JP4738782B2 - Illumination optical system and projection image display apparatus having the same - Google Patents

Illumination optical system and projection image display apparatus having the same Download PDF

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Description

本発明は、一般には、画像表示素子を用いた液晶プロジェクタ等の投射型画像表示装置に係り、特に、画像表示素子を照明する照明光学系及びそれを有する投射型画像表示装置に関する。   The present invention generally relates to a projection type image display apparatus such as a liquid crystal projector using an image display element, and more particularly to an illumination optical system that illuminates an image display element and a projection type image display apparatus having the same.

近年の液晶プロジェクタなどの投射型画像表示装置の普及により、投射型画像表示装置は高画質が益々要請されている。最近の偏光型の液晶プロジェクタは、照明光学系からの照明光を反射型液晶表示素子(又は反射型液晶パネル)で画像変調する。そして、変調後の光を偏光ビームスプリッター(Polarizing Beam Splitter(以下、「PBS」と呼ぶ。))で検光して投射光学系に導光している(例えば、特許文献1を参照のこと)。かかる投射型画像表示装置はスクリーンに投射された画像が全体に渡って均一に近い明るさを有していることが重要である。 With the recent spread of projection type image display devices such as liquid crystal projectors, the image quality of projection type image display devices is increasingly required. Recent polarization-type liquid crystal projectors modulate the image of illumination light from an illumination optical system with a reflective liquid crystal display element (or reflective liquid crystal panel) . Then , the modulated light is detected by a polarizing beam splitter (hereinafter referred to as “PBS”) and guided to a projection optical system (for example, see Patent Document 1). . In such a projection type image display apparatus, it is important that the image projected on the screen has a brightness that is nearly uniform over the entire screen.

そこで、特許文献1は、照明光学系に2次元的(又はマトリックス状)にレンズ素子が配置された一対のハエの目レンズをランプの後段に配置した、いわゆるダブルインテグレータ構成を採用している。かかるダブルインテグレータ構成により、光源からの照明光の照度分布を2次元的に略均一にし、均一な照度分布で後段の反射型液晶表示素子を照明することができる。   Therefore, Patent Document 1 adopts a so-called double integrator configuration in which a pair of fly-eye lenses in which lens elements are arranged two-dimensionally (or in a matrix) are arranged in the rear stage of the lamp in the illumination optical system. With such a double integrator configuration, the illuminance distribution of the illumination light from the light source can be made substantially two-dimensionally uniform, and the subsequent reflective liquid crystal display element can be illuminated with the uniform illuminance distribution.

その他の従来技術としては、特許文献2がある。
特開2004−12864号公報 特開平6−75200号公報
There exists patent document 2 as another prior art.
JP 2004-12864 A JP-A-6-75200

近年の高画質化の要請から色むらやコントラストを更に改善するために、本発明者は、特許文献2のように、2次元インテグレータではなく1次元インテグレータを使用することを検討した。かかる構成により、光線束の一断面方向の角度分布を押さえるために薄膜部品に起因する色むらを低減することができると共にコントラストを改善することができる。   In order to further improve the color unevenness and contrast due to the recent demand for higher image quality, the present inventor examined the use of a one-dimensional integrator instead of a two-dimensional integrator as in Patent Document 2. With such a configuration, it is possible to reduce color unevenness due to the thin film component in order to suppress the angular distribution in the cross section direction of the light beam, and to improve the contrast.

しかしながら、特許文献2は、1次元インテグレータが屈折力を持たない断面はレンズセルの重畳的照明によって照度分布を均一化していないので、画像表示素子上での照度分布がランプの発光分布の劣化などに異常に大きく影響される。 However, in Patent Document 2, the illuminance distribution on the cross section where the one-dimensional integrator does not have refractive power is not uniformized by the superimposed illumination of the lens cell, and therefore the illuminance distribution on the image display element is deteriorated in the light emission distribution of the lamp, etc. It is greatly influenced by abnormally.

例えば、図11(a)に示すように、光源2がリフレクタ4の焦点位置にあるランプ1がある場合、図11(a)のA方向から見た発光分布は異常がなければ図11(b)のようになり、X軸に沿った光量分布は図11(c)のように略対称な2つの山形状となる。2つの山形状になるのは、光源2自身がリフレクタ4からの光の影となるからである。また、画像表示素子上のX軸に沿った面照度分布は図11(d)のようになる。   For example, as shown in FIG. 11A, when there is a lamp 1 in which the light source 2 is at the focal position of the reflector 4, the emission distribution viewed from the direction A in FIG. ), And the light quantity distribution along the X-axis has two substantially symmetrical mountain shapes as shown in FIG. The reason for the two mountain shapes is that the light source 2 itself becomes a shadow of the light from the reflector 4. Further, the surface illuminance distribution along the X axis on the image display element is as shown in FIG.

しかし、製造誤差又は経時的変化によって光源2がリフレクタ4の焦点位置からずれたり、光源2が劣化したりすると、図11(b)乃至(d)に示す状態から図12(a)乃至(c)に示す状態に変化することになる。ここで、図12(a)は、光源2がリフレクタ4の焦点位置から光軸に垂直な面マイナス側にずれた場合の発光分布であり、図12(b)はその場合のX軸に沿った光量分布であり、図12(c)は画像表示素子上のX軸に沿った面照度分布である。この結果、図12(c)に示すように、画像表示素子上及び被投射画面には照度ムラが発生してしまう。   However, if the light source 2 is displaced from the focal position of the reflector 4 due to a manufacturing error or a change with time, or the light source 2 is deteriorated, the state shown in FIGS. ). Here, FIG. 12A shows the light emission distribution when the light source 2 is shifted from the focal position of the reflector 4 to the surface minus side perpendicular to the optical axis, and FIG. 12B is along the X axis in that case. FIG. 12C shows the surface illuminance distribution along the X axis on the image display element. As a result, as shown in FIG. 12C, illuminance unevenness occurs on the image display element and the projected screen.

そこで、本発明は、被投射画面において均一な明るさを維持した状態で色むらやコントラストの改善など更なる高画質化を図ることができる照明光学系及びそれを有する投射型画像表示装置を提供することを例示的目的とする。   Therefore, the present invention provides an illumination optical system capable of further improving image quality such as color unevenness and contrast improvement while maintaining uniform brightness on a projection screen, and a projection type image display apparatus having the same. For illustrative purposes.

本発明の一側面としての照明光学系は、光源部からの光を受光し、光軸と略直交する第1方向に配列された複数の第1シリンドリカルレンズを有する第1インテグレータと、前記第1方向と平行な方向に、前記第1シリンドリカルレンズに対応して配列され、前記第1インテグレータによって分割集光された個々の光束を取り込む複数の第2シリンドリカルレンズを有する第2インテグレータと、前記第2インテグレータを通過した光を集光する集光手段を有し、被照明面を照明する照明光学系であって、前記第1方向、及び光軸と垂直な方向を第2方向とするとき、前記集光手段は、前記第2インテグレータを通過した光を第2方向においてのみ集光し、前記集光手段によって集光された光束のうち、前記光源部の発光分布が前記第2方向において非対称である部分の光量の高い側の光を遮光する遮光板が、前記集光手段による集光位置近傍に配置されていることを特徴とする。 An illumination optical system according to an aspect of the present invention receives a light from a light source unit, and includes a first integrator having a plurality of first cylindrical lenses arranged in a first direction substantially orthogonal to an optical axis, and the first integrator A second integrator having a plurality of second cylindrical lenses arranged in a direction parallel to the direction and corresponding to the first cylindrical lens and taking in individual light beams divided and condensed by the first integrator; the light passing through the integrator has a light collecting means to collect light, a illumination optical system for illuminating a target surface, said first direction, and when the optical axis and a direction perpendicular to the second direction, The condensing unit condenses light that has passed through the second integrator only in the second direction, and among the light beams collected by the condensing unit, the light emission distribution of the light source unit is in the second direction. Light shielding plate for shielding the light intensity high side optical part is Oite asymmetric, characterized in that it is arranged near the condensing position of the focusing means.

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。   Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、被投射画面において均一な明るさを維持した状態で更なる高画質化を図ることができる照明光学系及びそれを有する投射型画像表示装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illumination optical system which can aim at the further image quality improvement in the state which maintained the uniform brightness in the to-be-projected screen, and a projection type image display apparatus having the same can be provided.

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例である照明光学系10について説明する。ここで、図1は、照明光学系10の単純化された光路図である。より詳細には、図1(a)は後述するインテグレータ12及び14がパワーを有するyz断面を示している。図1(b)は、インテグレータ12及び14がパワーを有しないxz断面を示している。x軸は左右、y軸は上下、z軸は光軸方向を表し、xyの原点は光軸である。 Hereinafter, an illumination optical system 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a simplified optical path diagram of the illumination optical system 10. More specifically, FIG. 1A shows a yz section in which integrators 12 and 14 described later have power . FIG. 1B shows an xz cross section in which the integrators 12 and 14 have no power. The x axis represents the left and right, the y axis represents the up and down, the z axis represents the optical axis direction, and the origin of xy is the optical axis.

照明光学系10は、図1に示すように、ランプ1(光源2及びリフレクタ4)からの光を受光して被照明面としての画像表示素子40を照明する光学系である。照明光学系10は、第1インテグレータ12、第2インテグレータ14、第1の光束圧縮レンズ16、遮光板(又は絞り)20、コンデンサーレンズ30、第2の光束圧縮レンズ32を有する。ランプ1自体は照明光学系10の一部であってもよいし、一部でなくてもよい。 The illumination optical system 10, as shown in FIG. 1, Ru optics der for illuminating the image display element 40 as a surface to be illuminated by receiving the light from the lamp 1 (light source 2 and the reflector 4). The illumination optical system 10 includes a first integrator 12, a second integrator 14, a first light beam compression lens 16, a light shielding plate (or diaphragm) 20, a condenser lens 30, and a second light beam compression lens 32. The lamp 1 itself may or may not be a part of the illumination optical system 10.

yz断面では光源2から射出された白色光は、リフレクタ4で反射し、第1インテグレータ12、第2インテグレータ14を通過する。その後、遮光板20、コンデンサーレンズ30を介して、画像表示素子40に入射する。yz断面では、第1の光束圧縮レンズ16と第2の光束圧縮レンズ32は屈折力は持っておらず、単なるガラスブロックと扱うことができる。第1インテグレータ12は光源2からの光束に基づいて第2インテグレータ14の近傍に複数の光源像を形成する。一方、第1インテグレータ12の各レンズセルは、第2インテグレータ14とコンデンサーレンズ30の作用で、被照明面である画像表示素子40と共役であり、各レンズセルはコンデンサーレンズ30によって重畳的に被照明面に結像される。   In the yz section, the white light emitted from the light source 2 is reflected by the reflector 4 and passes through the first integrator 12 and the second integrator 14. Thereafter, the light enters the image display element 40 through the light shielding plate 20 and the condenser lens 30. In the yz cross section, the first light beam compression lens 16 and the second light beam compression lens 32 have no refractive power and can be handled as a simple glass block. The first integrator 12 forms a plurality of light source images in the vicinity of the second integrator 14 based on the light flux from the light source 2. On the other hand, each lens cell of the first integrator 12 is conjugate with the image display element 40 that is an illuminated surface by the action of the second integrator 14 and the condenser lens 30, and each lens cell is superimposed by the condenser lens 30. An image is formed on the illumination surface.

xz断面では、光源2から射出された白色光は、リフレクタ4で反射し、第1インテグレータ12に向かう。xz断面では第1インテグレータ12、第2インテグレータ14は屈折力は持っておらず、単なるガラスブロックとして扱うことができる。その後、第1の光束圧縮レンズ16、遮光板20、コンデンサーレンズ30、第2の光束圧縮レンズ32を介して、画像表示素子40に照明光が入射する。第1の光束圧縮レンズ16、コンデンサーレンズ30、第2の光束圧縮レンズ32はxz断面(第1平面)において平行光を一定の瞳倍率で圧縮して射出する略アフォーカル系を構成するように配置されている。 In the xz cross section, the white light emitted from the light source 2 is reflected by the reflector 4 and travels toward the first integrator 12. In the xz section, the first integrator 12 and the second integrator 14 do not have refractive power and can be handled as a simple glass block. Thereafter, the illumination light is incident on the image display element 40 through the first light flux compression lens 16, the light shielding plate 20, the condenser lens 30, and the second light flux compression lens 32. The first luminous flux compression lens 16, the condenser lens 30, and the second luminous flux compression lens 32 constitute a substantially afocal system that compresses and emits parallel light at a constant pupil magnification in the xz cross section (first plane). Has been placed.

遮光板20はインテグレータ12及び14のレンズセルの配列方向(Y方向)と直交する方向の光の集光位置近傍である第1の光束圧縮レンズ16の焦点位置近傍に配置されている。第1の光束圧縮レンズ16の焦点距離をfとした時、遮光板20は、第1の光束圧縮レンズ16の焦点位置か、その焦点位置からの光軸方向に沿った距離が0.3f以内(好ましくは015f以内)の位置に配置することが望ましい。ここで、焦点位置とは、第1の光束圧縮レンズ16の主平面から第1の光束圧縮レンズ16の焦点距離だけ離れた位置、又は第1の光束圧縮レンズ16の光出射面から第1の光束圧縮レンズ16の焦点距離だけ離れた位置である。図2に、遮光板20の拡大平面図を示す。遮光板20は、同図に示すように、開口部22と遮光部24とを有する。開口部22の開口形状は、後述するように、図2に示す形状に限定されるものではない。 The light shielding plate 20 is disposed in the vicinity of the focal position of the first light flux compression lens 16, which is in the vicinity of the light condensing position in the direction orthogonal to the arrangement direction (Y direction) of the lens cells of the integrators 12 and 14 . When the focal length of the first beam compression lens 16 is f, the light shielding plate 20 is positioned a focal position of the first beam compression lens 16, the distance along the optical axis direction from the focal position within 0.3f (preferably 0. within 15f) is preferably arranged at the position of. Here, the focal position is a position away from the main plane of the first light beam compression lens 16 by the focal length of the first light beam compression lens 16 or the first light emission surface of the first light beam compression lens 16. This is a position separated by the focal length of the light beam compression lens 16. FIG. 2 shows an enlarged plan view of the light shielding plate 20. The light shielding plate 20 has an opening 22 and a light shielding part 24 as shown in FIG. The opening shape of the opening 22 is not limited to the shape shown in FIG. 2 as will be described later.

遮光板20の作用を図3乃至図5を参照して詳細に説明する。遮光板20が配置されていない系では、図12に示すように光源2がリフレクタ4の焦点位置に対してずれると画像表示素子40上で左右の光量差が発生する。しかし、遮光板20を設置することによって、図3に点線で示す状態から実線で示す状態に左右の光量差を緩和して均一化することができる。 The operation of the light shielding plate 20 will be described in detail with reference to FIGS. In a system in which the light shielding plate 20 is not disposed, a right and left light amount difference is generated on the image display element 40 when the light source 2 is deviated from the focal position of the reflector 4 as shown in FIG . However , by installing the light shielding plate 20, it is possible to reduce and equalize the difference in the amount of light on the left and right from the state shown by the dotted line to the state shown by the solid line in FIG.

このメカニズムを図4及び図5を参照して説明する。本実施例では、x方向に重畳的な照明をしていないため、x方向の照度分布はランプ1の発光分布に大きく影響される。ここで、図4(a)は光源2がリフレクタ4の焦点位置にある時の光路図であり、図4(b)はx方向マイナス側にずれた時の光路図である。図4(a)に示す状態では、光路はx方向のプラス側とマイナス側が対称である。これに対して、図4(b)に示す状態では、光源2がx方向にマイナス側にずれて光軸に対して垂直方向に放射される光Lを中心にして、プラス側は集光、マイナス側は発散というように非対称になる。このため、図12(a)及び(b)に示すような光量分布となり、画像表示素子40上の照度分布は図12(c)に示すようになる。   This mechanism will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, since the illumination is not superimposed in the x direction, the illuminance distribution in the x direction is greatly influenced by the light emission distribution of the lamp 1. 4A is an optical path diagram when the light source 2 is at the focal position of the reflector 4, and FIG. 4B is an optical path diagram when the light source 2 is shifted to the minus side in the x direction. In the state shown in FIG. 4A, the optical path is symmetrical on the positive side and the negative side in the x direction. On the other hand, in the state shown in FIG. 4B, the light source 2 is shifted to the minus side in the x direction and the light L emitted in the direction perpendicular to the optical axis is focused on the plus side. The minus side becomes asymmetrical like divergence. Therefore, the light quantity distribution as shown in FIGS. 12A and 12B is obtained, and the illuminance distribution on the image display element 40 is as shown in FIG.

図5に光源2から画像表示素子40までの光路図を示す。図5(a)に示す実線は、光源2がリフレクタ4の焦点位置にある場合、点線は光源2がx方向マイナス側にずれた場合の光路を示している。x方向に関して、光源2と第1の光束圧縮レンズ16の焦点位置が実質的に共役な関係にあるため、第1の光束圧縮レンズ16の焦点位置近傍の光路が光源2の位置ずれに合わせ片寄りができてしまう。そのため、その大きく片寄った光が画像表示素子40マイナス側の光量アップに寄与している。そのため、図5(b)に示すように、x方向で光路を遮光する遮光板20を設置すると、画像表示素子40上で光量の高い側の光を遮断することができ、左右の光量を均一化することができる。 FIG. 5 shows an optical path diagram from the light source 2 to the image display element 40. The solid line shown in FIG. 5A indicates the optical path when the light source 2 is at the focal position of the reflector 4 and the dotted line indicates the optical path when the light source 2 is shifted to the minus side in the x direction. Since the focal position of the light source 2 and the first light beam compression lens 16 is substantially conjugated with respect to the x direction, the optical path in the vicinity of the focal position of the first light beam compression lens 16 is matched to the positional deviation of the light source 2. I will be close . For this reason , the greatly offset light contributes to an increase in the amount of light on the negative side of the image display element 40. Therefore, as shown in FIG. 5B, if a light shielding plate 20 that shields the optical path in the x direction is installed, the light on the higher light quantity side on the image display element 40 can be blocked, and the right and left light quantities are uniform. Can be

本実施例は、遮光部24を光軸から離れた位置に配置し、y方向にのみ重畳的な照明を行っている。即ち、図6(a)に示すように、ランプ1の発光分布を上下方向に並ぶ複数個の領域に分割し、それぞれを画像表示素子40上に重ね合わせることにより、略均一な照明を行えるようにしている。ランプ1の発光領域を約40mm×40mm、第2インテグレータ14が上下方向に4.5mmピッチで配列された9個のレンズで構成されているとする。その場合には、図6(b)に示すように、遮光部24は光軸から約9mmの距離bだけ離れた位置を中心に4.5mmの幅aの遮光とすることが好ましい。これは、図6(a)に示す部分6が画像表示素子40上で図6(c)に示す位置42近辺の画面上で明るさの極大値となる位置近傍の照明に大きく寄与しており、その部分の光を遮光することにより照度の大きな変化を無くしているからである。ここで、部分6は、光軸からY方向に±約9mmの位置近傍である。また、位置42は、投射される画像の横幅の約1/6の長さ分だけ端から中央に寄った位置、逆に言うと、投射される画像の中心から画像の横方向の幅の約1/3だけ左右方向にずれた位置である。画面中心から端に向かって光量が単調に増加するものは人間の目にとってはあまり違和感を感じないが、図3に示すように途中に光量の変曲点(又は極大値又は極小値)があるようなものは変曲点付近の傾きが大きいほど違和感となり、画質の劣化として認識する。そのため、図6(c)に示す位置42近傍の光量の変化を抑えることが好ましい。 In the present embodiment, the light-shielding portion 24 is disposed at a position away from the optical axis, and superimposing illumination is performed only in the y direction. That is, as shown in FIG. 6A, the light emission distribution of the lamp 1 is divided into a plurality of regions arranged in the vertical direction, and each is superimposed on the image display element 40, so that substantially uniform illumination can be performed. I have to. It is assumed that the light emitting area of the lamp 1 is about 40 mm × 40 mm, and the second integrator 14 is composed of nine lenses arranged in a vertical pitch of 4.5 mm . In that case, as shown in FIG. 6B, it is preferable that the light-shielding portion 24 is light-shielded with a width a of 4.5 mm around a position separated from the optical axis by a distance b of about 9 mm. This greatly contributes to the illumination in the vicinity of the position where the portion 6 shown in FIG. 6A becomes the maximum brightness value on the screen near the position 42 shown in FIG. 6C on the image display element 40. This is because a large change in illuminance is eliminated by blocking the light in that portion. Here, the portion 6 is in the vicinity of a position of ± about 9 mm in the Y direction from the optical axis. Further, the position 42 is a position that is shifted from the end to the center by the length of about 1/6 of the horizontal width of the projected image. In other words, the position 42 is about the horizontal width of the image from the center of the projected image. The position is shifted in the left-right direction by 1/3. A human eye that has a monotonically increasing light amount from the center of the screen to the edge does not feel a sense of incongruity to human eyes, but there is an inflection point (or maximum or minimum value) in the middle as shown in FIG. Such a thing becomes more uncomfortable as the inclination near the inflection point is larger, and is recognized as deterioration in image quality. For this reason, it is preferable to suppress a change in the amount of light in the vicinity of the position 42 shown in FIG.

遮光部24の高さや幅はこれに限られたものではない。第2インテグレータ14の上下の分割数、ピッチ、第1の光束圧縮レンズ16から第2の光束圧縮レンズ32の瞳の圧縮率等によって最適な遮光を設ければよい。例えば第2インテグレータ14のピッチが細かい時には、それに合わせ遮光部の幅を小さくするなどの手段が考えられる。また、遮光部24は第2インテグレータ14の上下各1個ずつに対応するものではなく、図7に示す遮光板20Aの遮光部24Aように各2個ずつに対応し、左右の光量差を緩和するエリアを増やしても構わない。ここで、図7は、遮光板20の変形例としての遮光板20Aの概略平面図である。遮光板20Aは、遮光板20と同様に、開口部22Aと遮光部24Aとを有する。   The height and width of the light shielding portion 24 are not limited to this. What is necessary is just to provide optimal light shielding by the number of upper and lower divisions of the second integrator 14, the pitch, the compression rate of the pupil of the first light beam compression lens 16 to the second light beam compression lens 32, and the like. For example, when the pitch of the second integrator 14 is fine, a means for reducing the width of the light shielding portion in accordance with the pitch can be considered. Further, the light shielding portions 24 do not correspond to the upper and lower ones of the second integrator 14, but correspond to the two light shielding portions 24A of the light shielding plate 20A shown in FIG. You may increase the area to be. Here, FIG. 7 is a schematic plan view of a light shielding plate 20 </ b> A as a modification of the light shielding plate 20. Similar to the light shielding plate 20, the light shielding plate 20A includes an opening 22A and a light shielding portion 24A.

ここで、図6(b)又は図7に示したように、本実施例においては互いに異なる複数種の開口領域(開口部)を有する遮光板を用いることが可能である。その複数の遮光板の開口領域に関する共通点について以下に述べる。   Here, as shown in FIG. 6B or FIG. 7, in this embodiment, it is possible to use a light shielding plate having a plurality of different types of opening regions (openings). The common points regarding the opening areas of the plurality of light shielding plates will be described below.

インテグレートする方向(図中のY方向)を第1方向、第1方向及び光軸(照明光学系の光軸、及び/又はリフレクターの光軸)の両者に対して垂直な方向(図中にX方向)を第2方向とし、第1方向及び第2方向によって座標系を規定する。このとき、開口領域の前記第2方向の幅は、光軸位置から第1方向にそって遠ざかるに従って(図の+Y方向に進むに従って、又は−Y方向に進むに従って)、減少及び増加している。より詳細には、光軸位置から±Y方向に9mm移動した位置における第2方向の幅は、光軸位置における第2方向の幅に比べて減少しており、さらに遠ざかると増加している構成とする。 The direction of integration (Y direction in the figure) is a direction perpendicular to both the first direction, the first direction, and the optical axis (the optical axis of the illumination optical system and / or the optical axis of the reflector) (X in the figure). (Direction) is the second direction, and the coordinate system is defined by the first direction and the second direction. At this time, the width of the opening region in the second direction decreases and increases as it moves away from the optical axis position along the first direction (as it proceeds in the + Y direction or as it proceeds in the -Y direction in the figure). . More specifically, the width in the second direction at a position moved 9 mm in the ± Y direction from the optical axis position is smaller than the width in the second direction at the optical axis position, and increases as the distance further increases. And

さらに、この光軸上を含む開口領域は、開口領域の光軸位置における第2方向の幅をW11とする。また、光軸から第1方向に沿って所定距離L離れた位置における第2方向の幅をW12とする。また、光軸から第1方向に沿って所定距離3/2×L離れた位置における第2方向の幅をW13とするとき、W11>W12<W13という関係を満たすL1が存在するような構成とすることが望ましい。さらに、この光軸上を含む開口領域は、開口領域の光軸位置における第2方向の幅をW21とする。また、光軸から第1方向に沿って所定距離L2離れた位置における第2方向の幅をW22とする。また、光軸から第1方向に沿って所定距離2×L2離れた位置における第2方向の幅をW23とするとき、W21>W22<W23という関係を満たすL2が存在するような構成とすることが望ましい。ここで、L1は、図6(b)、図7において9mmとしている。勿論9mm以外の値であっても構わない。また、図6(b)、図7においては、+Y方向、−Y方向の両方向において、上記の式が成り立っているが、+Y方向、−Y方向のいずれかの方向にしか成り立たないような構成であっても構わない。 Further, the opening area including the optical axis has a width in the second direction at the optical axis position of the opening area as W11 . Moreover, the second width of the optical axis along the first direction a predetermined distance L 1 position and W 12. Also, when the second width of the optical axis along the first direction separated by a predetermined distance 3/2 × L 1 position and W 13, W 11> W 12 <L1 satisfying the relationship of W 13 is It is desirable to have a configuration that exists. Further, the opening area including the optical axis has a width in the second direction at the optical axis position of the opening area as W21. Further, the width in the second direction at a position away from the optical axis by a predetermined distance L2 along the first direction is defined as W22. Further, when the width in the second direction at a position away from the optical axis by a predetermined distance of 2 × L2 along the first direction is W23, L2 that satisfies the relationship of W21> W22 <W23 exists. Is desirable. Here, L1 is 9 mm in FIG. 6B and FIG. Of course, values other than 9 mm may be used. In FIGS. 6B and 7, the above formula is established in both the + Y direction and the −Y direction, but the configuration can be established only in either the + Y direction or the −Y direction. It does not matter.

また、開口領域の、光軸位置における第1方向の幅をW1、光軸位置における第2方向の幅をW2とするとき、W1>W2であることが望ましい。   Further, when the width of the opening region in the first direction at the optical axis position is W1, and the width in the second direction at the optical axis position is W2, it is desirable that W1> W2.

また、本実施例では、図6(b)や図7のように、ほぼ複数の直線のみで開口領域を囲っているが、勿論曲線のみで囲っても構わないし、直線と曲線を織り交ぜて囲っても構わない。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 6B and FIG. 7, the opening region is surrounded by only a plurality of straight lines, but of course, it may be surrounded only by curves, and the straight lines and the curves are interwoven. You can surround it.

また、照明光学系10は、図8に示すように投射レンズ50を組み合わせて、投射型表示装置の一部として使用することができる。ここで、図8(a)は、投射型表示装置のYZ断面を示す単純化された光路図であり、図8(b)は、投射型表示装置のXZ断面を示す単純化された光路図である。図8においては、画像表示素子は1枚であるがこの限りではなく、色分解・合成素子を配置して、図10を参照して後述されるように、複数枚の画像表示素子を使用してもよい。   Moreover, the illumination optical system 10 can be used as a part of a projection display device by combining the projection lens 50 as shown in FIG. Here, FIG. 8A is a simplified optical path diagram showing the YZ section of the projection display device, and FIG. 8B is a simplified optical path diagram showing the XZ section of the projection display device. It is. In FIG. 8, the number of image display elements is one. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of image display elements are used as described later with reference to FIG. May be.

図8に示す実施例では、投射型表示装置は、制御部60、検出部62、駆動部64、アラーム66を有し、遮光板20を光路に対して着脱可能に構成している。検出部62は、画像表示素子40上の照度分布を検出するが、ランプ1の発光状態又は光量分布を検出してもよい。図11に示す状態ではランプ1は正常に動作しているので必ずしも遮光板20を挿入する必要がない。そのため、本実施例では、ランプ1の異常を検出部62が検出した場合にのみ制御部60が、検出部62による検出結果に基づいて、遮光板20の光路に装着するように駆動部64を駆動制御する構成としている。 In the embodiment shown in FIG. 8, the projection display device includes a control unit 60, a detection unit 62, a drive unit 64, and an alarm 66, and the light shielding plate 20 is configured to be detachable from the optical path. The detection unit 62 detects the illuminance distribution on the image display element 40, but may detect the light emission state or the light amount distribution of the lamp 1. In the state shown in FIG. 11, since the lamp 1 is operating normally, it is not always necessary to insert the light shielding plate 20 . Therefore , in the present embodiment, only when the detection unit 62 detects the abnormality of the lamp 1, the control unit 60 is mounted on the light path of the light shielding plate 20 based on the detection result by the detection unit 62. Is configured to control driving.

検出部62は、図12(b)又は(c)においてどちらの山が異常又は劣化しているのかを検出することができる。このため、別の実施例では、複数の種類(少なくとも2種類)の遮光板20を図示しないターレットなどに用意している。そして、制御部60は、検出部62による検出結果に基づいて複数の種類の遮光板20のいずれかを光路に装着するように駆動部64を制御することができる。このような複数の種類の遮光板20の例を、図9(a)乃至図9(d)に示す。 The detection unit 62 can detect which mountain is abnormal or deteriorated in FIG. 12B or 12C. For this reason, in another embodiment, a plurality of types (at least two types) of light shielding plates 20 are prepared in a turret (not shown ) . Then , the control unit 60 can control the drive unit 64 so that any one of the plurality of types of light shielding plates 20 is mounted on the optical path based on the detection result by the detection unit 62. Examples of such a plurality of types of light shielding plates 20 are shown in FIG. 9A to FIG.

図9(d)は、図12(b)に示すように、左側の山部が異常又は劣化した状態を補正するのに必要な開口部22Eと遮光部24Eとを有する遮光板20Eを示している。図9(c)は、右側の山部が異常又は劣化した状態を補正するのに必要な開口部22Dと遮光部24D(遮光板20Eの開口形状に対し第2方向に反対方向に形成される開口形状)とを有する遮光板20Dを示している。図9(c)、(d)のように遮光部24は、レンズセルの配列方向に直交する方向に対称に配置されていなくてもよい。また、図3に示す点線から実線に補正する効果は減少するが、上下方向どちらかのみ遮光部がある形状でも構わない例えば、図9(a)や(b)に示す形状である。この場合、図3に示す点線から実線に補正する効果は半分となり、補正後の線は点線と実線の間になる。 FIG. 9D shows a light shielding plate 20E having an opening 22E and a light shielding part 24E necessary for correcting a state where the left peak is abnormal or deteriorated, as shown in FIG. 12B. Yes. FIG. 9C shows an opening 22D and a light shielding part 24D necessary for correcting the abnormal or deteriorated state of the right peak (formed in the second direction opposite to the opening shape of the light shielding plate 20E). A light shielding plate 20D having an opening shape) is shown. As shown in FIGS. 9C and 9D, the light shielding portions 24 do not have to be arranged symmetrically in a direction perpendicular to the arrangement direction of the lens cells. Further, although the effect of correcting from the dotted line shown in FIG. 3 to the solid line is reduced, a shape having a light-shielding portion only in one of the vertical directions may be used. For example, the shape shown in FIGS. 9A and 9B. In this case, the effect of correcting from the dotted line to the solid line shown in FIG. 3 is halved, and the corrected line is between the dotted line and the solid line.

制御部60は、ランプ1の劣化又は異常が大きければ遮光板20による補正を行わずにオペレータにランプ1を交換すべき旨の通知をアラーム66を介して行ってもよい。この場合、制御部60には図示しないメモリが接続され、メモリは交換すべき条件を格納し、制御部60は検出部62による検出結果とメモリ内の情報から遮光板20による補正を行うか、アラーム66を利用するかを決定することになる。   If the deterioration or abnormality of the lamp 1 is large, the control unit 60 may notify the operator that the lamp 1 should be replaced via the alarm 66 without performing correction by the light shielding plate 20. In this case, a memory (not shown) is connected to the control unit 60, the memory stores conditions to be replaced, and the control unit 60 performs correction by the light shielding plate 20 from the detection result by the detection unit 62 and information in the memory. Whether to use the alarm 66 is determined.

検出部62は、画像表示素子40上の照度分布の検出に限らず、投射レンズ50を通過した全面白色の投影画像(非図示)を検出しても構わない。   The detection unit 62 is not limited to detecting the illuminance distribution on the image display element 40, and may detect an entire white projection image (not shown) that has passed through the projection lens 50.

照明光学系10によれば、非対称な光源2の偏芯等で発生する照度ムラを緩和することが可能である。   According to the illumination optical system 10, it is possible to alleviate illuminance unevenness that occurs due to the eccentricity of the asymmetric light source 2.

以下、図10を参照して、本発明の一実施例の投射型画像表示装置としての液晶プロジェクタ100について説明する。ここで、図10は、液晶プロジェクタ100の概略ブロック図である。液晶プロジェクタ100は、図10に示すように、偏光光源部102と、ダイクロイックミラー104と、光生成部110と、光生成部130と、光合成プリズム(色合成プリズム)150と、投射光学系160とを有する。 Hereinafter, with reference to FIG. 10, a liquid crystal projector 100 as a projection type image display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. Here, FIG. 10 is a schematic block diagram of the liquid crystal projector 100. As shown in FIG. 10, the liquid crystal projector 100 includes a polarized light source unit 102, a dichroic mirror 104, a light generation unit 110, a light generation unit 130, a light synthesis prism (color synthesis prism) 150, and a projection optical system 160. Have

偏光光源部102は、図1等に記載した照明光学系が入るが、図10では省略した。ここで、偏光光源部102は、所定の偏光状態の照明光をダイクロイックミラー104に導光する機能を有する。そして、光源側から投射光学系160に向かって光路に沿って、連続スペクトルで白色光を発光する光源と光を所定の方向に反射するリフレクタを含むランプを有する。また、光軸と略直交する所定の方向に複数の第1レンズ素子(第1シリンドリカルレンズ)を配置した第1レンズアレイを有する。また、複数の第1レンズ素子に対応して所定方向に配列され、第1レンズアレイによって分割集光された個々の光束を取り込む複数の第2レンズ素子(第2シリンドリカルレンズ)を配置した第2レンズアレイを有する。また、無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子(偏光変換素子を所定方向に沿って複数配置した偏光変換素子アレイ)を有する。また、コンデンサーレンズと、折り曲げミラーと、フィールドレンズとを有する。 The polarized light source unit 102 includes the illumination optical system described in FIG. 1 and the like, but is omitted in FIG. Here, the polarized light source unit 102 has a function of guiding illumination light in a predetermined polarization state to the dichroic mirror 104. A light source that emits white light with a continuous spectrum along a light path from the light source side toward the projection optical system 160 and a lamp that includes a reflector that reflects the light in a predetermined direction are included. The first lens array includes a plurality of first lens elements ( first cylindrical lenses) arranged in a predetermined direction substantially orthogonal to the optical axis. In addition, a second lens element is arranged in which a plurality of second lens elements (second cylindrical lenses) that are arranged in a predetermined direction corresponding to the plurality of first lens elements and receive individual light beams divided and condensed by the first lens array are arranged. It has a lens array. Moreover, it has a polarization conversion element (a polarization conversion element array in which a plurality of polarization conversion elements are arranged in a predetermined direction) that aligns non-polarized light with predetermined polarized light. Moreover, it has a condenser lens, a bending mirror, and a field lens.

ダイクロイックミラー104は、可視光の特定波長域のみを反射し、他は透過する色分解用ミラーであり、本実施例では、赤色(R)及び青色(B)の波長領域の光を反射し、緑色(G)の波長領域の光を透過する。   The dichroic mirror 104 is a color separation mirror that reflects only a specific wavelength region of visible light and transmits the others, and in this embodiment, reflects light in the red (R) and blue (B) wavelength regions, Transmits light in the green (G) wavelength region.

光生成部110は、所定の偏光状態のRB光を光合成プリズム150に導光する。光生成部110は、色選択性位相差板112a及び112bと、反射型液晶表示素子114a及び114bと、1/4波長板116a及び116bと、偏光ビームスプリッター(PBS)120とを有する。 The light generation unit 110 guides RB light in a predetermined polarization state to the light combining prism 150 . The light generation unit 110 includes color selective phase difference plates 112 a and 112 b, reflection type liquid crystal display elements 114 a and 114 b, quarter wavelength plates 116 a and 116 b, and a polarization beam splitter (PBS) 120.

色選択性位相差板112及び112baは、B光の偏光方向を90度変換し、R光の偏光方向は変換しない。反射型液晶表示素子114aは、入射するR光を画像変調してR用画像を反射する。反射型液晶表示素子114bは、入射するB光を画像変調してB用画像を反射する。1/4波長板116a及び116bは、直線偏光を楕円偏光(円偏光も含む)に、楕円偏光を直線偏光に変化させ、1/4波長板116aはR光用に設けられ、1/4波長板116bはB光用に設けられる。   The color selective phase difference plates 112 and 112ba convert the polarization direction of the B light by 90 degrees and do not convert the polarization direction of the R light. The reflective liquid crystal display element 114a modulates the incident R light and reflects the R image. The reflective liquid crystal display element 114b modulates the incident B light and reflects the B image. The quarter-wave plates 116a and 116b change the linearly polarized light into elliptically polarized light (including circularly polarized light) and the elliptically polarized light into linearly polarized light. The quarter-wave plate 116a is provided for R light, and has a quarter wavelength. The plate 116b is provided for B light.

PBS120は、P偏光を透過し、S偏光を反射する。PBS120は、RBの照明光が透過する端面121、反射型液晶表示素子114bに対してB光が透過する端面122、反射型液晶表示素子114aに対してR光が透過する端面123、RBの投射光が透過する端面124を有する。各端面(光通過面)121乃至124には、Rの波長領域及びBの波長領域(波長領域)それぞれに反射率の極小値がある分光反射特性を有する反射防止膜125が形成されている。   The PBS 120 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. The PBS 120 includes an end face 121 through which RB illumination light passes, an end face 122 through which B light passes through the reflective liquid crystal display element 114b, an end face 123 through which R light passes through the reflective liquid crystal display element 114a, and projection of the RB. An end face 124 through which light is transmitted is provided. On each end face (light passage surface) 121 to 124, an antireflection film 125 having spectral reflection characteristics having minimum values of reflectance in the R wavelength region and the B wavelength region (wavelength region) is formed.

光生成部130は、所定の偏光状態のG光を光合成プリズム150に導光し、反射型液晶表示素子132と、1/4波長板134と、PBS140とを有する。   The light generation unit 130 guides G light in a predetermined polarization state to the light combining prism 150, and includes a reflective liquid crystal display element 132, a quarter wavelength plate 134, and a PBS 140.

反射型液晶表示素子132は、入射光を画像変調してG用画像を反射する。1/4波長板134は、直線偏光を楕円偏光(円偏光も含む)に、楕円偏光を直線偏光に変化させ、G光用に設けられる。   The reflective liquid crystal display element 132 modulates incident light to reflect the G image. The quarter-wave plate 134 is provided for G light by changing linearly polarized light into elliptically polarized light (including circularly polarized light) and changing elliptically polarized light into linearly polarized light.

PBS140は、P偏光を透過し、S偏光を反射する。PBS140は、Gの照明光が透過する端面141、反射型液晶表示素子132に対してG光が透過する端面142、Gの投射光が透過する端面143を有する。各端面(光通過面)141乃至143には、Gの波長領域に反射率の極小値がある分光反射特性を有する反射防止膜145が形成されている。 The PBS 140 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. The PBS 140 has an end surface 141 through which G illumination light is transmitted, an end surface 142 through which G light is transmitted to the reflective liquid crystal display element 132 , and an end surface 143 through which G projection light is transmitted. An antireflection film 145 having a spectral reflection characteristic having a minimum reflectance in the G wavelength region is formed on each end face (light passage surface) 141 to 143.

偏光光源部102から投射光学系160に至る光束は反射型液晶表示素子114a、114b及び132において一番細くなるので、反射型液晶表示素子の近傍に配置したPBS120、140を色合成プリズム150よりも小さく構成している。 Since the light flux from the polarized light source unit 102 to the projection optical system 160 is the thinnest in the reflective liquid crystal display elements 114 a, 114 b and 132, the PBSs 120 and 140 arranged in the vicinity of the reflective liquid crystal display elements are more than the color synthesis prism 150. It is small.

投射光学系(投射レンズ)160は、図示しないスクリーン(被投射面)にカラー画像を投射する。投射光学系160のFnoは、反射型液晶表示素子における回折や取り付け誤差による投射レンズの光軸と集光光学系の光軸のずれを考慮して照明系のFnoよりも明るく設定している。
The projection optical system (projection lens) 160 projects a color image on a screen (projected surface) ( not shown ) . The Fno of the projection optical system 160 is set to be brighter than the Fno of the illumination system in consideration of the deviation between the optical axis of the projection lens and the optical axis of the condensing optical system due to diffraction and attachment errors in the reflective liquid crystal display element.

本実施例の照明光学系10は、偏光光源部102から反射型液晶表示素子114aまでの光路、偏光光源部102から反射型液晶表示素子114bまでの光路、偏光光源部102から反射型液晶表示素子132までの光路にそれぞれ適用可能である。この場合、画像表示素子40は、反射型液晶表示素子114a、114b又は132となる。   The illumination optical system 10 of this embodiment includes an optical path from the polarized light source 102 to the reflective liquid crystal display element 114a, an optical path from the polarized light source 102 to the reflective liquid crystal display element 114b, and a reflective liquid crystal display element from the polarized light source 102 to the reflective liquid crystal display element 114b. Each of the optical paths up to 132 can be applied. In this case, the image display element 40 is a reflective liquid crystal display element 114a, 114b, or 132.

以下、液晶プロジェクタ100の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the liquid crystal projector 100 will be described.

所定の方向に偏光状態が揃えられた白色光を放射する偏光光源202からの光はダイクロイックミラー104でBとRの光は反射し、Gの光は透過する。   Light from the polarized light source 202 that emits white light whose polarization state is aligned in a predetermined direction is reflected by the dichroic mirror 104, while the B and R light is reflected and the G light is transmitted.

ダイクロイックミラー104を反射したRとBの光は、色選択性位相差板112aに入射し、これにより、B光はP偏光として、Rの光はS偏光としてPBS120に入射する。PBS120においてR光は偏光分離面を反射して反射型液晶表示素子114aに至り、B光は偏光分離面を透過して反射型液晶表示素子114bに至る。この結果、2つの色光(RB)に分離される。   The R and B lights reflected by the dichroic mirror 104 are incident on the color selective phase difference plate 112a, whereby the B light is incident on the PBS 120 as P-polarized light and the R light is incident on S-polarized light. In PBS 120, the R light reflects off the polarization separation surface and reaches the reflective liquid crystal display element 114a, and the B light passes through the polarization separation surface and reaches the reflection type liquid crystal display element 114b. As a result, it is separated into two colored lights (RB).

PBS120は、反射光に含まれるP偏光の純度と、透過光に含まれるS偏光の純度がほぼ等しくなるように調節されており、これにより、RとBのバランスが保たれ色再現性が確保される。   The PBS 120 is adjusted so that the purity of the P-polarized light contained in the reflected light and the purity of the S-polarized light contained in the transmitted light are substantially equal, thereby maintaining the balance between R and B and ensuring color reproducibility. Is done.

反射型液晶表示素子114aは、R光を画像変調して反射する。反射されたR光のS偏光成分は再び偏光分離面で反射され、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、Rの反射光のP偏光成分はPBS120の偏光分離面を透過、検光され、投射光となる。   The reflective liquid crystal display element 114a modulates the R light and reflects it. The S-polarized component of the reflected R light is reflected again by the polarization separation surface, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the R reflected light is transmitted through the polarization separation surface of the PBS 120 and analyzed, and becomes projection light.

反射型液晶表示素子114bは、B光を画像変調して反射する。反射されたB光のP偏光成分は再び偏光分離面で透過され、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、Bの反射光のS偏光成分はPBS120の偏光分離面を反射、検光され、投射光となる。   The reflective liquid crystal display element 114b modulates the B light and reflects it. The P-polarized component of the reflected B light is transmitted again through the polarization separation surface, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the S-polarized component of the reflected B light is reflected and analyzed by the polarization separation surface of the PBS 120, and becomes projection light.

この結果、BとRの投射光は一つの光束に合成される。合成されたRとBの投射光は色選択性位相差板112bに入射する。色選択性位相差板112bはRの偏光方向のみを90度回転し、R、BともにS偏光としたのち、色合成プリズム150に入射し、偏光分離面で反射することでGの投射光と合成される。   As a result, the B and R projection lights are combined into one light beam. The combined R and B projection light enters the color selective phase difference plate 112b. The color-selective phase difference plate 112b rotates only the polarization direction of R by 90 degrees, and both R and B are changed to S-polarized light. Then, the color-selective retardation plate 112b is incident on the color combining prism 150 and reflected by the polarization separation surface. Synthesized.

Gの光路において、ダイクロイックミラー104を透過したG光はPBS140にS偏光として入射し、PBS140の偏光分離面で反射され、反射型液晶表示素子132に至る。反射型液晶表示素子132は、G光を画像変調して反射する。反射されたG光のS偏光成分は再び偏光分離面で反射され、光源側に戻され投射光から除去される。一方、Gの反射光のP偏光成分はPBS140の偏光分離面を透過、検光され、投射光となる。   In the G optical path, the G light transmitted through the dichroic mirror 104 enters the PBS 140 as S-polarized light, is reflected by the polarization separation surface of the PBS 140, and reaches the reflective liquid crystal display element 132. The reflective liquid crystal display element 132 modulates the G light and reflects it. The reflected S-polarized component of the G light is reflected again by the polarization separation surface, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the reflected light of G is transmitted through the polarization separation surface of the PBS 140, analyzed, and becomes projection light.

PBS140は反射光のS偏光の純度が特に高い特性を有する反面、透過光に関しては偏光の純度が通常のPBSより若干劣る特性を有している。このような特性のPBSを用いる事によって、反射型液晶表示素子132によって反射され、PBS140を出射する光の少なくともP成分は、映像を表示するためのP成分となる。   The PBS 140 has a characteristic that the purity of the S-polarized light of the reflected light is particularly high, whereas the transmitted light has a characteristic that the purity of the polarized light is slightly inferior to that of the normal PBS. By using the PBS having such characteristics, at least the P component of the light reflected by the reflective liquid crystal display element 132 and emitted from the PBS 140 becomes a P component for displaying an image.

PBS140を透過した光は、色合成プリズム150に対してはP偏光として入射し、不要な成分は除去され、投射光学系160へと至る。PBS120を射出するRBの光とPBS140を射出するG光は色合成プリズム150で合成されて投射光学系160へと至り、スクリーンなどに投影される。反射防止膜125及び145により、スクリーンには高画質(高コントラスト)の画像が投射される。   The light transmitted through the PBS 140 enters the color synthesis prism 150 as P-polarized light, and unnecessary components are removed, and the light reaches the projection optical system 160. The RB light emitted from the PBS 120 and the G light emitted from the PBS 140 are combined by the color combining prism 150, reach the projection optical system 160, and are projected onto a screen or the like. The antireflection films 125 and 145 project a high-quality (high contrast) image on the screen.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本実施例では、色合成プリズム150は、RB光の反射光とG光の透過光を投射光学系160に導光しているが、RB光の透過光とG光の反射光を投射光学系160に導光してもよい。また、Bを単独光路にしてRGを共通光路にする構成でもいいし、クロスプリズムを用いた方式であってもよい。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. For example, in this embodiment, the color combining prism 150 guides the reflected light of RB light and the transmitted light of G light to the projection optical system 160, but projects the transmitted light of RB light and the reflected light of G light. The light may be guided to the optical system 160. Further, a configuration in which B is a single optical path and RG is a common optical path, or a system using a cross prism may be used.

本発明の一実施例の照明光学系の単純化された光路図である。It is the simplified optical path figure of the illumination optical system of one Example of this invention. 図1に示す照明光学系に使用される遮光板の概略平面図である。It is a schematic plan view of the light-shielding plate used for the illumination optical system shown in FIG. 図2に示す遮光板の効果を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the effect of the light-shielding plate shown in FIG. 図1に示す照明光学系の光源がリフレクタの焦点位置にある状態と焦点位置からからずれた状態における発光分布の変化を説明するための光路図である。It is an optical path diagram for demonstrating the change of the light emission distribution in the state which the light source of the illumination optical system shown in FIG. 1 exists in the state which is in the focus position of a reflector, and shifted | deviated from the focus position. 図1に示す照明光学系における遮光板の効果を説明するための光路図である。It is an optical path diagram for demonstrating the effect of the light-shielding plate in the illumination optical system shown in FIG. 図2に示す遮光板の形状を決定するための図である。It is a figure for determining the shape of the light-shielding plate shown in FIG. 図2に示す遮光板の変形例の概略平面図である。It is a schematic plan view of the modification of the light-shielding plate shown in FIG. 本発明の一実施例の投射型画像表示装置の単純化された光路図である。It is the simplified optical path figure of the projection type image display apparatus of one Example of this invention. 図8に示す投射型画像表示装置に使用可能な遮光板の様々な形状を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows various shapes of the light-shielding plate which can be used for the projection type image display apparatus shown in FIG. 本発明の別の実施例の投射型画像表示装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the projection type image display apparatus of another Example of this invention. 図1に示す照明光学系のランプが正常な場合の光量分布を示す図である。It is a figure which shows light quantity distribution when the lamp | ramp of the illumination optical system shown in FIG. 1 is normal. 図1に示す照明光学系のランプが異常な場合の光量分布を示す図である。It is a figure which shows light quantity distribution when the lamp | ramp of the illumination optical system shown in FIG. 1 is abnormal.

符号の説明Explanation of symbols

10 照明光学系
12 第1インテグレータ
14 第2インテグレータ
16 第1の光束圧縮レンズ
20、20A〜20E 遮光板
40 画像表示素子
50 投射レンズ
100 液晶プロジェクタ(投射型画像表示装置)
114a、114b、132 反射型液晶表示素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Illumination optical system 12 1st integrator 14 2nd integrator 16 1st light beam compression lens 20, 20A-20E Light-shielding plate 40 Image display element 50 Projection lens 100 Liquid crystal projector (projection type image display apparatus)
114a, 114b, 132 Reflective liquid crystal display element

Claims (13)

光源部からの光を受光し、光軸と略直交する第1方向に配列された複数の第1シリンドリカルレンズを有する第1インテグレータと、
前記第1方向と平行な方向に、前記第1シリンドリカルレンズに対応して配列され、前記第1インテグレータによって分割集光された個々の光束を取り込む複数の第2シリンドリカルレンズを有する第2インテグレータと、
前記第2インテグレータを通過した光を集光する集光手段を有し、被照明面を照明する照明光学系であって、
前記第1方向、及び光軸と垂直な方向を第2方向とするとき、
前記集光手段は、前記第2インテグレータを通過した光を第2方向においてのみ集光し、
前記集光手段によって集光された光束のうち、前記光源部の発光分布が前記第2方向において非対称である部分の光量の高い側の光を遮光する遮光板が、前記集光手段による集光位置近傍に配置されていることを特徴とする照明光学系。
A first integrator that receives light from the light source unit and includes a plurality of first cylindrical lenses arranged in a first direction substantially orthogonal to the optical axis;
A second integrator having a plurality of second cylindrical lenses arranged in a direction parallel to the first direction so as to correspond to the first cylindrical lens and capturing individual light beams divided and condensed by the first integrator;
The light passing through the second integrator has a light collecting means to collect light, a illumination optical system for illuminating a target surface,
When the second direction is the first direction and the direction perpendicular to the optical axis,
The condensing means condenses light that has passed through the second integrator only in the second direction,
A light-shielding plate that shields light on the higher light amount side of the portion of the light beam collected by the condensing unit where the light emission distribution of the light source unit is asymmetric in the second direction is collected by the condensing unit. An illumination optical system characterized by being arranged in the vicinity of a position .
前記第2方向に沿う平面を第1平面、
前記集光手段の前記第1平面における焦点距離をfとするとき、
前記遮光板は、前記第2インテグレータを通過した光の前記第1平面における集光位置か、該集光位置からの前記光軸に沿った距離が0.3f以内の位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の照明光学系。
A plane along the second direction is a first plane,
When the focal length in the first plane of the light collecting means is f,
The light shielding plate is disposed at a condensing position of the light that has passed through the second integrator on the first plane, or at a distance within 0.3f from the condensing position along the optical axis. the illumination optical system according to claim 1, wherein the.
前記遮光板は、前記光軸を含む開口領域を有しており、
記開口領域の前記第2方向の幅は、前記光軸から前記第1方向に沿って遠ざかるに従って減少し、さらに遠ざかると増加することを特徴とする請求項1または2に記載の照明光学系。
The light shielding plate has an opening region including the optical axis ,
The second width of the front Symbol opening area, according to claim 1 or 2, wherein the declined follow the distance along the optical axis or al the first direction, characterized in that it increases the further away Illumination optical system.
前記遮光板は、前記光軸を含む開口領域を有しており、
記開口領域の、前記光軸位置における前記第2方向の幅をW11、
前記開口領域の、前記光軸から前記第1方向に沿って距離L1離れた位置における前記第2方向の幅をW12、
前記開口領域の、前記光軸から前記第1方向に沿って距離3/2×L1離れた位置における前記第2方向の幅をW13とするとき、
W12<W11
W12<W13
という関係を満たすL1が存在することを特徴とする請求項1乃至いずれか項に記載の照明光学系。
The light shielding plate has an opening region including the optical axis ,
Before Symbol opening area, the width of the second direction of the optical axis position W11,
The width of the opening region in the second direction at a position away from the optical axis by a distance L1 along the first direction is W12,
When the width of the second region at a position 3/2 × L1 away from the optical axis along the first direction from the optical axis is W13,
W12 <W11
W12 <W13
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that L1 is present to satisfy the relationship.
前記遮光板は、前記光軸を含む開口領域を有しており、
記開口領域の、前記光軸位置における前記第2方向の幅をW21、
前記開口領域の、前記光軸から前記第1方向に沿って距離L2離れた位置における前記第2方向の幅をW22、
前記開口領域の、前記光軸から前記第1方向に沿って距離2×L2離れた位置における前記第2方向の幅をW23とするとき、
W22<W21
W22<W23
という関係を満たすL2が存在することを特徴とする請求項1乃至いずれか項に記載の照明光学系。
The light shielding plate has an opening region including the optical axis ,
Before Symbol opening area, the width of the second direction of the optical axis position W21,
The width of the opening region in the second direction at a position away from the optical axis along the first direction by a distance L2 is W22,
When the width in the second direction at a position 2 × L2 away from the optical axis along the first direction from the optical axis is W23,
W22 <W21
W22 <W23
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that L2 is present to satisfy the relationship.
前記遮光板は、前記光軸を含む開口領域を有しており、
前記開口領域の、前記光軸位置における前記第1方向の幅をW1、
前記開口領域の、前記光軸位置における前記第2方向の幅をW2とするとき、
W1>W2
であることを特徴とする請求項1乃至いずれか1項に記載の照明光学系。
The light shielding plate has an opening region including the optical axis ,
The width of the opening region in the first direction at the optical axis position is W1,
When the width in the second direction at the optical axis position of the opening region is W2,
W1> W2
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that.
前記光源と前記遮光板が配置されている位置とは実質的に共役な関係であることを特徴とする請求項1記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1 , wherein the light source and the position where the light shielding plate is disposed have a substantially conjugate relationship. 前記遮光板が遮光する部分は、光軸方向と前記第2方向によって規定される座標系の前記光軸方向及び/又は前記第2方向に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項1記載の照明光学系。 Claim wherein the light shielding plate portion shielded, characterized in that are arranged symmetrically with respect to the optical axis direction, and / or the second direction of the coordinate system is defined as the optical axis direction by the second direction the illumination optical system according to 1. 前記遮光板は、前記第2方向において前記第2シリンドリカルレンズのピッチで決定される開口形状を有することを特徴とする請求項1記載の照明光学系。 The light shielding plate, the illumination optical system according to claim 1, characterized in that it has an opening shape that is determined by the pitch of the second cylindrical lens in the second direction. 請求項1乃至いずれか記載の照明光学系と、
前記照明光学系によって照明され、入射した照明を変調する画像表示素子と、
前記画像表示素子が変調した光を被投射面に投射する投射光学系を有することを特徴とする投射型画像表示装置。
An illumination optical system according to any one of claims 1 to 9,
It said illuminated by the illuminating optical system, an image display device for modulation of the illumination light incident,
Projection type image display apparatus characterized by having a projection optical system for projecting light by the image display device is modulated on the projected surface.
前記投射型画像表示装置は、前記光源部の発光状態又は前記画像表示素子上の照度分布を検出する検出部を更に有し、
前記遮光板は前記照明光の光路に対して挿脱可能に構成され、
前記検出部による検出結果に基づいて前記遮光板の前記光路に対する挿脱を制御する制御部を有することを特徴とする請求項10に記載の投射型画像表示装置。
The projection type image display device further includes a detection unit that detects a light emission state of the light source unit or an illuminance distribution on the image display element,
The light shielding plate is configured to be detachable with respect to the optical path of the illumination light,
Projection type image display device according to claim 10, characterized in that it comprises a control unit for controlling the insertion and removal with respect to the optical path of the light shielding plate on the basis of the detection result by the detector.
前記遮光板は、光軸方向と前記第1方向と前記第2方向によって規定される座標系において、前記第1方向又は前記第2方向に関して開口形状が反対方向に形成されている少なくとも2種類の遮光板を含み、
前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて前記2種類の遮光板のうちのいずれか一方を前記光路に対して挿脱することを特徴とする請求項11に記載の投射型画像表示装置。
The light shielding plate has at least two types of opening shapes formed in opposite directions with respect to the first direction or the second direction in a coordinate system defined by an optical axis direction, the first direction, and the second direction. Including shading plate,
The projection type image display according to claim 11, wherein the control unit inserts / removes one of the two types of light shielding plates with respect to the optical path based on a detection result by the detection unit. apparatus.
前記制御部は、前記検出部の結果に基づいて、前記光源部を交換すべき旨の通知を行うことを特徴とする請求項11または12記載の投射型画像表示装置。 The control unit, on the basis of the detection unit of the result, the projection type image display apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that a notification to the effect that replacing the light source unit.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02289834A (en) * 1989-04-28 1990-11-29 Canon Inc Illuminator
JP2003264143A (en) * 2002-12-27 2003-09-19 Nikon Corp Illuminator, method for projecting pattern, and method for manufacturing semiconductor element
JP2004245977A (en) * 2003-02-12 2004-09-02 Canon Inc Illumination optical system

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