined angle in correspondence with the optical configuration of the light modulation optical system 60 described later. Just do it.

次に、光変調光学系60は色光を変調する2つの光変調装置、すなわち、第1の2色変調液晶パネル61(第1の光変調装置)と第2の2色変調液晶パネル62(第2の光変調装置)を備えている。これら第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62は基本的に同一の液晶パネルであり、変調する色光の違いによって区別される。本実施形態では、第1の2色変調液晶パネル61では白色光(W2)と緑色光(G1’)を、第2の2色変調液晶パネル62では赤色光(R1)と青色光(B1)をそれぞれ変調する。   Next, the light modulation optical system 60 includes two light modulation devices that modulate color light, that is, a first two-color modulation liquid crystal panel 61 (first light modulation device) and a second two-color modulation liquid crystal panel 62 (first light modulation device). 2 light modulation devices). The first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 are basically the same liquid crystal panel, and are distinguished by the difference in color light to be modulated. In the present embodiment, the first two-color modulation liquid crystal panel 61 uses white light (W2) and green light (G1 ′), and the second two-color modulation liquid crystal panel 62 uses red light (R1) and blue light (B1). Are modulated respectively.

2色変調液晶パネル61,62は、入射した2種類の色光を不図示の外部からの画像情報に基づいてそれぞれ独立に光変調して光学像を形成し、入射側とは反対の側から変調光を射出する透過型の液晶パネルであり、その断面構造を図3に示す。図3は第1の2色変調液晶パネル61を例に示している。この2色変調液晶パネル61,62の概略構造は、後述するサブ画素616A1,616A2(サブ画素とは後述するサブ画素電極によって駆動される画素を意味するため、サブ画素電極と同じ番号を付す)やそれと対応したマイクロレンズを有する点を除けば、一般的なモノクロ用液晶パネルとほぼ同じである。すなわち、ガラス等で構成された2枚の透明な基板(対向基板611、TFT基板612)の間に電気光学材料であるツイステッドネマチック(TN)液晶613が封入され、対向基板611上には共通電極614および不要光を遮光するためのブラックマトリクス615等が、また、TFT基板612上には2種類のサブ画素電極616A1,616A2とスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)617等が形成され、薄膜トランジスタ617を介してサブ画素電極616A1,616A2に電圧が印加されると、共通電極614との間に挟まれた液晶613が駆動される。勿論、サブ画素電極616A1,616A2は互いに独立して制御可能である。   The two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 independently modulate the two types of incident color light based on image information from the outside (not shown) to form an optical image, and modulate from the side opposite to the incident side. FIG. 3 shows a sectional structure of a transmissive liquid crystal panel that emits light. FIG. 3 shows the first two-color modulation liquid crystal panel 61 as an example. The schematic structure of the two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 is sub-pixels 616A1 and 616A2 to be described later (sub-pixels are pixels driven by sub-pixel electrodes to be described later, and are therefore given the same numbers as the sub-pixel electrodes). Except for the fact that it has a micro lens corresponding to it, it is almost the same as a general monochrome liquid crystal panel. That is, a twisted nematic (TN) liquid crystal 613 that is an electro-optic material is sealed between two transparent substrates (a counter substrate 611 and a TFT substrate 612) made of glass or the like, and a common electrode is formed on the counter substrate 611. 614 and a black matrix 615 for blocking unnecessary light, and two kinds of subpixel electrodes 616A1 and 616A2 and a thin film transistor (TFT) 617 as a switching element are formed on the TFT substrate 612. When a voltage is applied to the sub-pixel electrodes 616A1 and 616A2, the liquid crystal 613 sandwiched between the common electrode 614 is driven. Of course, the sub-pixel electrodes 616A1 and 616A2 can be controlled independently of each other.

さらに、対向基板611の入射側には複数の単位マイクロレンズ631をマトリックス状に備えてなるマイクロレンズアレイ630が配置されている。単位マイクロレンズ631は、エッチング等によりガラス板上に形成され、マイクロレンズアレイが形成されたガラス板とは異なる屈折率を有する樹脂層(接着剤)632を介して対向基板611に接着されている。マイクロレンズアレイ630は、ダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56、或いはダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57等で射出方向が分離された2種類の色光をそれぞれ集光し、空間的に分離した状態で対応するサブ画素616A1,616A2にそれぞれ入射させる。すなわち、Z方向に並ぶ一対のサブ画素616A1,616A2に対して一つの単位マイクロレンズ631が対応する様にマイクロレンズアレイ630は配置されている。そのため、一対のサブ画素616A1,616A2が並ぶ方向は、ダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56(或いはダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57)で色光の射出方向が分離される方向(図1のXZ平面上の方向)に設定されている。   Further, a microlens array 630 including a plurality of unit microlenses 631 arranged in a matrix is disposed on the incident side of the counter substrate 611. The unit micro lens 631 is formed on a glass plate by etching or the like, and is bonded to the counter substrate 611 via a resin layer (adhesive) 632 having a refractive index different from that of the glass plate on which the micro lens array is formed. . The microlens array 630 condenses two types of color lights whose emission directions are separated by the dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56, or the dichroic mirror 55R and the reflection mirror 57, respectively, and corresponding sub-states in a spatially separated state. The light is incident on the pixels 616A1 and 616A2. That is, the microlens array 630 is arranged so that one unit microlens 631 corresponds to a pair of subpixels 616A1 and 616A2 arranged in the Z direction. Therefore, the direction in which the pair of sub-pixels 616A1 and 616A2 are arranged is the direction in which the emission direction of the colored light is separated by the dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56 (or the dichroic mirror 55R and the reflection mirror 57) (direction on the XZ plane in FIG. 1). ) Is set.

ここで、単位マイクロレンズ631のZ方向の幅寸法は、サブ画素616A1のZ方向の幅寸法とサブ画素616A2のZ方向の幅寸法の和に略等しく、Y方向の長さ寸法はサブ画素616A1,616A2(2つのサブ画素の長さ寸法は互いに等しい)のY方向の長さ寸法と略等しい様に設定されている。また、サブ画素616A1,616A2のZ方向の幅寸法はY方向の長さ寸法の略1/2に設定されている。この理由は、一対のサブ画素616A1,616A2で一つの絵素(ドット)を表現する表示形態を採用しているためであるが、サブ画素616A1,616A2の寸法形状については、上記に限定されない。   Here, the width dimension in the Z direction of the unit microlens 631 is substantially equal to the sum of the width dimension in the Z direction of the subpixel 616A1 and the width dimension in the Z direction of the subpixel 616A2, and the length dimension in the Y direction is the subpixel 616A1. , 616A2 (the length dimensions of the two sub-pixels are equal to each other) are set to be substantially equal to the length dimension in the Y direction. In addition, the width dimension in the Z direction of the sub-pixels 616A1 and 616A2 is set to approximately ½ of the length dimension in the Y direction. This is because a display form in which one picture element (dot) is expressed by the pair of sub-pixels 616A1 and 616A2 is employed, but the dimensional shape of the sub-pixels 616A1 and 616A2 is not limited to the above.

そして、TFT基板612の光射出側およびマイクロレンズアレイ630の光入射側には、それぞれ偏光板642,641が配置されている。なお、液晶613はTN型だけでなく、強誘電型や反強誘電型、水平配向型や垂直配向型などを種々用いることができる。   Polarizers 642 and 641 are disposed on the light emission side of the TFT substrate 612 and the light incident side of the microlens array 630, respectively. Note that as the liquid crystal 613, not only a TN type but also a ferroelectric type, an antiferroelectric type, a horizontal alignment type, a vertical alignment type, and the like can be used.

図1及び図3に示すように、ダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56で射出方向を分離された白色光(W2)及び緑色光(G1’)は、第1の2色変調液晶パネル61上の各単位マイクロレンズ631に異なる角度で入射する。この各単位マイクロレンズ631に入射した白色光(W2)及び緑色光(G1’)は、それぞれ異なる角度で単位マイクロレンズ631から射出され、色光毎に分かれて集光し、Z方向に並ぶ一対のサブ画素616A1,616A2にそれぞれ入射する。そして、白色光(W2)及び緑色光(G1’)は、それぞれのサブ画素616A1,616A2により変調された後、第1の2色変調液晶パネル61の光束入射端面と直交する方向(図3のX方向)に対して互いに略対称な角度で射出される。同様に、ダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57で射出方向を分離された青色光(B1)及び赤色光(R1)も、第2の2色変調液晶パネル62のそれぞれのサブ画素616A1,616A2により変調された後、光束入射端面と直交する方向に対して互いに略対称な角度で射出される。   As shown in FIGS. 1 and 3, the white light (W2) and the green light (G1 ′), the emission directions of which are separated by the dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56, are converted into respective colors on the first two-color modulation liquid crystal panel 61. The light enters the unit micro lens 631 at different angles. The white light (W2) and the green light (G1 ′) incident on each unit microlens 631 are emitted from the unit microlens 631 at different angles, collected separately for each color light, and paired in the Z direction. The light enters the sub-pixels 616A1 and 616A2. The white light (W2) and the green light (G1 ′) are modulated by the respective sub-pixels 616A1 and 616A2, and then orthogonal to the light beam incident end face of the first two-color modulation liquid crystal panel 61 (FIG. 3). Injected at substantially symmetric angles with respect to (X direction). Similarly, the blue light (B1) and the red light (R1) whose emission directions are separated by the dichroic mirror 55R and the reflection mirror 57 are also modulated by the respective sub-pixels 616A1 and 616A2 of the second two-color modulation liquid crystal panel 62. After that, the light beams are emitted at substantially symmetric angles with respect to the direction orthogonal to the light beam incident end face.

第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62におけるサブ画素の配列状態と、第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62間におけるサブ画素の相対的な対応関係を図4に示す。図4は2色変調液晶パネル61,62を何れも光入射側から見た場合のサブ画素の配置関係を示している。第1の2色変調液晶パネル61では白色光(W2)が入射する画像形成領域(サブ画素)616Wと緑色光(G1’)が入射する画像形成領域(サブ画素)616Gとが、また、第2の2色変調液晶パネル62では赤色光(R1)が入射する画像形成領域(サブ画素)616Rと青色光(B1)が入射する画像形成領域(サブ画素)616Bとが、それぞれ市松模様状に配置されている。そして、2つの2色変調液晶パネル61,62間においては、画像形成領域(サブ画素)616Wと画像形成領域(サブ画素)616Rとが、また、画像形成領域(サブ画素)616Gと画像形成領域(サブ画素)616Bとが、それぞれ対応する(空間的に重なる)ように配置されている。但し、2つの2色変調液晶パネル61,62間におけるサブ画素の対応関係は上記に限定されない。このような画素間の配置関係に対応して、ダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56、及びダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57等の配置関係は設定されている。   FIG. 4 shows the arrangement of the sub-pixels in the first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 and the relative correspondence of the sub-pixels between the first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62. Show. FIG. 4 shows an arrangement relationship of sub-pixels when the two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 are both viewed from the light incident side. In the first two-color modulation liquid crystal panel 61, an image forming region (sub pixel) 616W on which white light (W2) is incident and an image forming region (sub pixel) 616G on which green light (G1 ′) is incident are also displayed. In the two-color modulation liquid crystal panel 62, the image forming area (sub-pixel) 616R where the red light (R1) is incident and the image forming area (sub-pixel) 616B where the blue light (B1) is incident are respectively in a checkered pattern. Is arranged. Between the two two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62, an image forming region (sub pixel) 616W and an image forming region (sub pixel) 616R, and an image forming region (sub pixel) 616G and an image forming region are provided. (Sub-pixels) 616B are arranged so as to correspond to each other (spatially overlap). However, the correspondence relationship of the sub-pixels between the two two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 is not limited to the above. Corresponding to the arrangement relationship between the pixels, the arrangement relationship between the dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56, and the dichroic mirror 55R and the reflection mirror 57 is set.

図1に戻り、第1の2色変調液晶パネル61の射出側には偏光回転素子80が配置され、第1の2色変調液晶パネル61からの射出光の偏光方向を90度回転する。偏光回転素子としては、例えばλ/2位相差板を用いることができる。これにより、2つの2色変調液晶パネル61,62からのそれぞれの射出光の偏光方向が互いに90度異なる状態となる。例えば、偏光回転素子80からの射出光はP偏光、第2の2色変調液晶パネル62からの射出光はS偏光となる。なお、偏光回転素子80の配置場所は上記に限定されず、第2の2色変調液晶パネル62の射出側に配置しても良し、或いは、2色変調液晶パネル61,62の入射側の偏光板641よりも投写レンズ側であれば、2色変調液晶パネルの入射側に配置することもできる。要するに、色合成光学系70で反射光として扱われる光は少なくともS偏光光となるように、偏光回転素子80を適宜配置すれば良い。   Returning to FIG. 1, a polarization rotation element 80 is disposed on the exit side of the first two-color modulation liquid crystal panel 61, and the polarization direction of the light emitted from the first two-color modulation liquid crystal panel 61 is rotated by 90 degrees. As the polarization rotation element, for example, a λ / 2 phase difference plate can be used. As a result, the polarization directions of the light emitted from the two two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 are different from each other by 90 degrees. For example, the light emitted from the polarization rotation element 80 is P-polarized light, and the light emitted from the second two-color modulation liquid crystal panel 62 is S-polarized light. The arrangement position of the polarization rotation element 80 is not limited to the above, and it may be arranged on the exit side of the second two-color modulation liquid crystal panel 62, or the incident-side polarization of the two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62. As long as it is closer to the projection lens than the plate 641, it can be arranged on the incident side of the two-color modulation liquid crystal panel. In short, the polarization rotation element 80 may be appropriately arranged so that light treated as reflected light by the color synthesis optical system 70 is at least S-polarized light.

2つの2色変調液晶パネル61,62からの射出光は、色合成光学系である偏光ビームスプリッター70で一つの光に合成される。この偏光ビームスプリッター70は、略三角柱状の2つの透明媒質(例えばガラスや樹脂)によって偏光分離・合成膜71が挟持された立方体形状をなし、偏光方向が互いに直交する2種類の偏光光(P偏光とS偏光)の内、P偏光を透過させ、S偏光を反射させる偏光分離・合成膜71が平面視正方形の対角線部分に形成されている。偏光分離・合成膜71としては、例えば誘電体多層膜によって実現できる。これにより、P偏光である第1の2色変調液晶パネル61からの色光とS偏光である第2の2色変調液晶パネル62からの色光は、それらの偏光方向の違いを利用して一つの光に合成され、カラー画像を形成する。そして、偏光ビームスプリッター70で合成されたカラー画像は、投写レンズ(投写光学系)90から射出され、不図示のスクリーン上に投写表示される。   Light emitted from the two two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 is combined into one light by the polarization beam splitter 70 which is a color combining optical system. The polarization beam splitter 70 has a cubic shape in which a polarization separation / synthesis film 71 is sandwiched between two substantially triangular prism-shaped transparent media (for example, glass and resin), and two types of polarized light (P The polarization separation / combination film 71 that transmits the P-polarized light and reflects the S-polarized light is formed on the diagonal portion of the square in plan view. The polarization separation / synthesis film 71 can be realized by, for example, a dielectric multilayer film. As a result, the color light from the first two-color modulation liquid crystal panel 61 that is P-polarized light and the color light from the second two-color modulation liquid crystal panel 62 that is S-polarization use the difference in their polarization directions to produce one light. Synthesized with light to form a color image. The color image synthesized by the polarization beam splitter 70 is emitted from a projection lens (projection optical system) 90 and is projected and displayed on a screen (not shown).

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。光変調光学系60が第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62を備えて構成されているので、三原色光及び白色光の4種類の色光を用いて色表現域の広い投写画像を形成できる。特に、白色光を独立して変調できるため、従来の三原色光だけを用いたプロジェクタに比べて相対的に輝度の高い白表示を行え、例えば金属光沢や閃光などの輝き感における表現性を向上できる。また、白色の照明光を生成しているために、従来の三原色光だけを用いたプロジェクタに比べて三原色光の強度が相対的に小さくなっている。したがって、これらの三原色光だけを用いて画像表示を行う場合には、黒側の階調表現性を向上させることができる。その結果、暗部の表現性の向上と高いピーク輝度の実現を両立でき、全体的に暗い色調が多いビデオ映像の表示に好適である。   According to this embodiment, there are the following effects. Since the light modulation optical system 60 includes the first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62, a projection image having a wide color expression range can be obtained using four kinds of color light of three primary colors and white light. Can be formed. In particular, since white light can be modulated independently, white display with a relatively high brightness can be achieved compared to a projector using only conventional three primary color lights, and the expression in brightness such as metallic luster and flash can be improved. . In addition, since white illumination light is generated, the intensity of the three primary color lights is relatively smaller than that of a projector using only the conventional three primary color lights. Therefore, when image display is performed using only these three primary color lights, the gradation expression on the black side can be improved. As a result, it is possible to achieve both improvement in dark area expression and realization of high peak luminance, and it is suitable for display of video images with many dark colors overall.

また、2種類の色光を一つの2色変調液晶パネル61,62で変調する構成を採用しているため、4種類の色光を変調するにも拘わらず2つの液晶パネルで対応でき、装置の小型化と低コスト化を実現しやすい。さらに、4種類の色光の照明光路を対称形に配置できるため、短い距離で長さの等しい照明光路を構成できる。この点でも、装置の小型化と薄型化を実現しやすい。   In addition, since a configuration in which two kinds of color light are modulated by one two-color modulation liquid crystal panel 61, 62 is adopted, it is possible to cope with two liquid crystal panels in spite of modulation of four kinds of color light, and the size of the apparatus is small. Easy to realize and cost reduction. Furthermore, since the illumination light paths of four types of color light can be arranged symmetrically, illumination light paths having the same length can be configured at a short distance. In this respect as well, it is easy to reduce the size and thickness of the device.

さらに、ダイクロイックミラー50Wでは緑色光を透過させる形態を採用している。ダイクロイックミラー50Wを透過した光は反射ミラー56を経て再度ダイクロイックミラー50Wを透過する際に光損失を生じるが、プロジェクタに多く用いられる高圧水銀ランプでは、他の色光に比べて緑色光の光強度が相対的に大きいため、ダイクロイックミラー50Wを透過する色光を緑色光とすることにより、他の色光との間で光強度のバランスを取りやすく、色バランスに優れた明るい投写画像を実現しやすい。
(第1実施形態の変形例)
色分離光学系30における各ダイクロイックミラー40,50W,55Rの分光特性は、第1実施形態に限定されず、光路に対する色光の設定によって分光特性は決められる。例えば、ダイクロイックミラー40で透過により青色光(B1)と赤色光(R1)とを白色光(W)から分離する場合には、図5(A)に示す様な分光特性のダイクロイックミラー40とすればよい。また、ダイクロイックミラー50Wで透過により白色光(W2)を分離する場合には、図5(A)の青色光或いは赤色光における反射率をyとして、図5(B)に示す様な分光特性のダイクロイックミラー50Wを用いることができる。ここで、反射ミラー56を反射した緑色光(G2)は第1の2色変調液晶パネル61に至る途中でダイクロイックミラー50Wを再度透過するため、ダイクロイックミラー50Wの分光特性に応じて緑色光(G2)の一部が反射し透過光の光強度が低下する。そのため、第1の2色変調液晶パネル61に入射する白色光の色バランスを保つために、その光損失を予め考慮して緑色光に対応する波長域の反射率を1−√yとしている。さらに、ダイクロイックミラー55Rで反射により青色光(B1)を分離する場合には、図5(C)に示す様な分光特性のダイクロイックミラー55Rとすればよい。勿論、ここで示した分光特性は一例であり、光源10から放射される光の分光分布に応じて適切に設定されるべきものである。さらに、第1実施形態では、板状のダイクロイックミラーや反射ミラーを用いて色分離光学系30を構成しているが、ガラスや樹脂などの透明媒質によってダイクロイック膜や反射膜が挟持されて成るダイクロイックプリズムや反射プリズムを用いて構成しても良い。前者の場合にはプロジェクタの軽量化および低コスト化を図りやすく、後者の場合には色光分離効率や反射率などの光学特性を向上させやすいという特徴がある。また、プリズム状の偏光ビームスプリッターを用いて色合成光学系70を構成しているが、板状の偏光ビームスプリッターを用いても良い。前者の場合には偏光分離・合成膜に対する光の入射角度を比較的小さくできるため、効率の良い色光の合成と合成時における色ムラの発生を低減でき、後者の場合にはプロジェクタの軽量化および低コスト化を図りやすいという特徴がある。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタの概略構成を図6に示す。このプロジェクタ2は第1実施形態のプロジェクタ1とほぼ同様の構成を有しつつ、光源10からの光を特定の偏光光に変換する偏光変換光学系20と、照明光を光変調光学系60に効率的に入射させるための平行化レンズ65を備えている点が、プロジェクタ1との主な相違点である。したがって、第1実施形態と同一の機能或いは作用を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略または簡略化する。
Further, the dichroic mirror 50W employs a form that transmits green light. Light that has passed through the dichroic mirror 50W passes through the reflecting mirror 56 and then loses light when it passes through the dichroic mirror 50W again. However, in a high-pressure mercury lamp that is often used in projectors, the light intensity of green light is higher than that of other color lights. Since it is relatively large, the color light transmitted through the dichroic mirror 50W is green light, so that it is easy to balance the light intensity with other color light, and it is easy to realize a bright projected image with excellent color balance.
(Modification of the first embodiment)
The spectral characteristics of the dichroic mirrors 40, 50W, and 55R in the color separation optical system 30 are not limited to those in the first embodiment, and the spectral characteristics are determined by the setting of the color light with respect to the optical path. For example, when blue light (B1) and red light (R1) are separated from white light (W) by transmission through the dichroic mirror 40, the dichroic mirror 40 having spectral characteristics as shown in FIG. That's fine. Further, when white light (W2) is separated by transmission through the dichroic mirror 50W, the reflectance of blue light or red light in FIG. 5A is set to y, and the spectral characteristics as shown in FIG. 5B are obtained. A dichroic mirror 50W can be used. Here, since the green light (G2) reflected by the reflection mirror 56 is transmitted again through the dichroic mirror 50W on the way to the first two-color modulation liquid crystal panel 61, the green light (G2) depends on the spectral characteristics of the dichroic mirror 50W. ) Is reflected, and the light intensity of the transmitted light is reduced. Therefore, in order to maintain the color balance of the white light incident on the first two-color modulation liquid crystal panel 61, the reflectance in the wavelength region corresponding to the green light is set to 1-√y in consideration of the light loss. Furthermore, when the blue light (B1) is separated by reflection by the dichroic mirror 55R, a dichroic mirror 55R having spectral characteristics as shown in FIG. 5C may be used. Of course, the spectral characteristics shown here are merely examples, and should be appropriately set according to the spectral distribution of the light emitted from the light source 10. Furthermore, in the first embodiment, the color separation optical system 30 is configured by using a plate-like dichroic mirror or reflection mirror, but the dichroic film or reflection film is sandwiched by a transparent medium such as glass or resin. You may comprise using a prism or a reflective prism. In the former case, it is easy to reduce the weight and cost of the projector, and in the latter case, it is easy to improve optical characteristics such as color light separation efficiency and reflectance. Further, although the color combining optical system 70 is configured using a prism-shaped polarizing beam splitter, a plate-shaped polarizing beam splitter may be used. In the former case, the incident angle of light with respect to the polarization separation / combination film can be made relatively small, so it is possible to reduce the occurrence of color unevenness during efficient synthesis and synthesis of colored light. There is a feature that it is easy to reduce the cost.
[Second Embodiment]
Next, FIG. 6 shows a schematic configuration of a projector according to the second embodiment of the present invention. The projector 2 has substantially the same configuration as the projector 1 of the first embodiment, but the polarization conversion optical system 20 that converts light from the light source 10 into specific polarized light, and the illumination light into the light modulation optical system 60. The main difference from the projector 1 is that a collimating lens 65 is provided for efficient incidence. Therefore, portions having the same functions or operations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

光源10と第1の色分離光学素子であるダイクロイックミラー40との間には、第1のレンズアレイ21、第2のレンズアレイ22、偏光ビームスプリッターアレイ23、位相差板アレイ24、重畳レンズ25などを備えた偏光変換光学系20が配置されている。なお、ここで用いている偏光変換光学系20は、例えば、特許公報(特開平H8−304739)にその詳細が開示されている公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。   Between the light source 10 and the dichroic mirror 40 which is a first color separation optical element, a first lens array 21, a second lens array 22, a polarization beam splitter array 23, a phase difference plate array 24, and a superimposing lens 25 are provided. A polarization conversion optical system 20 including the above is disposed. Note that the polarization conversion optical system 20 used here is a known technique whose details are disclosed in, for example, a patent publication (Japanese Patent Laid-Open No. H8-304739), and thus detailed description thereof is omitted.

光源10から射出された非偏光な光束は第1及び第2のレンズアレイ21,22と偏光ビームスプリッターアレイ23によって偏光方向が直交するP偏光の偏光光束群とS偏光の偏光光束群とに分離され、分離されたP偏光の偏光光束群は位相差板アレイ24によってその偏光方向を回転されてS偏光の偏光光束群に変換される。S偏光の偏光光束群は位相差板アレイ24による偏光方向の回転作用を受けないため、位相差板アレイ24から射出された光束は全てS偏光に揃えられる。これらの偏光光束は重畳レンズ25によってその射出方向を照明対象である第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62に向けられ、平行化レンズ65を通過して各々の2色変調液晶パネル61,62上で重畳結合される。   A non-polarized light beam emitted from the light source 10 is separated into a P-polarized light beam group and an S-polarized light beam group whose polarization directions are orthogonal by the first and second lens arrays 21 and 22 and the polarization beam splitter array 23. The separated P-polarized light beam group is rotated by the phase difference plate array 24 to be converted into an S-polarized light beam group. Since the S-polarized light beam group is not subjected to the rotating action of the polarization direction by the phase difference plate array 24, all the light beams emitted from the phase difference plate array 24 are aligned with the S-polarized light. These polarized light beams are directed by the superimposing lens 25 in the direction of emission to the first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 to be illuminated, pass through the collimating lens 65, and each two-color modulation liquid crystal panel. 61 and 62 are overlap-coupled.

ダイクロイックミラー50Wおよびダイクロイックミラー55の各射出側には平行化レンズ65が配置され、重畳レンズ25から射出された各々の偏光光束をその中心軸に対して集光し、略平行化した状態で第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62に入射させる。一般に液晶パネルは表示特性に入射角依存性を有するが、平行化レンズ65を配置することで、第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62に入射する光束の角度分布を狭めている。これにより、表示特性の入射角依存性を低減して、投写画像の高画質化と高輝度化を実現している。また、単位マイクロレンズ631による集光性が向上し、より小さな集光スポットを形成できるため、隣接する他のサブ画素に不要な色光が入射することによって生じる混色の発生を防止でき、色表現性に優れた滲みのないカラー画像を表示できる。   A collimating lens 65 is disposed on each exit side of the dichroic mirror 50W and the dichroic mirror 55, and the respective polarized light beams emitted from the superimposing lens 25 are condensed with respect to the central axis, and in a state of being substantially parallelized. The light enters the first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62. In general, a liquid crystal panel has an incident angle dependency on display characteristics. However, the arrangement of the collimating lens 65 narrows the angular distribution of light beams incident on the first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62. . As a result, the incident angle dependency of the display characteristics is reduced, and high image quality and high brightness of the projected image are realized. Further, the light condensing property by the unit microlens 631 is improved, and a smaller light condensing spot can be formed. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of color mixing caused by unnecessary color light incident on other adjacent sub-pixels. Excellent color image without bleeding can be displayed.

偏光変換光学系20によって色分離光学系30に入射する光をS偏光としている。そのため、ダイクロイックミラー40,50W,55RではS偏光に特化した分光特性とできるため、効率の高い色光分離を実現しやすい。特に、ダイクロイックミラー55Rでは、S偏光の赤色光を反射させる形態としており、赤色光の強度が相対的に小さい光源ランプ(例えば、メタルハライドランプの一部や高圧水銀ランプ)を光源に用いた場合においても、赤色光を無駄なく利用することができる。これにより他の色光との間で光強度のバランスを取りやすくなり、光利用効率を低下させることなく色表現域を拡大でき、色バランスに優れた明るい投写画像を実現できる。   Light that is incident on the color separation optical system 30 by the polarization conversion optical system 20 is S-polarized light. Therefore, since the dichroic mirrors 40, 50W, and 55R can have spectral characteristics specialized for S-polarized light, it is easy to achieve efficient color light separation. In particular, the dichroic mirror 55R is configured to reflect S-polarized red light, and when a light source lamp (for example, a part of a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp) having a relatively small intensity of red light is used as a light source. However, red light can be used without waste. This makes it easy to balance the light intensity with other color lights, and the color expression range can be expanded without reducing the light utilization efficiency, and a bright projected image with excellent color balance can be realized.

ダイクロイックミラー50Wと反射ミラー56、及びダイクロイックミラー55Rと反射ミラー57によって方向分離された各色光は、プロジェクタ1の場合と同様に、第1または第2の2色変調液晶パネル61,62に入射し、図示されない外部からの画像情報に基づいてそれぞれ独立に光変調され、画像情報に応じて部分的にP偏光光に変換されて射出される。ここで、第1実施形態の場合とは異なり、第2の2色変調液晶パネル62の射出側に偏光方向を略90度回転させる偏光回転素子80が配置されており、第2の2色変調液晶パネル62からの変調後のP偏光光はS偏光光に変換された後、色合成光学系70に入射する。   Each color light direction-separated by the dichroic mirror 50W and the reflection mirror 56, and the dichroic mirror 55R and the reflection mirror 57 is incident on the first or second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 as in the case of the projector 1. The light is independently modulated on the basis of external image information (not shown), and is partially converted into P-polarized light according to the image information and emitted. Here, unlike the case of the first embodiment, a polarization rotation element 80 for rotating the polarization direction by approximately 90 degrees is arranged on the exit side of the second two-color modulation liquid crystal panel 62, and the second two-color modulation liquid crystal panel 62 is arranged. The modulated P-polarized light from the liquid crystal panel 62 is converted into S-polarized light and then enters the color synthesis optical system 70.

色合成光学系70では第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62から射出された変調後の4種類の色光を合成してカラー画像を形成する。この時、第1の2色変調液晶パネル61からの色光は透過光として、また、第2の2色変調液晶パネル62からの色光は反射光として合成される。なお、偏光回転素子80の配置形態については、本実施形態に限定されない。すなわち、色合成光学系70からの光をZ軸方向に射出する場合には、偏光回転素子80を第1の2色変調液晶パネル61の射出側に配置し、偏光回転素子80からはS偏光が射出される構成としても良い。また、偏光変換光学系70によって2つの2色変調液晶パネル61,62に入射する光は偏光光となっているため、2色変調液晶パネル61,62の射出側に換えて、2色変調液晶パネル61,62の入射側に配置しても良い。要するに、色合成光学系70で反射光として扱われる光束は少なくともS偏光光となるように、偏光回転素子80を適宜配置すれば良い。   The color combining optical system 70 combines the four types of modulated color light emitted from the first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 to form a color image. At this time, the color light from the first two-color modulation liquid crystal panel 61 is combined as transmitted light, and the color light from the second two-color modulation liquid crystal panel 62 is combined as reflected light. The arrangement of the polarization rotation element 80 is not limited to this embodiment. That is, when the light from the color synthesis optical system 70 is emitted in the Z-axis direction, the polarization rotation element 80 is disposed on the emission side of the first two-color modulation liquid crystal panel 61, and the polarization rotation element 80 receives the S-polarized light. May be configured to be injected. Further, since the light incident on the two two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 by the polarization conversion optical system 70 is polarized light, the two-color modulation liquid crystal is used instead of the emission side of the two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62. You may arrange | position to the incident side of the panels 61 and 62. FIG. In short, the polarization rotation element 80 may be appropriately arranged so that the light beam treated as reflected light by the color synthesis optical system 70 is at least S-polarized light.

このような第2実施形態によれば、前記第1実施形態で述べた効果の他に、以下のような効果がある。すなわち、非偏光な照明光を液晶パネルで効率的に利用可能な特定の偏光に変換して照明光としているため、光源からの光の利用効率を大幅に向上でき、投写画像の一層の高輝度化を実現できる。また、色分離光学系30に入射する光をS偏光とすることにより、高精度、高効率な色分離を実現し、投写画像の高画質化と高輝度化を実現している。現在実用化されている光源ランプは何れも理想的な色バランスを有していないため、特定の色光の強度を落とし、明るさを犠牲にして色バランスを取る必要があるが、本発明の上記構成に依れば、色分離時の光利用効率を高められるため、明るさの犠牲を最小限に留めて、暗部の表現性の向上と高いピーク輝度の実現を両立することができる。   According to the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, there are the following effects. In other words, non-polarized illumination light is converted into specific polarized light that can be efficiently used on a liquid crystal panel to produce illumination light, so that the light use efficiency from the light source can be greatly improved and the brightness of the projected image is further increased Can be realized. In addition, by making the light incident on the color separation optical system 30 S-polarized light, high-precision and high-efficiency color separation is realized, and high image quality and high brightness of the projected image are realized. Since none of the light source lamps currently in practical use has an ideal color balance, it is necessary to reduce the intensity of specific color light and to balance the color at the expense of brightness. According to the configuration, since the light use efficiency at the time of color separation can be increased, it is possible to achieve both the improvement of dark area expression and the realization of high peak luminance while minimizing the sacrifice of brightness.

なお、本実施形態とは異なり、偏光変換光学系20から色分離光学系30に入射する光をP偏光とすることもできる。但し、その場合には、偏光回転素子80、色合成光学系70及び投写レンズ90等の配置形態を適宜変更する必要がある。
(第2実施形態の変形例)
平行化レンズ65の配置場所は第2実施形態に限定されない。例えば、ダイクロイックミラー50W,55Rの各入射側に配置しても良い。この配置に依れば、各ダイクロイックミラー50W,55Rに入射する光の平行性を高められるため、ダイクロイックミラー50W,55Rにおける色光の分離精度と効率を高めやすく、低コスト化も可能である。
Unlike the present embodiment, the light incident on the color separation optical system 30 from the polarization conversion optical system 20 can be P-polarized light. However, in that case, it is necessary to appropriately change the arrangement of the polarization rotation element 80, the color synthesis optical system 70, the projection lens 90, and the like.
(Modification of the second embodiment)
The arrangement place of the collimating lens 65 is not limited to the second embodiment. For example, it may be arranged on each incident side of the dichroic mirrors 50W and 55R. According to this arrangement, the parallelism of the light incident on the dichroic mirrors 50W and 55R can be increased, so that the separation accuracy and efficiency of the color light in the dichroic mirrors 50W and 55R can be easily improved, and the cost can be reduced.

また、偏光変換光学系20の配置の仕方は第2実施形態に限定されない。例えば、ダイクロイックミラー40の入射側に第1のレンズアレイ21を、また、2箇所の射出側に第2のレンズアレイ22、偏光ビームスプリッターアレイ23、位相差板アレイ24、重畳レンズ25などを各々配置する形態としても良い。この場合には、使用する部品点数は増加するが、光源10と光変調光学系60との距離を短くできるため、光学系の小型化が可能である。また、第2実施形態の構成に比べて、2箇所の偏光ビームスプリッターアレイ23や位相差板アレイ24に入射する色光の波長域が限定され狭帯域化されるため、光学性能の波長依存性を緩和でき、一層高い効率で偏光変換を実現できる。なお、第2実施形態ではレンズアレイを備えた形態の偏光変換光学系20を用いていたが、これに代えて、棒状(例えばガラスロッド)或いは管状(例えば管状反射ミラー)の導光体を備えた偏光変換光学系を用いても良い。
(その他の変形例)
本発明は、前記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。前記の各実施形態では、第1の2色変調液晶パネル61で白色光(W2)と緑色光(G1’)を変調する構成としているが、緑色光(G1')に換えて青色光(B1)或いは赤色光(R1)を変調する構成としても良い。その場合には、ダイクロイックミラー40やダイクロイックミラー50Wを製造しやすい。ダイクロイックミラー40を例にとると、三原色光の波長域で短波長側或いは長波長側に位置する波長域の反射率は0に、それ以外の波長域の反射率はxであるように分光特性を設定すればよいため、図2(A)に示した分光特性のダイクロイックミラーに比べて、分光特性上の変化の仕方が単純であり、製造しやすくなり低コスト化も可能となる。また、前記の各実施形態では、2つの2色変調液晶パネルから色合成光学系に入射する光を、偏光回転素子によって互いに直交する直線偏光に変換していたが、色合成光学系の構成内容によっては、例えば、2ヶ所に偏光回転素子を配置して回転方向が互いに異なる円偏光(例えば左回りの円偏光と右回りの円偏光)であるように変換してもよい。要するに、偏光回転素子は、2方向からの色光を色合成光学系で効率よく合成できるように、少なくとも一方の偏光を変換して互いの偏光状態が異なるようにする機能を有していればよい。
Further, the arrangement of the polarization conversion optical system 20 is not limited to the second embodiment. For example, the first lens array 21 is disposed on the incident side of the dichroic mirror 40, and the second lens array 22, the polarization beam splitter array 23, the phase difference plate array 24, the superimposing lens 25, and the like are disposed on the two exit sides. It is good also as a form to arrange. In this case, although the number of parts to be used increases, the distance between the light source 10 and the light modulation optical system 60 can be shortened, so that the optical system can be downsized. Further, compared to the configuration of the second embodiment, the wavelength range of the color light incident on the two polarizing beam splitter arrays 23 and the phase difference plate array 24 is limited and narrowed. It can be relaxed and polarization conversion can be realized with higher efficiency. In the second embodiment, the polarization conversion optical system 20 having a lens array is used. Instead, a rod-like (eg, glass rod) or tubular (eg, tubular reflection mirror) light guide is provided. Alternatively, a polarization conversion optical system may be used.
(Other variations)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications as described below. In each of the above-described embodiments, the first two-color modulation liquid crystal panel 61 is configured to modulate white light (W2) and green light (G1 ′), but instead of green light (G1 ′), blue light (B1 ) Or red light (R1) may be modulated. In that case, it is easy to manufacture the dichroic mirror 40 and the dichroic mirror 50W. Taking the dichroic mirror 40 as an example, the spectral characteristics are such that the reflectance in the wavelength region located on the short wavelength side or the long wavelength side in the wavelength region of the three primary colors is 0, and the reflectance in the other wavelength regions is x. Therefore, as compared with the dichroic mirror having the spectral characteristics shown in FIG. 2A, the method of changing the spectral characteristics is simple, and it is easy to manufacture and the cost can be reduced. In each of the above-described embodiments, light incident on the color synthesis optical system from the two two-color modulation liquid crystal panels is converted into linearly polarized light orthogonal to each other by the polarization rotation element. Depending on the case, for example, polarization rotation elements may be disposed at two locations, and conversion may be performed so that the circularly polarized light has different rotation directions (for example, counterclockwise circularly polarized light and clockwise circularly polarized light). In short, the polarization rotation element only needs to have a function of converting at least one polarized light so that the polarization states thereof are different so that colored light from two directions can be efficiently combined by the color combining optical system. .

さらに、前記の各実施形態では、光変調光学系としてTFTをスイッチング素子として用いた第1及び第2の2色変調液晶パネルが採用されていたが、これに限定されない。すなわち、同じ液晶パネルであっても、TFD(薄膜ダイオード)をスイッチング素子として用いたものであってもよい。さらには、PDLC(高分子分散型液晶)パネルを用いても同様の効果を期待できるプロジェクタを構成することができ、要するに、光源からの射出光束を変調する形式の光変調光学系を備えた種々のプロジェクタに本発明を採用することができる。また、前記の各実施形態では、第1及び第2の2色変調液晶パネルの画素配列はマトリックス状に設定されていたが、これに限らず、ストライプ型、トライアングル型等種々の画素配列を採用してもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the first and second two-color modulation liquid crystal panels using TFTs as switching elements are employed as the light modulation optical system. However, the present invention is not limited to this. That is, even if it is the same liquid crystal panel, what used TFD (thin film diode) as a switching element may be used. Furthermore, a projector that can be expected to have the same effect even if a PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) panel is used can be configured. In short, various projectors equipped with a light modulation optical system that modulates the light beam emitted from the light source. The present invention can be applied to other projectors. Further, in each of the above embodiments, the pixel arrangement of the first and second two-color modulation liquid crystal panels is set in a matrix form, but not limited to this, various pixel arrangements such as a stripe type and a triangle type are adopted. May be.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としても良い。
In addition, the specific structure, shape, and the like when implementing the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.

本発明の第1実施形態に係るプロジェクタ1の概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing schematic structure of the projector 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態におけるダイクロイックミラーの分光特性を示す図であり、(A)はダイクロイックミラー40の分光特性を、(B)はダイクロイックミラー50Wの分光特性を、(C)はダイクロイックミラー55Rの分光特性を示している。It is a figure which shows the spectral characteristic of the dichroic mirror in 1st Embodiment, (A) is the spectral characteristic of the dichroic mirror 40, (B) is the spectral characteristic of the dichroic mirror 50W, (C) is the spectral characteristic of the dichroic mirror 55R. Is shown. 第1実施形態における第1の2色変調液晶パネル61の概略構造を表す断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a first two-color modulation liquid crystal panel 61 in the first embodiment. FIG. 第1実施形態における第1及び第2の2色変調液晶パネル61,62の画素配列と、それら2つの2色変調液晶パネル61,62間における画素の対応関係を表す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a pixel arrangement of first and second two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62 in the first embodiment and a correspondence relationship of pixels between the two two-color modulation liquid crystal panels 61 and 62. 第1実施形態の変形例としてのダイクロイックミラーの分光特性を示す図であり、(A)はダイクロイックミラー40の他の分光特性を、(B)はダイクロイックミラー50Wの他の分光特性を、(C)はダイクロイックミラー55Rの他の分光特性を示している。It is a figure which shows the spectral characteristic of the dichroic mirror as a modification of 1st Embodiment, (A) shows the other spectral characteristic of the dichroic mirror 40, (B) shows the other spectral characteristic of the dichroic mirror 50W, (C ) Shows another spectral characteristic of the dichroic mirror 55R. 本発明の第2実施形態に係るプロジェクタ2の概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing schematic structure of the projector 2 which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、2 プロジェクタ
10 光源
20 偏光変換光学系
21 第1のレンズアレイ
22 第2のレンズアレイ
23 偏光ビームスプリッターアレイ
24 位相差板アレイ
25 重畳レンズ
30 色分離光学系
40 ダイクロイックミラー(第1の色分離光学素子)
50W ダイクロイックミラー(第2の色分離光学素子)
55R ダイクロイックミラー(第3の色分離光学素子)
56、57 反射ミラー
60 光変調光学系
61 第1の2色変調液晶パネル(第1の光変調装置)
62 第2の2色変調液晶パネル(第2の光変調装置)
616A1、616A2 サブ画素(サブ画素電極)
630 マイクロレンズアレイ
641、642 偏光板
65 平行化レンズ
70 偏光ビームスプリッター(色合成光学系)
71 偏光分離・合成膜
80 偏光回転素子
90 投写レンズ(投写光学系)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Projector 10 Light source 20 Polarization conversion optical system 21 1st lens array 22 2nd lens array 23 Polarization beam splitter array 24 Phase difference plate array 25 Superimposition lens 30 Color separation optical system 40 Dichroic mirror (1st color separation) Optical element)
50W dichroic mirror (second color separation optical element)
55R Dichroic mirror (third color separation optical element)
56, 57 Reflection mirror 60 Light modulation optical system 61 First two-color modulation liquid crystal panel (first light modulation device)
62 Second two-color modulation liquid crystal panel (second light modulation device)
616A1, 616A2 Subpixel (Subpixel electrode)
630 Microlens arrays 641 and 642 Polarizing plate 65 Parallelizing lens 70 Polarizing beam splitter (color synthesis optical system)
71 Polarization Separation / Synthesis Film 80 Polarization Rotating Element 90 Projection Lens (Projection Optical System)

Claims (10)

光源と、
該光源から射出された光を2つの色光に分離する第1の色分離光学素子と、該第1の色分離光学素子で分離された前記2つの色光の内、一方を白色光と第1色光とに分離する第2の色分離光学素子と、他方を第2色光と第3色光とに分離する第3の色分離光学素子と、
前記白色光及び第1色光を変調する第1の光変調装置と、前記第2色光及び第3色光を変調する第2の光変調装置と、
前記第1及び第2の光変調装置からの射出光の偏光方向が互いに略直交するように、少なくとも一方の射出光の偏光方向を回転させる偏光回転素子と、
前記第1及び第2の光変調装置によって変調された4種類の色光を合成する色合成光学系と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
A light source;
A first color separation optical element that separates light emitted from the light source into two color lights, and one of the two color lights separated by the first color separation optical element is white light and first color light. A second color separation optical element that separates the light into a second color light and a third color separation optical element that separates the other into a second color light and a third color light,
A first light modulation device that modulates the white light and the first color light; a second light modulation device that modulates the second color light and the third color light;
A polarization rotation element that rotates the polarization direction of at least one of the emitted lights so that the polarization directions of the emitted lights from the first and second light modulation devices are substantially orthogonal to each other;
A projector comprising: a color synthesizing optical system that synthesizes four kinds of color lights modulated by the first and second light modulation devices.
請求項1において、
前記第2の色分離光学素子は、前記白色光及び第1色光が前記第1の光変調装置に異なる方向から入射するように配置され、
前記第3の色分離光学素子は、前記第2色光及び第3色光が前記第2の光変調装置に異なる方向から入射するように配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
In claim 1,
The second color separation optical element is arranged so that the white light and the first color light are incident on the first light modulation device from different directions,
The projector, wherein the third color separation optical element is arranged so that the second color light and the third color light are incident on the second light modulation device from different directions.
請求項1において、
前記第1及び第2の光変調装置は、一対の基板と、これら一対の基板間に挟持された電気光学材料と、前記一対の基板の内の光入射側の基板に設けられたマイクロレンズアレイと、他方の基板上に形成された複数のサブ画素電極とを備え、前記複数のサブ画素電極は前記マイクロレンズアレイのそれぞれのマイクロレンズに対応して配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
In claim 1,
The first and second light modulation devices include a pair of substrates, an electro-optical material sandwiched between the pair of substrates, and a microlens array provided on a light incident side of the pair of substrates. And a plurality of subpixel electrodes formed on the other substrate, wherein the plurality of subpixel electrodes are arranged corresponding to the respective microlenses of the microlens array.
請求項1乃至請求項3において、
前記第2の色分離光学素子では、白色光が反射によって第1色光と分離されることを特徴とするプロジェクタ。
In claims 1 to 3,
The projector according to claim 2, wherein the second color separation optical element separates white light from the first color light by reflection.
請求項1乃至請求項4において、
前記第1色光は、前記光源から射出される色光の内で、相対的に光強度が大きい色光であることを特徴とするプロジェクタ。
In Claims 1 to 4,
The projector according to claim 1, wherein the first color light is a color light having a relatively high light intensity among the color lights emitted from the light source.
請求項1乃至請求項3において、
前記第3の色分離光学素子で反射によって分離される色光は、前記光源から射出される色光の内で、相対的に光強度が小さい色光であることを特徴とするプロジェクタ。
In claims 1 to 3,
The color light separated by reflection by the third color separation optical element is a color light having a relatively low light intensity among the color lights emitted from the light source.
請求項5において、
前記第1色光は、緑色光或いは青色光であることを特徴とするプロジェクタ。
In claim 5,
The projector according to claim 1, wherein the first color light is green light or blue light.
請求項6において、
前記第3の色分離光学素子で反射によって分離される色光は、赤色光であることを特徴とするプロジェクタ。
In claim 6,
The projector, wherein the color light separated by reflection by the third color separation optical element is red light.
請求項1乃至請求項6において、
前記光源と前記第1及び第2の光変調装置との間に、前記光源から射出された非偏光な光を偏光方向が揃った光に変換するための偏光変換光学系を備えることを特徴とするプロジェクタ。
In Claims 1 to 6,
A polarization conversion optical system for converting non-polarized light emitted from the light source into light having a uniform polarization direction is provided between the light source and the first and second light modulation devices. Projector.
請求項9において、
前記偏光変換光学系から射出される偏光方向が揃った光は、前記第1の色分離光学素子の光分離面に対してS偏光光であることを特徴とするプロジェクタ。
In claim 9,
The projector is characterized in that the light having the same polarization direction emitted from the polarization conversion optical system is S-polarized light with respect to the light separation surface of the first color separation optical element.
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