JP5213484B2 - Image projection device - Google Patents

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Description

本発明は、複数の光源からの光を偏光光に変換する偏光変換光学系を用いたプロジェクタ等の画像投射装置に関する。   The present invention relates to an image projection apparatus such as a projector using a polarization conversion optical system that converts light from a plurality of light sources into polarized light.

光を液晶パネル等の画像変調素子(空間光変調素子)により変調し、該変調された光を投射レンズを介してスクリーン等の被投射面に投射する画像投射装置としては、RGBの3原色に対応した3つの画像変調素子を用いた、いわゆる3板式プロジェクタが多い。ただし、特許文献1にて開示されているように、2枚の液晶パネルを用いた、いわゆる2板式プロジェクタも提案されている。   As an image projection apparatus that modulates light by an image modulation element (spatial light modulation element) such as a liquid crystal panel and projects the modulated light onto a projection surface such as a screen via a projection lens, the three primary colors of RGB are used. There are many so-called three-plate projectors using three corresponding image modulation elements. However, as disclosed in Patent Document 1, a so-called two-plate projector using two liquid crystal panels has also been proposed.

特許文献1にて開示されているプロジェクタでは、光源から発せられた光から1つの原色成分を時間経過とともに順次取り除く時間的色分離手段を用いて、他の2つの原色成分を取り出す。取り出された2つの原色成分はそれぞれ、対応する液晶パネルへと導かれる。2枚の液晶パネルは、そこに導かれた原色成分に対応する画像変調を行い、変調光を投射レンズを通じてスクリーンに投射する。この構成により、3板式プロジェクタよりも簡易な構成で小型のプロジェクタを実現している。   In the projector disclosed in Patent Document 1, the other two primary color components are extracted using temporal color separation means that sequentially removes one primary color component from the light emitted from the light source as time passes. The two extracted primary color components are each led to the corresponding liquid crystal panel. The two liquid crystal panels perform image modulation corresponding to the primary color components guided there, and project the modulated light onto the screen through the projection lens. With this configuration, a small projector is realized with a simpler configuration than the three-plate projector.

また、互いに異なる波長帯域の光を発する複数の光源と偏光変換素子とを用いたプロジェクタが、特許文献2,3に開示されている。   Patent Documents 2 and 3 disclose projectors using a plurality of light sources that emit light in different wavelength bands and polarization conversion elements.

特許文献2にて開示されたプロジェクタでは、RGBの3つの光源(LED)アレイに対して個別に偏光変換素子を設け、該3つのLEDアレイからの発光を順次切り換えることにより、3つの偏光変換素子からの光を1つの液晶パネルに導く。そして、該液晶パネルでの変調光を、投射レンズを介してスクリーンに投射する。また、このプロジェクタでは、LEDアレイにおける複数のLEDの配置周期と等しい周期で複数の偏光変換セルを配置した偏光変換素子を用いている。複数のLEDから発した光は、偏光変換素子のおよそ半分の開口部分に入射し、各偏光変換セルにて単一の偏光方向を有する直線偏光光に変換されて射出する。   In the projector disclosed in Patent Document 2, polarization conversion elements are individually provided for the three RGB light source (LED) arrays, and light emission from the three LED arrays is sequentially switched, thereby three polarization conversion elements. The light from is guided to one liquid crystal panel. Then, the modulated light from the liquid crystal panel is projected onto a screen via a projection lens. In addition, this projector uses a polarization conversion element in which a plurality of polarization conversion cells are arranged with a period equal to the arrangement period of the plurality of LEDs in the LED array. Light emitted from the plurality of LEDs is incident on approximately half of the opening portion of the polarization conversion element, and is converted into linearly polarized light having a single polarization direction by each polarization conversion cell and is emitted.

特許文献3にて開示されたプロジェクタでは、LEDアレイにおける複数のLEDの配置周期に対して、偏光変換素子における複数の偏光変換セルの配置周期を2倍に設定している。複数のLEDから発した光は、偏光変換素子のおよそ全ての開口部分に入射し、開口部分の位置によって偏光方向が異なる光が射出する。LEDアレイにて隣り合ったLEDからの光はそれぞれ、偏光変換素子から偏光方向が直交するP偏光とS偏光となって射出する。隣り合ったLEDを交互に点灯させることにより、1つの偏光変換素子からP偏光とS偏光が交互に射出され、P偏光用及びS偏光用画像変調素子に導かれる。これらの画像変調素子が、P偏光とS偏光の交互入射に同期してP偏光用及びS偏光用の原画をそれぞれ形成することで、スクリーンに画像が投射される。
特開2001−228455号公報 特開2002−244211号公報 特開2004−206046号公報
In the projector disclosed in Patent Document 3, the arrangement period of the plurality of polarization conversion cells in the polarization conversion element is set to double the arrangement period of the plurality of LEDs in the LED array. Light emitted from the plurality of LEDs is incident on almost all opening portions of the polarization conversion element, and light having different polarization directions is emitted depending on the positions of the opening portions. Light from adjacent LEDs in the LED array is emitted from the polarization conversion element as P-polarized light and S-polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other. By alternately lighting adjacent LEDs, P-polarized light and S-polarized light are alternately emitted from one polarization conversion element, and are guided to an image modulating element for P-polarized light and S-polarized light. These image modulation elements form original images for P-polarized light and S-polarized light in synchronization with alternating incidence of P-polarized light and S-polarized light, respectively, so that an image is projected onto the screen.
JP 2001-228455 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-244211 JP 2004-206046 A

しかしながら、特許文献1にて開示されたプロジェクタでは、光源からの光のうち1つの原色成分を取り除くため、光の利用効率が低く、光源の電力消費も効率的ではない。   However, since the projector disclosed in Patent Document 1 removes one primary color component from the light from the light source, the light use efficiency is low and the power consumption of the light source is not efficient.

また、特許文献2にて開示されたプロジェクタでは、偏光変換素子における偏光変換セルの配置周期がLEDアレイにおけるLEDの配置周期と同じであるため、LEDアレイの高密度化に限界がある。このため、LEDの数を増やして高輝度の投射画像を得るためには、LEDアレイが大型化する。しかも、RGBのLEDの発光を順次切り換えるため、明るさが減少し、カラーブレイクが発生したりする。   Further, in the projector disclosed in Patent Document 2, since the arrangement cycle of the polarization conversion cells in the polarization conversion element is the same as the arrangement cycle of the LEDs in the LED array, there is a limit to increasing the density of the LED array. For this reason, in order to increase the number of LEDs and obtain a high-luminance projection image, the LED array becomes large. Moreover, since the light emission of the RGB LEDs is sequentially switched, the brightness is reduced and a color break occurs.

さらに、特許文献3にて開示されたプロジェクタでは、偏光変換素子からP偏光とS偏光が交互に射出されるため、LEDの配置周期を偏光変換セルの配置周期の2倍にしても明るさは実質半分となる。また、2つの画像変調素子も交互に動作するため、利用効率が悪い。   Further, in the projector disclosed in Patent Document 3, since the P-polarized light and the S-polarized light are alternately emitted from the polarization conversion element, even if the arrangement period of the LED is twice the arrangement period of the polarization conversion cell, the brightness is Really halved. In addition, since the two image modulation elements operate alternately, the utilization efficiency is poor.

本発明は、複数の光源からの光を偏光光に変換する偏光変換光学系を有し、光源からの光や画像変調素子の利用効率が高く、高品位な画像を投射できる小型の画像投射装置を提供する。   The present invention has a polarization conversion optical system that converts light from a plurality of light sources into polarized light, and is a compact image projection device that can project high-quality images with high use efficiency of light from light sources and image modulation elements. I will provide a.

本発明の一側面としての画像投射装置は、第1の光、第2の光、第3の光及び第4の光をそれぞれ発する第1の光源、第2の光源、第3の光源及び第4の光源と、第1、第2、第3及び第4の光源からの第1、第2、第3及び第4の光を互いに異なる入射領域から入射させ、第1及び第2の光源からの第1及び第2の光の偏光方向を第1の偏光方向に揃えて射出し、かつ第3及び第4の光源からの第3及び第4の光の偏光方向を第1の偏光方向とは異なる第2の偏光方向に揃えて射出する偏光変換光学系と、第1の画像変調素子及び第2の画像変調素子と、第1の偏光方向を有する第1及び第2の光を第1の画像変調素子に導き、第2の偏光方向を有する第3及び第4の光を第2の画像変調素子に導く導光光学系と、第1及び第2の画像変調素子からの第1、第2、第3及び第4の光を被投射面に投射する投射光学系と、第1、第2、第3及び第4の光源と第1及び第2の画像変調素子を駆動する駆動手段とを有する。そして、駆動手段は、第1及び第2の光源を交互に発光させるとともに第1の画像変調素子を第1の光を変調する状態と第2の光を変調する状態とに交互に切り換える。また、駆動手段は、第3及び第4の光源を交互に発光させるとともに第2の画像変調素子を第3の光を変調する状態と第4の光を変調する状態とに交互に切り換えることを特徴とする。   An image projection apparatus according to one aspect of the present invention includes a first light source, a second light source, a third light source, and a first light source that respectively emit first light, second light, third light, and fourth light. Four light sources and first, second, third, and fourth lights from the first, second, third, and fourth light sources are incident from different incident regions, and the first and second light sources The first and second light beams are emitted with their polarization directions aligned with the first polarization direction, and the third and fourth light polarization directions from the third and fourth light sources are defined as the first polarization direction. Is a polarization conversion optical system that emits light in a different second polarization direction, a first image modulation element and a second image modulation element, and first and second lights having a first polarization direction. A light guide optical system for guiding the third and fourth light beams having the second polarization direction to the second image modulation element, and the first and second image modulation elements. A projection optical system for projecting first, second, third and fourth light from the child onto the projection surface; first, second, third and fourth light sources; and first and second image modulations Drive means for driving the element. The driving unit causes the first light source and the second light source to emit light alternately and switches the first image modulation element alternately between a state in which the first light is modulated and a state in which the second light is modulated. In addition, the driving unit causes the third and fourth light sources to emit light alternately and switches the second image modulation element alternately between a state in which the third light is modulated and a state in which the fourth light is modulated. Features.

なお、上記画像投射装置と、該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の一側面を構成する。   Note that an image display system including the image projection apparatus and an image supply apparatus that supplies image information to the image projection apparatus also constitutes another aspect of the present invention.

本発明によれば、複数の光源からの光や2つの画像変調素子の利用効率が高く、高品位な画像を投射できる小型の画像投射装置を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the utilization efficiency of the light from a several light source and two image modulation elements is high, and the small image projector which can project a high quality image is realizable.

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1から図6には、本発明の実施例1である液晶プロジェクタ(画像投射装置)の概略的な光学構成を示す。図1は、プロジェクタの光源及偏光変換光学系の構成を示す。なお、本実施例では、3次元空間にxyz座標系を設定している。z方向は、照明光学系において偏光変換光学系から射出した光が伝播する方向である。また、以下の説明において、Rは赤、Gは緑、Bは青を示す。   1 to 6 show a schematic optical configuration of a liquid crystal projector (image projection apparatus) that is Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 shows the configuration of a light source and a polarization conversion optical system of a projector. In this embodiment, an xyz coordinate system is set in the three-dimensional space. The z direction is a direction in which light emitted from the polarization conversion optical system propagates in the illumination optical system. In the following description, R represents red, G represents green, and B represents blue.

図1において、第1の波長帯域であるG帯域の光(第1の光)を発する第1の光源101と、第2の波長帯域であるR帯域の光(第2の光)を発する第2の光源102とが、y方向にて隣り合うように配置されている。また、第3の波長帯域であるB帯域の光(第3の光)を発する第3の光源103と、第4の波長帯域であるG帯域の光(第4の光)を発する第4の光源104とが互いに向かい合い、かつ第1及び第2光源101,102の向きとは直交する向きに配置されている。   In FIG. 1, a first light source 101 that emits G-band light (first light), which is a first wavelength band, and an R-band light (second light), which is a second wavelength band. Two light sources 102 are arranged adjacent to each other in the y direction. In addition, a third light source 103 that emits light in the B band (third light) that is the third wavelength band, and a fourth light that emits light in the G band (fourth light) that is the fourth wavelength band. The light source 104 faces each other and is disposed in a direction orthogonal to the direction of the first and second light sources 101 and 102.

本実施例では、第1及び第24の波長帯域は互いに同じ波長帯域であり、これら第1及び第4の波長帯域に対して、第2及び第3の波長帯域がそれぞれ異なる波長帯域である。ただし、第1及び第4の波長帯域を互い異ならせてもよい。   In the present embodiment, the first and twenty-fourth wavelength bands are the same wavelength band, and the second and third wavelength bands are different from each other with respect to the first and fourth wavelength bands. However, the first and fourth wavelength bands may be different from each other.

なお、以下の説明において、R帯域の光、G帯域の光及びB帯域の光をそれぞれ、R光、G光及びB光という。また、第1〜第4の光源101〜104からのG光、R光、B光及びG光はいずれも、無偏光光である。   In the following description, R band light, G band light, and B band light are referred to as R light, G light, and B light, respectively. Further, the G light, R light, B light and G light from the first to fourth light sources 101 to 104 are all unpolarized light.

1は偏光変換光学系である。偏光変換光学系1は、第1〜第4の光源101〜104からのG光、R光、B光及びG光を互いに異なる入射領域(後述する波長選択性反射素子、位相板及びプリズムの入射開口部が設けられた領域)から入射させる。そして、偏光変換光学系1は、第1及び第2の光(G光及びR光)の偏光方向を第1の偏光方向であるP偏光に揃えて射出し、第3及び第4の光(B光及びG光)の偏光方向を第1の偏光方向とは異なる第2の偏光方向であるS偏光に揃えて射出する。   Reference numeral 1 denotes a polarization conversion optical system. The polarization conversion optical system 1 uses G, R, B, and G light from the first to fourth light sources 101 to 104 in different incident areas (incidents of a wavelength-selective reflecting element, a phase plate, and a prism, which will be described later). The light is incident from a region where the opening is provided. Then, the polarization conversion optical system 1 emits the first and second lights (G light and R light) with the polarization directions aligned with the P polarization, which is the first polarization direction, and outputs third and fourth lights ( (B light and G light) are emitted with their polarization directions aligned with S polarization, which is a second polarization direction different from the first polarization direction.

偏光変換光学系1は、G光、R光、B光及びG光をその偏光方向に応じて反射又は透過する第1の偏光分離面131及び第2の偏光分離面132を備えたプリズムを有する。プリズム内において、第1及び第2の偏光分離面131,132は、互いに異なる(隣り合う)領域に、互いに直交する方向に延びるように配置されている。第1及び第2の偏光分離面131,132は、互いに交差しない。   The polarization conversion optical system 1 includes a prism having a first polarization separation surface 131 and a second polarization separation surface 132 that reflect or transmit G light, R light, B light, and G light according to their polarization directions. . In the prism, the first and second polarization separation surfaces 131 and 132 are arranged in different (adjacent) regions so as to extend in directions orthogonal to each other. The first and second polarization separation surfaces 131 and 132 do not intersect each other.

該プリズムにおいて、201は第1の偏光分離面131に対して第1の光源101側に形成された第1の入射開口部である。202は第2の偏光分離面132に対して第2の光源102側に形成された第2の入射開口部である。203は第2の偏光分離面132に対して第3の光源103側に形成された第3の入射開口部である。さらに、204は第1の偏光分離面131に対して第4の光源104側に形成された第4の入射開口部である。   In the prism, reference numeral 201 denotes a first incident opening formed on the first light source 101 side with respect to the first polarization separation surface 131. Reference numeral 202 denotes a second incident opening formed on the second light source 102 side with respect to the second polarization separation surface 132. Reference numeral 203 denotes a third incident aperture formed on the third light source 103 side with respect to the second polarization separation surface 132. Reference numeral 204 denotes a fourth incident aperture formed on the fourth light source 104 side with respect to the first polarization separation surface 131.

プリズムにおいて、211は第1の偏光分離面131に対して第1の入射開口部201側とは反対側に形成された第1の射出開口部である。212は第2の偏光分離面132に対して第2の入射開口部202側とは反対側に形成された第2の射出開口部212である。   In the prism, reference numeral 211 denotes a first exit opening formed on the side opposite to the first entrance opening 201 side with respect to the first polarization separation surface 131. Reference numeral 212 denotes a second exit aperture 212 formed on the opposite side of the second polarization separation surface 132 from the second entrance aperture 202 side.

第1及び第2の偏光分離面131,132は、P偏光に対する透過率が100%又はそれに近く(50%より高く)、S偏光に対する透過率が0%又はそれに近い(50%より低い)特性を有する。また、第1及び第2の偏光分離面131,132は、S偏光に対する反射率が100%又はそれに近く(50%より高く)、P偏光に対する反射率が0%又はそれに近い(50%より低い)特性を有する。   The first and second polarization separation surfaces 131 and 132 have a characteristic that the transmittance for P-polarized light is 100% or near (higher than 50%), and the transmittance for S-polarized light is 0% or close (lower than 50%). Have The first and second polarization separation surfaces 131 and 132 have a reflectance for S-polarized light of 100% or close (higher than 50%) and a reflectivity for P-polarized light of 0% or close (lower than 50%). ) Characteristics.

第1及び第2の偏光分離面131,132は、ガラスやアクリル製の基板の表面に形成された多層膜又はWireGridにより構成される。また、第1及び第2の偏光分離面131,132は、第1〜第4の光源101〜104の射出光軸(図1の左側から右側及び上側から下側に向かう方向)に対して45度の傾きを有する。   The first and second polarization separation surfaces 131 and 132 are formed of a multilayer film or a wire grid formed on the surface of a glass or acrylic substrate. Further, the first and second polarization separation surfaces 131 and 132 are 45 with respect to the emission optical axes of the first to fourth light sources 101 to 104 (directions from the left side to the right side and from the upper side to the lower side in FIG. 1). Has a slope of degrees.

111は第1の波長選択性反射素子としての第1のダイクロイックミラーであり、第1の入射開口部201に対向するように、第1の偏光分離面131と第1の光源101との間に配置されている。第1のダイクロイックミラー111は、R光に対する反射率が100%又はそれに近く(50%より高く)、他の波長帯域に対する反射率が0%又はそれに近い(50%より低い)特性を有する。   Reference numeral 111 denotes a first dichroic mirror as a first wavelength-selective reflecting element, which is disposed between the first polarization separation surface 131 and the first light source 101 so as to face the first incident opening 201. Has been placed. The first dichroic mirror 111 has a characteristic that the reflectivity with respect to the R light is 100% or close to it (higher than 50%), and the reflectivity with respect to other wavelength bands is 0% or close to it (lower than 50%).

112は第2の波長選択性反射素子としての第2のダイクロイックミラーであり、第2の入射開口部202に対向するように、第2の偏光分離面132と第2の光源102との間に配置されている。該第2のダイクロイックミラー112は、G光に対する反射率が100%又はそれに近く(50%より高く)、他の波長帯域に対する反射率が0%又はそれに近い(50%より低い)特性を有する。   Reference numeral 112 denotes a second dichroic mirror as a second wavelength-selective reflecting element, which is disposed between the second polarization separation surface 132 and the second light source 102 so as to face the second incident opening 202. Has been placed. The second dichroic mirror 112 has a characteristic that the reflectivity for G light is 100% or close to it (higher than 50%), and the reflectivity for other wavelength bands is 0% or close to it (lower than 50%).

113は第3の波長選択性反射素子としての第3のダイクロイックミラーであり、第3の入射開口部203に対向するように、第2の偏光分離面132と第3の光源103との間に配置されている。第3のダイクロイックミラー113は、G光に対する反射率が100%又はそれに近く(50%より高く)、他の波長帯域に対する反射率が0%又はそれに近い(50%より低い)特性を有する。   Reference numeral 113 denotes a third dichroic mirror as a third wavelength-selective reflecting element, which is disposed between the second polarization separation surface 132 and the third light source 103 so as to face the third incident opening 203. Has been placed. The third dichroic mirror 113 has a characteristic that the reflectivity with respect to the G light is 100% or close to it (higher than 50%), and the reflectivity with respect to other wavelength bands is 0% or close thereto (lower than 50%).

114は第4の波長選択性反射素子としての第4のダイクロイックミラーであり、第4の入射開口部204に対向するように、第1の偏光分離面131と第4の光源104との間に配置されている。第4のダイクロイックミラー114は、B光に対する反射率が100%又はそれに近く(50%より高く)、他の波長帯域に対する反射率が0%又はそれに近い(50%より低い)特性を有する。   Reference numeral 114 denotes a fourth dichroic mirror as a fourth wavelength-selective reflecting element, which is disposed between the first polarization separation surface 131 and the fourth light source 104 so as to face the fourth incident opening 204. Has been placed. The fourth dichroic mirror 114 has a characteristic that the reflectivity with respect to the B light is 100% or close (higher than 50%), and the reflectivity with respect to other wavelength bands is 0% or close (lower than 50%).

121は位相板(1/4波長板)であり、第1及び第2の偏光分離面131,132と各ダイクロイックミラーとの間に配置されている。位相板121は、これを1回通過する直線偏光光の偏光方向を45度回転させる機能を有する。   Reference numeral 121 denotes a phase plate (¼ wavelength plate), which is disposed between the first and second polarization separation surfaces 131 and 132 and each dichroic mirror. The phase plate 121 has a function of rotating the polarization direction of the linearly polarized light passing through this phase by 45 degrees.

なお、各光源と偏光変換光学系1との間には、各光源からの光束を平行光束又は偏光分離面131,132に向かって収束する収束光束に変換する不図示の光学部材を設けることが好ましい。   An optical member (not shown) that converts a light beam from each light source into a parallel light beam or a convergent light beam that converges toward the polarization separation surfaces 131 and 132 is provided between each light source and the polarization conversion optical system 1. preferable.

次に、このように構成された偏光変換光学系1の光学作用について説明する。   Next, the optical action of the polarization conversion optical system 1 configured as described above will be described.

第1の光源101から発せられたG光は、第1のダイクロイックミラー111及び位相板121を透過してP偏光101P及びS偏光101Sとして第1の入射開口部201からプリズム内に入射する。P偏光101Pは、第1の偏光分離面131を透過して第1の射出開口部211から射出する。   The G light emitted from the first light source 101 passes through the first dichroic mirror 111 and the phase plate 121 and enters the prism as P-polarized light 101P and S-polarized light 101S from the first incident opening 201. The P-polarized light 101 </ b> P passes through the first polarization separation surface 131 and exits from the first exit opening 211.

また、S偏光101Sは、第1の偏光分離面131で反射された後、第2の偏光分離面132で反射され、第2の入射開口部202から射出される。さらに、S偏光101Sは、位相板121を透過した後、第2のダイクロイックミラー112により反射され、再び位相板121を透過することによりP偏光101Pに変換される。この変換後のP偏光101Pは、第2の入射開口部202から再びプリズム内に入射し、第2の偏光分離面132を透過し、第2の射出開口部212から射出される。   The S-polarized light 101 </ b> S is reflected by the first polarization separation surface 131, then reflected by the second polarization separation surface 132, and is emitted from the second incident opening 202. Furthermore, after passing through the phase plate 121, the S-polarized light 101S is reflected by the second dichroic mirror 112, and is transmitted through the phase plate 121 again to be converted to P-polarized light 101P. The P-polarized light 101P after this conversion enters the prism again from the second incident aperture 202, passes through the second polarization separation surface 132, and exits from the second exit aperture 212.

このように、第1の光源101から発せられたG光は、その偏光方向がP偏光の偏光方向に揃えられて(すなわち、P偏光として)偏光変換光学系1から射出される。   Thus, the G light emitted from the first light source 101 is emitted from the polarization conversion optical system 1 with the polarization direction thereof aligned with the polarization direction of P-polarized light (that is, as P-polarized light).

第2の光源102から発せられたR光は、第2のダイクロイックミラー112と位相板121を透過してP偏光102P及びS偏光102Sとして第2の入射開口部202からプリズム内に入射する。P偏光102Pは、第2の偏光分離面132を透過して第2の射出開口部212から射出する。   The R light emitted from the second light source 102 passes through the second dichroic mirror 112 and the phase plate 121 and enters the prism from the second incident opening 202 as P-polarized light 102P and S-polarized light 102S. The P-polarized light 102 </ b> P passes through the second polarization separation surface 132 and exits from the second exit opening 212.

また、S偏光102Sは、第2の偏光分離面132で反射された後、第1の偏光分離面131で反射され、第1の入射開口部201から射出される。さらに、S偏光102Sは、位相板121を透過した後、第1のダイクロイックミラー111により反射され、再び位相板121を透過することによりP偏光102Pに変換される。この変換後のP偏光102Pは、第1の入射開口部201から再びプリズム内に入射し、第1の偏光分離面131を透過して第1の射出開口部211から射出される。   The S-polarized light 102 </ b> S is reflected by the second polarization separation surface 132, then reflected by the first polarization separation surface 131, and exits from the first incident opening 201. Furthermore, after passing through the phase plate 121, the S-polarized light 102S is reflected by the first dichroic mirror 111, and is again transmitted through the phase plate 121 to be converted to P-polarized light 102P. The P-polarized light 102P after this conversion enters the prism again from the first incident opening 201, passes through the first polarization separation surface 131, and exits from the first exit opening 211.

このように、第2の光源102から発せられたR光は、その偏光方向がP偏光の偏光方向に揃えられて(すなわち、P偏光として)偏光変換光学系1から射出される。   In this way, the R light emitted from the second light source 102 is emitted from the polarization conversion optical system 1 with its polarization direction aligned with the polarization direction of P-polarized light (that is, as P-polarized light).

第3の光源103から発せられたB光は、第3のダイクロイックミラー113と位相板121を透過してP偏光103P及びS偏光103Sとして第3の入射開口部203からプリズム内に入射する。P偏光103Pは、第2の偏光分離面132を透過した後、第1の偏光分離面131を透過して、第4の入射開口部204から射出される。その後、P偏光103Pは、位相板121を透過し、第4のダイクロイックミラー114により反射され、再び位相板121を透過することによりS偏光103Sに変換される。この変換後のS偏光103Sは、第4の入射開口部204から再びプリズム内に入射し、第1の偏光分離面131で反射されて第1の射出開口部211から射出される。   The B light emitted from the third light source 103 passes through the third dichroic mirror 113 and the phase plate 121 and enters the prism from the third incident opening 203 as P-polarized light 103P and S-polarized light 103S. P-polarized light 103 </ b> P passes through the second polarization separation surface 132, then passes through the first polarization separation surface 131, and exits from the fourth incident opening 204. Thereafter, the P-polarized light 103P is transmitted through the phase plate 121, reflected by the fourth dichroic mirror 114, and again transmitted through the phase plate 121 to be converted to S-polarized light 103S. The converted S-polarized light 103 </ b> S enters the prism again from the fourth incident opening 204, is reflected by the first polarization separation surface 131, and exits from the first exit opening 211.

また、第3の入射開口部203からプリズムに入射したS偏光103Sは、第2の偏光分離面132で反射されて第2の射出開口部212から射出される。   The S-polarized light 103 </ b> S that has entered the prism from the third incident opening 203 is reflected by the second polarization separation surface 132 and is emitted from the second emission opening 212.

このように、第3の光源103から発せられたB光は、その偏光方向がS偏光の偏光方向に揃えられて(すなわち、S偏光として)偏光変換光学系1から射出される。   As described above, the B light emitted from the third light source 103 is emitted from the polarization conversion optical system 1 with the polarization direction thereof aligned with the polarization direction of S-polarized light (that is, as S-polarized light).

第4の光源104から発せられたG光は、第4のダイクロイックミラー114と位相板121を透過してP偏光104P及びS偏光104Sとして第4の入射開口部204からプリズム内に入射する。P偏光104Pは、第1の偏光分離面131を透過した後、第2の偏光分離面132を透過して、第3の入射開口部203から射出される。その後、P偏光104Pは、位相板121を透過し、第3のダイクロイックミラー113により反射され、再び位相板121を透過することによりS偏光104Sに変換される。この変換後のS偏光104Sは、第3の入射開口部203から再びプリズム内に入射し、第2の偏光分離面132で反射されて第2の射出開口部212から射出される。   The G light emitted from the fourth light source 104 passes through the fourth dichroic mirror 114 and the phase plate 121 and enters the prism from the fourth incident opening 204 as P-polarized light 104P and S-polarized light 104S. The P-polarized light 104 </ b> P passes through the first polarization separation surface 131, then passes through the second polarization separation surface 132, and exits from the third incident opening 203. Thereafter, the P-polarized light 104P is transmitted through the phase plate 121, reflected by the third dichroic mirror 113, and again transmitted through the phase plate 121 to be converted to S-polarized light 104S. The converted S-polarized light 104S enters the prism again from the third incident opening 203, is reflected by the second polarization separation surface 132, and is emitted from the second exit opening 212.

また、第4の入射開口部204からプリズムに入射したS偏光104Sは、第1の偏光分離面131で反射されて第1の射出開口部211から射出される。   The S-polarized light 104 </ b> S that has entered the prism from the fourth incident opening 204 is reflected by the first polarization separation surface 131 and is emitted from the first emission opening 211.

このように、第4の光源104から発せられたG光は、その偏光方向がS偏光の偏光方向に揃えられて(すなわち、S偏光として)偏光変換光学系1から射出される。   As described above, the G light emitted from the fourth light source 104 is emitted from the polarization conversion optical system 1 with the polarization direction thereof aligned with the polarization direction of S polarization (that is, as S polarization).

以上説明したように、偏光変換光学系1を通ることにより、第1の光源101からのG光及び第2の光源102からのR光はP偏光に変換され、第3の光源103からのB光及び第4の光源104からのG光はS偏光に変換される。   As described above, by passing through the polarization conversion optical system 1, the G light from the first light source 101 and the R light from the second light source 102 are converted into P-polarized light, and B light from the third light source 103. The light and the G light from the fourth light source 104 are converted into S-polarized light.

次に、図2〜図4を用いて、第1〜第4の光源101〜104としての発光素子アレイについて説明する。図2には、第3の光源103としての発光素子アレイをy方向から見て示している。丸の中に103の符号が描かれた部分が個々の発光素子である。このことは、図3及び図4においても同様である。本実施例では、発光素子として、発光ダイオード(LED)を用いている。   Next, the light-emitting element arrays as the first to fourth light sources 101 to 104 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a light emitting element array as the third light source 103 as seen from the y direction. Each light-emitting element is indicated by a portion marked with a symbol 103 in a circle. The same applies to FIGS. 3 and 4. In this embodiment, a light emitting diode (LED) is used as the light emitting element.

図3には、第1及び第2の光源101,102として発光素子アレイをz軸方向から見て示している。図4には、第4の光源104としての発光素子アレイを−y方向から見て示している。x方向は、図1に示した偏光変換光学系1を1つの偏光変換セルとしたときの偏光変換セルの配列方向である。   FIG. 3 shows a light emitting element array as the first and second light sources 101 and 102 as seen from the z-axis direction. FIG. 4 shows a light emitting element array as the fourth light source 104 as viewed from the −y direction. The x direction is the arrangement direction of the polarization conversion cells when the polarization conversion optical system 1 shown in FIG. 1 is used as one polarization conversion cell.

第1〜第4の光源101〜104において、x方向に複数の発光素子をアレイ状に配列することで、偏光変換光学系1からの射出光量を増加させることができる。また、偏光変換光学系1の全射出開口部の形状が、後述する被照明面の形状と相似となることがさらに好ましい。   In the 1st-4th light sources 101-104, the emitted light quantity from the polarization conversion optical system 1 can be increased by arranging a several light emitting element in an array form in the x direction. Further, it is more preferable that the shape of all exit openings of the polarization conversion optical system 1 is similar to the shape of the illuminated surface described later.

図5には、偏光変換光学系1を用いたプロジェクタの光学構成を示している。なお、少なくとも偏光変換光学系1から後述するコンデンサレンズ23までを照明光学系という。ただし、第1〜第4の光源101〜104や、後述する偏光分離素子31を照明光学系に含めてもよい。   FIG. 5 shows an optical configuration of a projector using the polarization conversion optical system 1. In addition, at least from the polarization conversion optical system 1 to the condenser lens 23 described later is referred to as an illumination optical system. However, you may include the 1st-4th light sources 101-104 and the polarization separation element 31 mentioned later in an illumination optical system.

前述したように、偏光変換光学系1からは、GのP偏光101P、RのP偏光102P、BのS偏光103S及びGのS偏光104Sが射出する。これらG,R,B,Gの各光束は、第1のフライアイレンズ21によって複数の光束に分割されるとともに、第2のフライアイレンズ22の近傍に向けて集光され、ここに光源の像(2次元光源像)を形成する。第1及び第2のフライアイレンズ21,22は、複数のレンズセルが2次元方向に配置されて構成されている。各レンズセルは、被照明面である後述する液晶パネル(画像変調素子)と相似の矩形のレンズ形状を有する。   As described above, the polarization conversion optical system 1 emits the G P-polarized light 101P, the R P-polarized light 102P, the B S-polarized light 103S, and the G S-polarized light 104S. Each of the G, R, B, and G light beams is divided into a plurality of light beams by the first fly-eye lens 21 and condensed toward the vicinity of the second fly-eye lens 22, where An image (two-dimensional light source image) is formed. The first and second fly-eye lenses 21 and 22 are configured by arranging a plurality of lens cells in a two-dimensional direction. Each lens cell has a rectangular lens shape similar to a later-described liquid crystal panel (image modulation element) that is an illuminated surface.

第2のフライアイレンズ22を透過した複数の分割光束は、コンデンサレンズ23によって集光され、導光光学系を構成する偏光分離素子(偏光ビームスプリッタ)31に入射する。   The plurality of split light beams that have passed through the second fly-eye lens 22 are collected by the condenser lens 23 and enter a polarization separation element (polarization beam splitter) 31 that constitutes the light guide optical system.

偏光分離素子31は、その内部に偏光分離面を有し、入射光軸方向(図の左側から右側に向かう方向)に対して45度の傾きを有する。この偏光分離面は、P偏光に対する透過率が100%又はそれに近く(50%より高く)、S偏光に対する反射率が100%又はそれに近い(50%より高い)特性を有する。偏光分離面は、プリズムの内部に多層膜として形成されている。   The polarization separation element 31 has a polarization separation surface inside, and has an inclination of 45 degrees with respect to the incident optical axis direction (the direction from the left side to the right side in the figure). This polarization splitting surface has the characteristics that the transmittance for P-polarized light is 100% or close (higher than 50%), and the reflectivity for S-polarized light is 100% or close (higher than 50%). The polarization separation surface is formed as a multilayer film inside the prism.

コンデンサレンズ23を透過した複数の分割光束のうちGのP偏光101P及びRのP偏光102Pは、偏光分離素子31の偏光分離面を透過してG及びR帯域用の反射型液晶パネル(第1の画像変調素子:以下、P液晶パネルという)41上で重ね合わされる。こうして、該P液晶パネル41が照明される。   Of the plurality of split light beams that have passed through the condenser lens 23, the G P-polarized light 101P and the R P-polarized light 102P are transmitted through the polarization separation surface of the polarization separation element 31 to reflect the G and R band reflective liquid crystal panels (first). Image modulation element: hereinafter referred to as P liquid crystal panel) 41. Thus, the P liquid crystal panel 41 is illuminated.

コンデンサレンズ23を透過した複数の分割光束のうちBのS偏光103S及びGのS偏光104Sは、偏光分離素子31の偏光分離面で反射されてB及びG帯域用の反射型液晶パネル(第2の画像変調素子:以下、S液晶パネルという)42上で重ね合わされる。こうして、該S液晶パネル42が照明される。   Of the plurality of split light beams that have passed through the condenser lens 23, the B S-polarized light 103S and the G S-polarized light 104S are reflected by the polarization separation surface of the polarization separation element 31 and reflected in the B and G band reflective liquid crystal panels (second). The image modulation element (hereinafter referred to as “S liquid crystal panel”) 42 is superposed. Thus, the S liquid crystal panel 42 is illuminated.

各液晶パネルは、駆動回路(駆動手段)6に接続されている。プロジェクタの一部である駆動回路6には、パーソナルコンピュータ、DVDプレーヤ、ビデオデッキ、テレビチューナ等の画像供給装置7からの画像情報(画像信号)が入力される。プロジェクタと画像供給装置7とにより画像表示システムが構成される。   Each liquid crystal panel is connected to a drive circuit (drive means) 6. Image information (image signal) from an image supply device 7 such as a personal computer, a DVD player, a video deck, or a TV tuner is input to the drive circuit 6 that is a part of the projector. The projector and the image supply device 7 constitute an image display system.

駆動回路6は、入力された画像信号のR,G,B成分に基づいてそれぞれの色に対応する液晶パネル41,42を駆動し、原画を形成させる。これにより、各液晶パネルは、各波長帯域の入射光を反射するとともに変調して画像光として射出する。また、駆動回路6は、各光源に接続されており、後述するように各光源を制御する。なお、このような構成は、以下の実施例でも、図示しないが、同じである。   The drive circuit 6 drives the liquid crystal panels 41 and 42 corresponding to the respective colors based on the R, G, and B components of the input image signal to form an original image. Accordingly, each liquid crystal panel reflects and modulates incident light in each wavelength band and emits it as image light. The drive circuit 6 is connected to each light source and controls each light source as will be described later. Such a configuration is the same in the following embodiments, though not shown.

P液晶パネル41で画像変調された光は、S偏光101S,102Sとしての画像光となって偏光分離素子31の偏光分離面で反射され、投射レンズ(投射光学系)5によって不図示のスクリーン(被投射面)上に投射される。   The light that has been image-modulated by the P liquid crystal panel 41 is converted into image light as S-polarized light 101S and 102S and reflected by the polarization separation surface of the polarization separation element 31, and a screen (not shown) (not shown) is projected by the projection lens (projection optical system) 5. Projected onto the projection surface).

また、S液晶パネル42で画像変調された光は、P偏光103P,104Pとしての画像光となって偏光分離素子31の偏光分離面を透過し、投射レンズ5によってスクリーン上に投射される。   The light modulated by the S liquid crystal panel 42 becomes image light as P-polarized light 103 </ b> P and 104 </ b> P, passes through the polarization separation surface of the polarization separation element 31, and is projected on the screen by the projection lens 5.

次に、図6を用いて、本実施例における各光源と各液晶パネルの駆動について説明する。図6には、駆動回路6による該駆動のタイムチャートを示している。   Next, the driving of each light source and each liquid crystal panel in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a time chart of the driving by the driving circuit 6.

図6において、光源の「On」は該光源が点灯することを示し、「Off」は該光源が消灯することを示す。また、「液晶パネル入射光」は、各液晶パネルに入射する光の波長帯域と偏光方向を示している。   In FIG. 6, “On” of the light source indicates that the light source is turned on, and “Off” indicates that the light source is turned off. “Liquid crystal panel incident light” indicates the wavelength band and polarization direction of light incident on each liquid crystal panel.

第1及び第2の光源101,102は交互に点灯及び消灯する。また、第3及び第4の光源103,104も交互に点灯及び消灯する。さらに、第1及び第4の光源101,104は同時に点灯及び消灯し、第2及び第3の光源102,103も同時に点灯及び消灯する。   The first and second light sources 101 and 102 are alternately turned on and off. Further, the third and fourth light sources 103 and 104 are alternately turned on and off. Further, the first and fourth light sources 101 and 104 are simultaneously turned on and off, and the second and third light sources 102 and 103 are simultaneously turned on and off.

このため、P液晶パネル41には、GのP偏光101PとRのP偏光102Pとが交互に入射する。そして、これに同期して、P液晶パネル41には、G用原画とR用原画が交互に形成される。すなわち、P液晶パネル41は、第1の光を変調する状態と第2の光を変調する状態とに交互に切り換えられる。また、S液晶パネル42には、BのS偏光103SとGのS偏光104Sとが交互に入射する。そして、これに同期して、S液晶パネル42には、B用原画とG用原画が交互に形成される。すなわち、S液晶パネル42は、第3の光を変調する状態と第4の光を変調する状態とに交互に切り換えられる。これにより、スクリーンに、RGBカラー画像が投射される。   Therefore, the G P-polarized light 101P and the R P-polarized light 102P are alternately incident on the P liquid crystal panel 41. In synchronization with this, an original G image and an R original image are alternately formed on the P liquid crystal panel 41. That is, the P liquid crystal panel 41 is alternately switched between a state in which the first light is modulated and a state in which the second light is modulated. The S liquid crystal panel 42 is alternately incident with the B S polarized light 103S and the G S polarized light 104S. In synchronization with this, an original image for B and an original image for G are alternately formed on the S liquid crystal panel 42. That is, the S liquid crystal panel 42 is alternately switched between a state in which the third light is modulated and a state in which the fourth light is modulated. Thereby, an RGB color image is projected on the screen.

G光成分は、可視波長域の光のおよそ60〜80%を占めるため、G光の投射画像の明るさに対する影響が大きい。本実施例では、G光がR光及びB光のそれぞれと比較して2倍の数の光源から得ているため、RGBの光源を順次点灯する従来のプロジェクタと比較して、投射画像の明るさを向上させることができる。   Since the G light component occupies approximately 60 to 80% of the light in the visible wavelength region, the influence of the G light on the brightness of the projected image is large. In this embodiment, since the G light is obtained from twice as many light sources as the R light and B light, the brightness of the projected image is higher than that of a conventional projector that sequentially turns on the RGB light sources. Can be improved.

また、発光素子としてLEDを用いる場合には、本実施例では全ての発光素子が常時点灯せず消灯している時間があるため、LEDの温度上昇による発光効率の低下を抑制することができる。また、従来では、RGBの光源を順次点灯するため、カラーブレイクが発生していたが、本実施例では、G,Gの光源とR,Bの光源を交互に点灯するため、カラーブレイクを減少させることができる。   Moreover, when using LED as a light emitting element, since there exists time when all the light emitting elements are not always lighted and extinguished in a present Example, the fall of the light emission efficiency by the temperature rise of LED can be suppressed. Conventionally, color breaks occur because the RGB light sources are sequentially turned on. However, in this embodiment, the color breaks are reduced because the G and G light sources and the R and B light sources are turned on alternately. Can be made.

図7には、本発明の実施例2であるプロジェクタにおける各光源と各液晶パネルの駆動タイムチャートを示す。   FIG. 7 shows a driving time chart of each light source and each liquid crystal panel in the projector that is Embodiment 2 of the present invention.

プロジェクタの構成は、実施例1で説明したものと基本的に同じであり、本実施例において実施例1と共通する構成要素には実施例1と同符号を付す。   The configuration of the projector is basically the same as that described in the first embodiment, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.

本実施例でも、第1の光源101からG光が発せられ、偏光変換光学系1からGのP偏光が射出される。また、第2の光源102からR光が発せられ、偏光変換光学系1からRのP偏光が射出される。また、第3の光源103からB光が発せられ、偏光変換光学系1からBのS偏光が射出される。さらに、第4の光源104からG光が発せられ、偏光変換光学系1からGのS偏光が射出される。   Also in this embodiment, G light is emitted from the first light source 101 and G P-polarized light is emitted from the polarization conversion optical system 1. Further, R light is emitted from the second light source 102, and R P-polarized light is emitted from the polarization conversion optical system 1. Further, B light is emitted from the third light source 103, and B S-polarized light is emitted from the polarization conversion optical system 1. Further, G light is emitted from the fourth light source 104 and G S-polarized light is emitted from the polarization conversion optical system 1.

図7において、光源の「On」は該光源が点灯することを示し、「Off」は該光源が消灯することを示す。また、「液晶パネル入射光」は、各液晶パネルに入射する光の波長帯域と偏光方向を示している。   In FIG. 7, “On” of the light source indicates that the light source is turned on, and “Off” indicates that the light source is turned off. “Liquid crystal panel incident light” indicates the wavelength band and polarization direction of light incident on each liquid crystal panel.

第1及び第2の光源101,102は交互に点灯及び消灯する。また、第3及び第4の光源103,104も交互に点灯及び消灯する。さらに、第1及び第3の光源101,103は同時に点灯及び消灯し、第2及び第4の光源102,104も同時に点灯及び消灯する。   The first and second light sources 101 and 102 are alternately turned on and off. Further, the third and fourth light sources 103 and 104 are alternately turned on and off. Furthermore, the first and third light sources 101 and 103 are simultaneously turned on and off, and the second and fourth light sources 102 and 104 are simultaneously turned on and off.

このため、P液晶パネル41には、GのP偏光101PとRのP偏光102Pとが交互に入射する。そして、これに同期して、P液晶パネル41には、G用原画とR用原画が交互に形成される。また、S液晶パネル42には、BのS偏光103SとGのS偏光104Sとが交互に入射する。そして、これに同期して、S液晶パネル42には、B用原画とG用原画が交互に形成される。これにより、スクリーンに、RGBカラー画像が投射される。   Therefore, the G P-polarized light 101P and the R P-polarized light 102P are alternately incident on the P liquid crystal panel 41. In synchronization with this, an original G image and an R original image are alternately formed on the P liquid crystal panel 41. The S liquid crystal panel 42 is alternately incident with the B S polarized light 103S and the G S polarized light 104S. In synchronization with this, an original image for B and an original image for G are alternately formed on the S liquid crystal panel 42. Thereby, an RGB color image is projected on the screen.

実施例1でも説明したように、G光の投射画像の明るさへの影響が大きい。本実施例では、常に2つのG光源101,104のうちどちらかを点灯させているため、RGBの光源を順次点灯する従来のプロジェクタと比較して、投射画像の明るさを向上させることができる。   As described in the first embodiment, the influence of the G light on the brightness of the projected image is large. In this embodiment, since one of the two G light sources 101 and 104 is always turned on, the brightness of the projected image can be improved as compared with a conventional projector that sequentially turns on the RGB light sources. .

また、従来のプロジェクタではRGBの光源を順次点灯させるためカラーブレイクが発生するが、本実施例では、常に2つのG光源101,104のうち一方が点灯しているため、カラーブレイクを減少させることができる。   In the conventional projector, a color break occurs because the RGB light sources are sequentially turned on. However, in this embodiment, one of the two G light sources 101 and 104 is always turned on, so that the color break is reduced. Can do.

上記各実施例によれば、複数の光源101〜104からの光を偏光光に変換する偏光変換光学系1を有し、各光源からの光や液晶パネル41,42の利用効率が高く、明るくカラーブレイクが少ない高品位な画像を投射する小型のプロジェクタを実現できる。   According to each of the above embodiments, the polarization conversion optical system 1 that converts light from the plurality of light sources 101 to 104 into polarized light is provided, and the light from each light source and the use efficiency of the liquid crystal panels 41 and 42 are high and bright. A small projector that projects high-quality images with few color breaks can be realized.

なお、上記各実施例において、図2〜図4に示した発光素子アレイでは、x方向に同一の波長帯域の発光素子が配列されているが、x方向に配列される発光素子は必ずしも同一の波長帯域のものでなくともよい。   In each of the above embodiments, in the light emitting element arrays shown in FIGS. 2 to 4, light emitting elements having the same wavelength band are arranged in the x direction, but the light emitting elements arranged in the x direction are not necessarily the same. It does not have to be in the wavelength band.

また、上記各実施例では、第4の光源104として第1の光源101と同じG光を発する光源を用いているが、ダイクロイックミラーの特性を適宜変更することで、第4の光源104として、シアン等、G以外の波長帯域の光源を用い、S偏光を射出させてもよい。   In each of the above embodiments, the fourth light source 104 uses a light source that emits the same G light as the first light source 101. However, by appropriately changing the characteristics of the dichroic mirror, S-polarized light may be emitted using a light source of a wavelength band other than G, such as cyan.

また、上記各実施例では、第1の波長帯域をGとし、第2の波長帯域をRとし、第3の波長帯域をBとし、第4の波長帯域をGとしているが、本発明はこれに限定するものではない。ダイクロイックミラーの特性を適宜変更することで、様々な波長帯域を用いることができる。   In each of the above embodiments, the first wavelength band is G, the second wavelength band is R, the third wavelength band is B, and the fourth wavelength band is G. It is not limited to. Various wavelength bands can be used by appropriately changing the characteristics of the dichroic mirror.

また、上記各実施例では、各光源を複数のLEDをアレイ状に配置して構成した場合について説明したが、光源として単一のLEDや、単一又は複数のレーザダイオードや有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて各光源を構成してもよい。   In each of the above embodiments, the case where each light source is configured by arranging a plurality of LEDs in an array is described. However, a single LED, a single or a plurality of laser diodes, and an organic electroluminescence element are used as the light source. Each light source may be configured by using.

また、上記各実施例において、B光、R光及びG光を互いに入れ替えることもできる。ただし、白色を得るためには、G光成分を可視波長域の光のおよそ60〜80%を占めるようにする必要があるため、BとRの光源よりもGの光源の数を多くした方が好ましい。   In each of the above embodiments, the B light, the R light, and the G light can be interchanged. However, in order to obtain white, it is necessary to make the G light component occupy about 60 to 80% of the light in the visible wavelength range, so that the number of the G light sources is larger than the B and R light sources. Is preferred.

さらに、偏光分離素子としては、上述したようにプリズム内部に多層膜を形成したものがよく知られているが、構造複屈折を利用した偏光分離素子を使用してもよい。構造複屈折を利用した偏光分離素子は、入射角度範囲が多層膜を用いた偏光分離素子よりも広いため、漏れ光が少なく、コントラストを向上させることができる。   Further, as described above, a polarization separation element in which a multilayer film is formed inside the prism as described above is well known, but a polarization separation element utilizing structural birefringence may be used. Since the polarization separation element using structural birefringence has a wider incident angle range than the polarization separation element using a multilayer film, there is little leakage light and the contrast can be improved.

また、上記各実施例では、画像変調素子として反射型液晶パネルを用いる場合について説明したが、本発明では、他の画像変調素子として、透過型液晶パネルやDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いてもよい。   In each of the above embodiments, the case where a reflective liquid crystal panel is used as an image modulation element has been described. However, in the present invention, a transmissive liquid crystal panel or a DMD (digital micromirror device) is used as another image modulation element. It may be used.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.

本発明の実施例1であるプロジェクタに用いられる光源及び偏光変換光学系の構成を示す図。1 is a diagram illustrating a configuration of a light source and a polarization conversion optical system used in a projector that is Embodiment 1 of the present invention. FIG. 実施例1における第3の光源の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a third light source in the first embodiment. 実施例1における第1及び第2の光源の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of first and second light sources in the first embodiment. 実施例1における第4の光源の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a fourth light source in the first embodiment. 実施例1のプロジェクタの光学構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an optical configuration of the projector according to the first embodiment. 実施例1における各光源と各液晶パネルの駆動タイムチャート。FIG. 3 is a driving time chart of each light source and each liquid crystal panel in Embodiment 1. FIG. 本発明の実施例2であるプロジェクタにおける各光源と各液晶パネルの駆動タイムチャート。10 is a drive time chart of each light source and each liquid crystal panel in the projector that is Embodiment 2 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 偏光変換光学系
5 投射レンズ
6 駆動回路
21、22 フライアイレンズ
23 コンデンサレンズ
31 偏光分離素子
41、42 反射型液晶パネル
101、102、103、104 光源
111、112、113、114 波長選択性反射素子(ダイクロイックミラー)
121 位相板
131、132 偏光分離面
201、202、203、204 入射開口部
211、212 射出開口部
1 Polarization Conversion Optical System 5 Projection Lens
6 Drive circuit 21, 22 Fly eye lens 23 Condenser lens 31 Polarization separation element 41, 42 Reflective liquid crystal panel 101, 102, 103, 104 Light source 111, 112, 113, 114 Wavelength selective reflection element (dichroic mirror)
121 Phase plate 131, 132 Polarization separation surface 201, 202, 203, 204 Entrance opening 211, 212 Exit opening

Claims (9)

第1の光、第2の光、第3の光及び第4の光をそれぞれ発する第1の光源、第2の光源、第3の光源及び第4の光源と、
前記第1、第2、第3及び第4の光源からの前記第1、第2、第3及び第4の光を互いに異なる入射領域から入射させ、前記第1及び第2の光源からの前記第1及び第2の光の偏光方向を第1の偏光方向に揃えて射出し、かつ前記第3及び第4の光源からの前記第3及び第4の光の偏光方向を前記第1の偏光方向とは異なる第2の偏光方向に揃えて射出する偏光変換光学系と、
第1の画像変調素子及び第2の画像変調素子と、
前記第1の偏光方向を有する前記第1及び第2の光を前記第1の画像変調素子に導き、前記第2の偏光方向を有する前記第3及び第4の光を前記第2の画像変調素子に導く導光光学系と、
前記第1及び第2の画像変調素子からの前記第1、第2、第3及び第4の光を被投射面に投射する投射光学系と、
前記第1、第2、第3及び第4の光源と前記第1及び第2の画像変調素子を駆動する駆動手段とを有し、
前記駆動手段は、前記第1及び第2の光源を交互に発光させるとともに前記第1の画像変調素子を前記第1の光を変調する状態と前記第2の光を変調する状態とに交互に切り換え、前記第3及び第4の光源を交互に発光させるとともに前記第2の画像変調素子を前記第3の光を変調する状態と前記第4の光を変調する状態とに交互に切り換えることを特徴とする画像投射装置。
A first light source, a second light source, a third light source, and a fourth light source that respectively emit first light, second light, third light, and fourth light;
The first, second, third, and fourth light from the first, second, third, and fourth light sources are incident from different incident areas, and the first and second light sources The polarization directions of the first and second lights are emitted so as to be aligned with the first polarization direction, and the polarization directions of the third and fourth lights from the third and fourth light sources are changed to the first polarization. A polarization conversion optical system that emits light in alignment with a second polarization direction different from the direction;
A first image modulation element and a second image modulation element;
The first and second lights having the first polarization direction are guided to the first image modulation element, and the third and fourth lights having the second polarization direction are converted to the second image modulation. A light guiding optical system leading to the element;
A projection optical system that projects the first, second, third, and fourth light from the first and second image modulation elements onto a projection surface;
The first, second, third and fourth light sources and driving means for driving the first and second image modulation elements;
The driving means alternately causes the first and second light sources to emit light and causes the first image modulation element to alternately modulate a state in which the first light is modulated and a state in which the second light is modulated. Switching, causing the third and fourth light sources to emit light alternately, and switching the second image modulation element alternately between a state in which the third light is modulated and a state in which the fourth light is modulated. A featured image projection apparatus.
前記偏光変換光学系は、The polarization conversion optical system is
前記第1の偏光方向の前記第1の光と前記第2の偏光方向の前記第3の光とを第1の開口部から射出させ、Emitting the first light in the first polarization direction and the third light in the second polarization direction from a first opening;
前記第1の偏光方向の前記第2の光と前記第2の偏光方向の前記第4の光とを前記第1の開口部とは異なる第2の開口部から射出させることを特徴とする請求項1に記載の画像投射装置。The second light in the first polarization direction and the fourth light in the second polarization direction are emitted from a second opening different from the first opening. Item 2. The image projection device according to Item 1.
前記第1の光源が配列された面と前記第3の光源が配列された面とが互いに直交し、前記第2の光源が配列された面と前記第4の光源が配列された面とが互いに直交すること特徴とする請求項1又は2に記載の画像投射装置。The surface on which the first light source is arranged and the surface on which the third light source is arranged are orthogonal to each other, and the surface on which the second light source is arranged and the surface on which the fourth light source is arranged. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the image projection apparatuses are orthogonal to each other. 前記偏光変換光学系は、
前記第1、第2、第3及び第4の光をその偏光方向に応じて反射又は透過する、該偏光変換光学系における互いに異なる領域に互いに直交する方向に延びるように配置された第1の偏光分離面及び第2の偏光分離面と、
前記第1、第2、第3及び第4の光をその波長帯域に応じて反射する波長選択性反射素子であって、前記第1の偏光分離面と前記第1の光源との間に配置された第1の波長選択性反射素子、前記第2の偏光分離面と前記第2の光源との間に配置された第2の波長選択性反射素子、前記第2の偏光分離面と前記第3の光源との間に配置された第3の波長選択性反射素子、及び前記第1の偏光分離面と前記第4の光源との間に配置された第4の波長選択性反射素子と、
前記第1及び第2の偏光分離面と前記第1、第2、第3及び第4の波長選択性反射素子との間に配置された位相板とを含むことを特徴する請求項1から3のいずれか1つに記載の画像投射装置。
The polarization conversion optical system is
The first light, the second light, the third light, and the fourth light are reflected or transmitted in accordance with the polarization direction of the first light, and are arranged to extend in directions orthogonal to each other in different regions in the polarization conversion optical system. A polarization separation surface and a second polarization separation surface;
A wavelength-selective reflection element that reflects the first, second, third, and fourth light according to a wavelength band thereof, and is disposed between the first polarization separation surface and the first light source. The first wavelength-selective reflecting element, the second wavelength-selective reflecting element disposed between the second polarization separation surface and the second light source, the second polarization separation surface, and the second A third wavelength-selective reflective element disposed between the third light source and a fourth wavelength-selective reflective element disposed between the first polarization separation surface and the fourth light source;
It said first and said first and second polarization separating surface, second, claims 1 to 3, characterized in that it comprises a third and a phase plate disposed between the fourth wavelength selective reflective element The image projection apparatus as described in any one of these .
前記偏光変換光学系において、
前記第1の光のうち前記第1の偏光方向を有する光は、前記第1の偏光分離面を透過して該偏光変換光学系から射出し、
該第1の光のうち前記第2の偏光方向を有する光は、前記第1及び第2の偏光分離面で反射され、前記位相板を透過し、前記第2の波長選択性反射素子により反射された後、再び前記位相板を透過して前記第1の偏光方向を有する光に変換され、前記第2の偏光分離面を透過して該偏光変換光学系から射出し、
前記第2の光のうち前記第1の偏光方向を有する光は、前記第2の偏光分離面を透過して該偏光変換光学系から射出し、
該第2の光のうち前記第2の偏光方向を有する光は、前記第2及び第1の偏光分離面で反射され、前記位相板を透過し、前記第1の波長選択性反射素子により反射された後、再び前記位相板を透過して前記第1の偏光方向を有する光に変換され、前記第1の偏光分離面を透過して該偏光変換光学系から射出し、
前記第3の光のうち前記第1の偏光方向を有する光は、前記第2及び第1の偏光分離面を透過し、前記位相板を透過し、前記第4の波長選択性反射素子で反射された後、再び前記位相板を透過して前記第2の偏光方向を有する光に変換され、前記第1の偏光分離面で反射されて該偏光変換光学系から射出し、
該第3の光のうち前記第2の偏光方向を有する光は、前記第2の偏光分離面で反射されて該偏光変換光学系から射出し、
前記第4の光のうち前記第1の偏光方向を有する光は、前記第1及び第2の偏光分離面を透過し、前記位相板を透過し、前記第3の波長選択性反射素子により反射された後、再び位相板を透過して前記第2の偏光方向を有する光に変換され、前記第2の偏光分離面で反射されて該偏光変換光学系から射出し、
該第4の光のうち前記第2の偏光方向を有する光は、前記第1の偏光分離面で反射されて該偏光変換光学系から射出することを特徴とする請求項に記載の画像投射装置。
In the polarization conversion optical system,
Of the first light, the light having the first polarization direction passes through the first polarization separation surface and exits from the polarization conversion optical system.
Of the first light, the light having the second polarization direction is reflected by the first and second polarization separation surfaces, passes through the phase plate, and is reflected by the second wavelength selective reflection element. Is then transmitted again through the phase plate and converted into light having the first polarization direction, transmitted through the second polarization separation surface and emitted from the polarization conversion optical system,
Of the second light, the light having the first polarization direction passes through the second polarization separation surface and exits from the polarization conversion optical system.
Of the second light, the light having the second polarization direction is reflected by the second and first polarization separation surfaces, passes through the phase plate, and is reflected by the first wavelength selective reflection element. Then, the light is transmitted through the phase plate again to be converted into light having the first polarization direction, transmitted through the first polarization separation surface, and emitted from the polarization conversion optical system.
Of the third light, the light having the first polarization direction passes through the second and first polarization separation surfaces, passes through the phase plate, and is reflected by the fourth wavelength selective reflection element. Then, the light is transmitted again through the phase plate and converted into light having the second polarization direction, reflected by the first polarization separation surface, and emitted from the polarization conversion optical system,
Of the third light, the light having the second polarization direction is reflected by the second polarization separation surface and emitted from the polarization conversion optical system.
Of the fourth light, the light having the first polarization direction passes through the first and second polarization separation surfaces, passes through the phase plate, and is reflected by the third wavelength selective reflection element. Is transmitted through the phase plate again to be converted into light having the second polarization direction, reflected by the second polarization separation surface, and emitted from the polarization conversion optical system,
5. The image projection according to claim 4 , wherein light having the second polarization direction among the fourth light is reflected by the first polarization separation surface and exits from the polarization conversion optical system. apparatus.
前記第1、第2及び第3の光は、互いに異なる波長帯域の光であり、
前記第1及び第4の光は、互いに同じ波長帯域の光であることを特徴とする請求項1からのいずれか1つに記載の画像投射装置。
The first, second and third lights are lights having different wavelength bands,
The first and fourth light image projection apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the light of the same wavelength bands.
前記第1及び第4の光は、緑の波長帯域の光であることを特徴とする請求項6に記載の画像投射装置。The image projection apparatus according to claim 6, wherein the first and fourth lights are lights in a green wavelength band. 前記第1、第2、第3及び第4の光源がそれぞれ、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1からのいずれか1つに記載の画像投射装置。 It said first, second, third and fourth light sources, respectively, the image projection apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a light emitting diode. 請求項1からのいずれか1つに記載の画像投射装置と、
該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
An image projection apparatus according to any one of claims 1 to 8 ,
An image display system comprising: an image supply device that supplies image information to the image projection device.
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