JP5818596B2 - Image projection device - Google Patents

Image projection device Download PDF

Info

Publication number
JP5818596B2
JP5818596B2 JP2011199437A JP2011199437A JP5818596B2 JP 5818596 B2 JP5818596 B2 JP 5818596B2 JP 2011199437 A JP2011199437 A JP 2011199437A JP 2011199437 A JP2011199437 A JP 2011199437A JP 5818596 B2 JP5818596 B2 JP 5818596B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
polarization separation
polarization
optical system
separation surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011199437A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013061461A (en
Inventor
健人 川澄
健人 川澄
玲華 石島
玲華 石島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2011199437A priority Critical patent/JP5818596B2/en
Publication of JP2013061461A publication Critical patent/JP2013061461A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5818596B2 publication Critical patent/JP5818596B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Description

本発明は画像投射装置に関し、特に反射型の画像表示素子を用いた画像投射装置に関する。   The present invention relates to an image projection apparatus, and more particularly to an image projection apparatus using a reflective image display element.

反射型の液晶パネルを用いた画像投射装置では、液晶パネルに対する入射光と液晶パネルからの画像光の光路を異ならせる必要がある。そのため、反射型の液晶パネルの入射面あるいは出射面側にP偏光を透過し、S偏光を反射する偏光ビームスプリッタが配置される。   In an image projection apparatus using a reflective liquid crystal panel, it is necessary to make the optical paths of incident light to the liquid crystal panel and image light from the liquid crystal panel different. Therefore, a polarizing beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light is disposed on the incident surface or the exit surface side of the reflective liquid crystal panel.

偏光ビームスプリッタの偏光分離面の特性は、入射光の入射角度に依存する。一般的に、偏光ビームスプリッタの偏光分離特性は、偏光分離面の法線に対する光の入射角度が45°のときに最も良くなるように設計される。偏光分離面に対する光の入射角度が45°から離れれば離れるほど、光線が通る薄膜の厚みが最適値から離れるため、偏光分離特性が低下する。その結果、液晶パネルのある画素について黒表示になるように駆動させたとき、偏光ビームスプリッタの特性が完全でないために光源側に戻らず、投射レンズに入射してしまう光(漏れ光)が多くなり、投射画像のコントラストが低下する。   The characteristics of the polarization separation surface of the polarization beam splitter depend on the incident angle of incident light. In general, the polarization separation characteristic of the polarization beam splitter is designed to be best when the incident angle of light with respect to the normal line of the polarization separation surface is 45 °. The farther the incident angle of light with respect to the polarization separation surface is from 45 °, the farther the thickness of the thin film through which the light beam passes from the optimum value, the lower the polarization separation characteristic. As a result, when a pixel on a liquid crystal panel is driven to display black, the polarization beam splitter is not perfect, so it does not return to the light source side, and much light (leakage light) enters the projection lens. As a result, the contrast of the projected image decreases.

従来、投射画像のコントラストを向上させるために、偏光ビームスプリッタの出射面側に漏れ光を遮断する偏光板を配置する技術が知られている。   Conventionally, in order to improve the contrast of a projected image, a technique is known in which a polarizing plate that blocks leakage light is arranged on the exit surface side of a polarizing beam splitter.

特開平3−175437号公報JP-A-3-175437

しかし、偏光板は、本来透過すべき光に対する透過率が低いため、偏光板を配置すると、投射画像の明るさが低下してしまうという課題があった。
そこで本発明は、明るさの低下を抑制しつつ、コントラストを向上させることを目的とする。
However, since the polarizing plate has a low transmittance with respect to light that should be transmitted, there is a problem that the brightness of the projected image is lowered when the polarizing plate is arranged.
Therefore, an object of the present invention is to improve contrast while suppressing a decrease in brightness.

上記課題を解決するために本発明の画像投射装置は、
照明光学系と、
前記照明光学系から出射した光のうち、緑の波長帯域の光を青の波長帯域の光及び赤の波長帯域の光とは異なる方向に導く色分離素子と、
前記色分離素子からの前記緑の波長帯域の光の光路を偏光方向に応じて分離する偏光分離面を有する偏光分離素子と、
前記偏光分離面により分離された偏光光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調され、前記偏光分離素子を再度介し光を被投射面に投射する投射光学系を移動させる可動手段を有する画像投射装置であって、
前記光変調素子は、前記色分離素子から出射して前記偏光分離面で反射された光が前記光変調素子に入射するように設けられており、
前記可動手段は、前記偏光分離面の法線と前記照明光学系の光軸とに平行な断面内において、前記投射光学系が移動可能な範囲を、前記光変調素子から前記偏光分離面に向かう光線のうち、入射角が45度より小さい光線に比して入射角が45度より大きい光線を多く取り込むように定めることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an image projection apparatus of the present invention
Illumination optics,
Among the light emitted from the illumination optical system, a color separation element that guides light in a green wavelength band in a direction different from light in a blue wavelength band and light in a red wavelength band;
A polarization separation element having a polarization separation surface that separates an optical path of light in the green wavelength band from the color separation element according to a polarization direction;
A light modulation element that modulates the polarized light separated by the polarization separation surface;
An image projection apparatus having a movable means for moving a projection optical system which is modulated by the light modulation element and projects light again through the polarization separation element onto a projection surface,
The light modulation element is provided so that light emitted from the color separation element and reflected by the polarization separation surface is incident on the light modulation element,
The movable means moves from the light modulation element to the polarization separation surface within a cross section parallel to the normal line of the polarization separation surface and the optical axis of the illumination optical system. It is characterized in that it is determined so that a larger number of light beams having an incident angle larger than 45 degrees are captured than light beams having an incident angle smaller than 45 degrees.

なお、上記投射光学系が一体に設けられた又は取り外し可能に装着される画像投射装置も本発明の他の一側面を構成する。   The image projection apparatus in which the projection optical system is integrally provided or detachably mounted also constitutes another aspect of the present invention.

本発明によれば、明るさの低下を抑制しつつ、高コントラストな画像投射装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-contrast image projection apparatus while suppressing a decrease in brightness.

本発明の第1の実施形態の画像投射装置の構成図1 is a configuration diagram of an image projection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 偏光ビームスプリッタの漏れ光の説明図Explanatory drawing of leaking light from polarizing beam splitter 偏光分離面に対する光の入射角度と偏光分離面の特性の関係を示す図Diagram showing the relationship between the incident angle of light on the polarization separation surface and the characteristics of the polarization separation surface 本発明の第1実施形態における偏光分離面の漏れ光の角度分布の模式図Schematic diagram of the angular distribution of leakage light on the polarization separation surface in the first embodiment of the present invention 投射レンズが取り込むことができる光量とその角度分布の模式図Schematic diagram of the amount of light that the projection lens can capture and its angular distribution 本発明の第2の実施形態の画像投射装置の構成図The block diagram of the image projector of the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第2実施形態における偏光分離面の漏れ光の角度分布の模式図Schematic diagram of the angular distribution of leakage light on the polarization separation surface in the second embodiment of the present invention 本発明の第3の実施形態の画像投射装置の構成図The block diagram of the image projector of the 3rd Embodiment of this invention 投射レンズのシフト方向と画像投射装置の小型化の説明図Explanatory drawing of shift direction of projection lens and miniaturization of image projection device 本発明の第4の実施形態の画像投射装置の構成図The block diagram of the image projector of the 4th Embodiment of this invention 投射レンズシフトの可動機構の概略図Schematic diagram of movable mechanism for projection lens shift 画像投射装置の設置場所と投射レンズシフトの説明図Explanatory drawing of installation location of image projector and projection lens shift

以下、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

《実施形態1》
図1に本発明の第1の実施形態の画像投射装置の構成図を示す。図1の座標軸のZ軸は投射レンズの光軸と平行な軸であり、スクリーンに向かう方向を+Z方向とする。X軸は、Z軸と偏光分離面8の法線を含む面に垂直な軸であり、紙面裏から表に向かう方向を+X方向とする。Y軸は、X軸およびZ軸に垂直な軸であり、紙面下から上に向かう方向を+Y方向とする。
Embodiment 1
FIG. 1 shows a configuration diagram of an image projection apparatus according to a first embodiment of the present invention. The Z axis in FIG. 1 is an axis parallel to the optical axis of the projection lens, and the direction toward the screen is the + Z direction. The X axis is an axis perpendicular to the Z axis and a plane including the normal line of the polarization separation plane 8, and the direction from the back to the front of the paper is the + X direction. The Y axis is an axis perpendicular to the X axis and the Z axis, and the direction from the bottom to the top of the paper is defined as the + Y direction.

図1の一点鎖線は、コンデンサレンズ5aの光軸、あるいは投射レンズの光軸を表す。反射ミラー6から液晶パネル9に至るまでの一点鎖線は、厳密には光軸ではないが、本明細書においては、光軸と称する。   1 represents the optical axis of the condenser lens 5a or the optical axis of the projection lens. The one-dot chain line from the reflecting mirror 6 to the liquid crystal panel 9 is not strictly an optical axis, but is referred to as an optical axis in this specification.

光源1から射出された光は、放物リフレクタ2で反射され、略平行光となって射出され、第1のフライアイレンズ3aに入射し、第1のフライアイレンズ3aを構成する個々のレンズセルにより複数の光束に分離される。分割された複数の光束は、第2のフライアイレンズ3bを通過し、偏光変換素子4に入射する。   The light emitted from the light source 1 is reflected by the parabolic reflector 2, is emitted as substantially parallel light, enters the first fly-eye lens 3a, and the individual lenses constituting the first fly-eye lens 3a. It is separated into a plurality of light beams by the cell. The plurality of divided light beams pass through the second fly-eye lens 3 b and enter the polarization conversion element 4.

偏光変換素子4は、偏光分離面を有する偏光ビームスプリッタを複数並べた構造をしており、偏光ビームスプリッタの射出面に1つおきに半波長板が配置される。偏光変換素子4に入射した非偏光光は、P偏光光に揃えられて射出される。なお、S偏光光に揃えたい場合は、偏光ビームスプリッタの透過光路上に半波長板を配置すればよい。その場合、液晶パネル9の位置は、偏光ビームスプリッタ7(偏光分離素子)の入射光が反射する側に配置される。本明細書におけるP偏光およびS偏光は、偏光変換素子4の偏光ビームスプリッタではなく、液晶パネル9から射出される画像光を投射レンズ10側へ導く偏光ビームスプリッタ7の偏光分離面8に対して規定している。   The polarization conversion element 4 has a structure in which a plurality of polarization beam splitters each having a polarization separation surface are arranged, and a half-wave plate is disposed at every other exit surface of the polarization beam splitter. The non-polarized light incident on the polarization conversion element 4 is aligned with the P-polarized light and emitted. If it is desired to align with S-polarized light, a half-wave plate may be disposed on the transmission optical path of the polarization beam splitter. In that case, the position of the liquid crystal panel 9 is arranged on the side where the incident light of the polarization beam splitter 7 (polarization separation element) is reflected. P-polarized light and S-polarized light in this specification are not the polarization beam splitter of the polarization conversion element 4 but the polarization separation surface 8 of the polarization beam splitter 7 that guides the image light emitted from the liquid crystal panel 9 to the projection lens 10 side. It stipulates.

偏光変換素子4でP偏光に揃えられた光は、コンデンサレンズ5a、5bを介して反射ミラー6により反射され、偏光ビームスプリッタ7に入射する。偏光ビームスプリッタ7に入射した光は、偏光分離面8を透過し、液晶パネル9を照明する。光源1からコンデンサレンズ5a、5bまでを照明光学系とし、この照明光学系は液晶パネル9(光変調素子)をケーラー照明する。   The light aligned with the P-polarized light by the polarization conversion element 4 is reflected by the reflection mirror 6 via the condenser lenses 5 a and 5 b and enters the polarization beam splitter 7. The light incident on the polarization beam splitter 7 passes through the polarization separation surface 8 and illuminates the liquid crystal panel 9. The light source 1 to the condenser lenses 5a and 5b are used as an illumination optical system, and this illumination optical system performs Koehler illumination on the liquid crystal panel 9 (light modulation element).

液晶パネル9に入射した光は変調され、変調された光のうち画像光は、偏光ビームスプリッタ7を再度介して(反射されて)、投射レンズ10(投射光学系)に入射する。そして、画像光は、投射レンズ10を介してスクリーン11(被投射面)に投射される。一方で、画像光とはならない偏光成分の光は、偏光分離面8を透過して、光源側に戻される。液晶パネル9の中心における液晶パネル9の面法線と偏光分離面の面法線が成す角度は、45°である。   The light incident on the liquid crystal panel 9 is modulated, and the image light out of the modulated light is incident on the projection lens 10 (projection optical system) via the polarization beam splitter 7 again (reflected). Then, the image light is projected onto the screen 11 (projected surface) via the projection lens 10. On the other hand, light having a polarization component that does not become image light is transmitted through the polarization separation surface 8 and returned to the light source side. The angle formed by the surface normal of the liquid crystal panel 9 and the surface normal of the polarization separation surface at the center of the liquid crystal panel 9 is 45 °.

図2に、図1の偏光ビームスプリッタ7および液晶パネル9周辺の拡大図を示す。破線の矢印は、黒表示を行う際の光線を模式的に示した矢印である。本来、黒表示を行う場合には、図2に示すように、液晶パネル9に入射したP偏光は、その偏光方向は変換されず、P偏光のまま反射され、再び偏光分離面8を透過して光源側に戻る。多くのP偏光は、図2に太い実線で示したように光源側へと戻される。しかし、図2の細い破線の矢印で示すように、偏光分離面8の特性上、P偏光にも関わらず投射レンズ10側へと反射されてしまう光(漏れ光)がある。さらに、図2の細い破線の矢印の太さで表わすように、液晶パネル9の同一点から、ある広がりをもって反射された光の漏れ光の量は、偏光ビームスプリッタ7の出射面において、+Y方向は少なく、−Y方向は多い。   FIG. 2 shows an enlarged view around the polarizing beam splitter 7 and the liquid crystal panel 9 in FIG. The broken arrow is an arrow schematically showing a light beam when black display is performed. Originally, in the case of performing black display, as shown in FIG. 2, the P-polarized light incident on the liquid crystal panel 9 is reflected without being converted in its polarization direction, and is transmitted through the polarization separation surface 8 again. Return to the light source side. Most P-polarized light is returned to the light source side as shown by the thick solid line in FIG. However, as indicated by the thin broken arrow in FIG. 2, there is light (leakage light) that is reflected toward the projection lens 10 due to the characteristics of the polarization separation surface 8 regardless of the P-polarized light. Furthermore, as represented by the thickness of the thin dashed arrow in FIG. 2, the amount of leaked light reflected with a certain spread from the same point of the liquid crystal panel 9 is the + Y direction on the exit surface of the polarization beam splitter 7. There are few, and there are many -Y directions.

図3(a)は、図2のXY断面(X方向)において、偏光分離面8への入射光の入射角度の変化に対する偏光分離特性の変化を示したグラフである。図3(b)は図2のYZ断面(Y方向)において、偏光分離面8への入射光の入射角度の変化に対する偏光分離特性の変化を示したグラフである。横軸は波長(nm)、縦軸RpはP偏光の反射率(%)である。Rpの値が高いほど、漏れ光が多いことを示しており、Rpの値が小さいほど消光比が高く、偏光分離面の特性が良いことを表している。グラフの実線は、偏光分離面に対して入射角度45°で入射する光線に対する偏光分離特性を表す。グラフの破線は45°よりも約5°小さい入射角度で入射する光線に対する偏光分離特性を表す。一点鎖線は45°よりも約5°大きい入射角度で入射する光線に対する偏光分離特性を表す。尚、図3(a)、(b)は、画像投射装置に使用される光源のスペクトルの中でも最も比視感度が高い緑波長域500から580(nm)の帯域において性能を満たすよう設計されている。   FIG. 3A is a graph showing changes in polarization separation characteristics with respect to changes in the incident angle of incident light on the polarization separation surface 8 in the XY cross section (X direction) of FIG. FIG. 3B is a graph showing changes in polarization separation characteristics with respect to changes in the incident angle of incident light on the polarization separation surface 8 in the YZ section (Y direction) of FIG. The horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis Rp represents the reflectance (%) of P-polarized light. A higher Rp value indicates more leakage light, and a smaller Rp value indicates a higher extinction ratio and better polarization separation plane characteristics. The solid line in the graph represents the polarization separation characteristic for light rays incident at an incident angle of 45 ° with respect to the polarization separation surface. The broken line in the graph represents the polarization separation characteristic for light rays incident at an incident angle that is approximately 5 ° smaller than 45 °. The alternate long and short dash line represents the polarization separation characteristic for light incident at an incident angle that is approximately 5 ° greater than 45 °. 3A and 3B are designed to satisfy the performance in the green wavelength range 500 to 580 (nm), which has the highest relative visibility among the spectrum of the light source used in the image projection apparatus. Yes.

偏光分離面8の法線に対して45°で入射する光線を基準として、そこから同じ角度だけ光線の入射角度を変化させた場合を考える。図3(a)、(b)から、YZ断面において入射角度を変化させた場合のほうが、XY断面において入射角度を変化させた場合よりも偏光分離面の特性の変動が大きいことがわかる。つまり、偏光分離面は、YZ断面(Y方向)における入射角度の変化に対する偏光分離特性に比べ、XY断面(X方向)における入射角度の変化に対する偏光分離特性が良い。   Consider a case where the incident angle of the light beam is changed by the same angle from the light beam incident at 45 ° with respect to the normal line of the polarization separation surface 8 as a reference. 3A and 3B, it can be seen that the change in the characteristics of the polarization splitting surface is greater when the incident angle is changed in the YZ section than when the incident angle is changed in the XY section. That is, the polarization separation surface has a better polarization separation characteristic for the change in the incident angle in the XY section (X direction) than the polarization separation characteristic for the change in the incident angle in the YZ section (Y direction).

さらに、図3(b)のYZ断面の角度変化に着目する。YZ断面において、入射角度を+5°と−5°角度を変化させた場合を比較すると、特性の変化の様子が、図3(a)とは異なることがわかる。これは、偏光分離面の法線に対して入射角度45°で入射する光線が通過する膜厚を基準とすると、光線の入射角度がY方向に+5°変化すると入射する光線が通過する膜厚は薄くなり、−5°変化すると厚くなるからである。さらに、Rp特性のピークの位置(図3(b)の矢印)が、入射角度が45+5°では短波長側に、45−5°では長波長側にシフトしていることが分かる。一般的に、偏光分離面(偏光分離膜)のP偏光の反射率の特性は、光線が通る膜の厚みが薄くなると短波長側に、厚くなると長波長側にシフトすることが知られている。このことから、緑の波長域の光(500〜600nm)が入射する場合、その入射角が45+α°のほうが45−α°に比べ漏れ光が少なくなる。   Further, attention is paid to the change in the angle of the YZ section in FIG. In the YZ cross section, when the incident angle is changed between + 5 ° and −5 °, it can be seen that the change in the characteristics is different from that in FIG. This is based on the film thickness through which incident light passes at an incident angle of 45 ° with respect to the normal to the polarization separation plane, and the film thickness through which incident light passes when the incident angle of the light beam changes by + 5 ° in the Y direction. This is because the thickness becomes thinner and becomes thicker when it changes by -5 °. Further, it can be seen that the peak position of the Rp characteristic (arrow in FIG. 3B) is shifted to the short wavelength side when the incident angle is 45 + 5 °, and to the long wavelength side when the incident angle is 45-5 °. In general, it is known that the reflectance characteristics of P-polarized light on the polarization separation surface (polarization separation film) shift to the short wavelength side when the thickness of the film through which the light passes decreases and to the long wavelength side when the thickness increases. . For this reason, when light in the green wavelength region (500 to 600 nm) is incident, the amount of leakage light is less when the incident angle is 45 + α ° than when 45-α °.

再び図2を用いて説明する。図3(a)、(b)で示したように、図2においては、偏光分離面8に対して45°+αで入射する光(図中の細い破線)のほうが、45°−αで入射する光(図中の太い破線)よりも漏れ光が少ない。   This will be described with reference to FIG. 2 again. As shown in FIGS. 3A and 3B, in FIG. 2, the light incident at 45 ° + α on the polarization splitting surface 8 (the thin broken line in the figure) is incident at 45 ° -α. Leakage light is less than the light to be emitted (thick broken line in the figure).

図4に、投射画像が全黒表示になるように液晶パネル9を駆動した場合のXY断面における偏光分離面に入射する光線の入射角度と漏れ光の分布を模式図に示す。座標軸は偏光分離面8に対する入射角度を表し、中心は45°からの角度のずれが0°であることを表す。色が薄い部分ほど漏れ光が少なく、色が濃い部分ほど漏れ光が多い。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the incident angle of light rays incident on the polarization separation plane and the distribution of leakage light in the XY section when the liquid crystal panel 9 is driven so that the projected image is displayed in all black. The coordinate axis represents the incident angle with respect to the polarization splitting surface 8, and the center represents that the angle deviation from 45 ° is 0 °. The lighter the part, the less light leaks, and the darker the part, the more light leaks.

図4で表されるようにコントラストを低下させる原因となる漏れ光は、X方向には対称になるが、Y方向には非対称であり、特に−Y方向に角度が大きくなるにつれ、漏れ光が多くなる。よって、できるだけ漏れ光の少ない領域の光を多く被投射面に投射する、あるいは、漏れ光の多い領域の光はできるだけ被投射面に投射しないようにすることが重要である。尚、図4に示したような漏れ光の角度分布は、実際の画像投射装置において全黒画像を表示し、さらに投射レンズを除いて画像表示素子からの光線を直接スクリーン上で観測することにより確認することができる。   As shown in FIG. 4, the leakage light that causes the contrast to decrease is symmetric in the X direction, but is asymmetric in the Y direction. In particular, as the angle increases in the -Y direction, the leakage light becomes larger. Become more. Therefore, it is important to project as much light as possible in a region with as little leakage light as possible onto the projection surface, or to avoid projecting as much light as possible from the region with much leakage light onto the projection surface. Incidentally, the angle distribution of the leaked light as shown in FIG. 4 is obtained by displaying an all black image in an actual image projection apparatus and observing light rays from the image display element directly on the screen except for the projection lens. Can be confirmed.

次に、投射レンズ10が取り込む事ができる光線の角度分布について説明する。液晶パネル9から発散して投射レンズ10に向かう光が、投射レンズ10を介してスクリーンに到達するまでの経路に着目する。液晶パネル9において投射レンズ10の光軸中心に対応する点、つまり、液晶パネル9の中心から発散する光は、投射レンズ10のFナンバーで規定される角度成分が全て取り込まれる。しかし、液晶パネル9の中心から離れた点から発散する光は、投射レンズ10のビネッティングにより一部の角度成分が遮光される。ビネッティングとは、斜めにレンズに入射する光束の一部が、レンズの大きさや厚み、レンズ枠によって、一部がけられてしまうことである。   Next, the angular distribution of light rays that can be captured by the projection lens 10 will be described. Attention is focused on the path from the light diverging from the liquid crystal panel 9 toward the projection lens 10 until it reaches the screen via the projection lens 10. The point corresponding to the center of the optical axis of the projection lens 10 in the liquid crystal panel 9, that is, the light that diverges from the center of the liquid crystal panel 9 takes in all the angle components defined by the F number of the projection lens 10. However, light that diverges from a point away from the center of the liquid crystal panel 9 is partially shielded by the vignetting of the projection lens 10. The vignetting means that a part of a light beam incident on the lens obliquely is partly removed depending on the size and thickness of the lens and the lens frame.

画像投射装置は、液晶パネル9に対して投射レンズ10を平行偏心する所謂「投射レンズシフト」を行うことで、画像の投射方向を所望の方向に調整する。また、投射レンズに可動機構(可動手段)を設け、投射レンズを固定から可動とすることで、画像の投射方向の調整自由度を高めた画像投射装置がある。図1に示した構成も、液晶パネル9に対して投射レンズ10を平行偏心、即ちシフト可能な構成とすることで、斜め上方向に画像を投射している。   The image projection apparatus adjusts the projection direction of the image to a desired direction by performing a so-called “projection lens shift” in which the projection lens 10 is decentered parallel to the liquid crystal panel 9. In addition, there is an image projection apparatus in which a movable mechanism (movable means) is provided in the projection lens and the projection lens is made movable from fixed to increase the degree of freedom in adjusting the image projection direction. In the configuration shown in FIG. 1 as well, the projection lens 10 is configured to be parallel decentered, that is, shiftable with respect to the liquid crystal panel 9, thereby projecting an image in an obliquely upward direction.

図11に一般的な投射レンズシフトの可動機構の概略図を示す。可動機構は、投射レンズ10の取り付け部H、第1のシフト板S1、第2のシフト板S2からなる。投射レンズ10の取り付け部Hが、第1のシフト板S1に取り付けられており、さらに取り付け部Hと第1のシフト板S1を連結させるユニットが第2のシフト板S2に取り付けられている。   FIG. 11 shows a schematic diagram of a general projection lens shift movable mechanism. The movable mechanism includes a mounting portion H of the projection lens 10, a first shift plate S1, and a second shift plate S2. An attachment portion H of the projection lens 10 is attached to the first shift plate S1, and a unit for connecting the attachment portion H and the first shift plate S1 is attached to the second shift plate S2.

第1、第2のシフト板にはそれぞれ動力伝達部113が供えられており、例えばネジ状の溝などが彫られている。動力伝達部113に、112で示す動力が伝えられる事で、上下方向と左右方向(図11の111に示す方向)に独立に可動する構造になっている。動力としては、手動でも電動でもよい。電動で可動機構を動かす場合、一般的に動力源としてはパルスモーターなどが用いられる。   Each of the first and second shift plates is provided with a power transmission portion 113, and, for example, a screw-like groove is carved. By transmitting the power indicated by 112 to the power transmission unit 113, the power transmission unit 113 is configured to move independently in the vertical direction and the left-right direction (the direction indicated by 111 in FIG. 11). The power may be manual or electric. When the movable mechanism is moved electrically, a pulse motor or the like is generally used as a power source.

本実施例の構成においても上述のような可動機構を設けており(不図示)、画像の投射方向の調整自由度を高めた構成としている。   Also in the configuration of the present embodiment, the above-described movable mechanism is provided (not shown), and the configuration is such that the degree of freedom in adjusting the image projection direction is increased.

上述の可動機構を用いて、投射レンズシフトを行い、斜め方向に画像を投射すると、前述のビネッティングの効果により、投射レンズ10が取り込むことが可能な光の角度分布がY方向に非対称になる。参考として、図5に光量分布が略均一な光束が投射レンズ10に入射した場合、図1の配置によって投射レンズ10が取り込むことができる光量と、その角度分布の模式図を示した。+Y方向は−Y方向に比べ、ビネッティングの影響が少なく取り込むことができる光量が多いことが分かる。逆に−Y方向にはビネッティングの影響により取り込むことができる光量が少ない。   When a projection lens shift is performed using the above-described movable mechanism and an image is projected in an oblique direction, the angular distribution of light that can be captured by the projection lens 10 becomes asymmetric in the Y direction due to the above-described vignetting effect. . As a reference, FIG. 5 shows a schematic diagram of the amount of light that can be taken in by the projection lens 10 and the angular distribution when the light beam having a substantially uniform light amount distribution is incident on the projection lens 10. It can be seen that the + Y direction is less affected by vignetting and the amount of light that can be captured is greater than the -Y direction. Conversely, the amount of light that can be captured in the −Y direction is small due to the effect of vignetting.

本発明は、この作用を利用し、−Y方向に比べて+Y方向に投射レンズをシフトさせる。すなわち、本発明の投射レンズの可動機構は、偏光分離面8の法線と投射レンズ10の光軸とに平行な断面内(YZ断面)において、投射レンズ10が移動可能な範囲を、以下のように定める。液晶パネル9から偏光分離面8に向かう光線のうち、入射角が45度より小さい光線に比して入射角が45度より大きい光線を多く取り込むように定める。これにより、漏れ光をカットする偏光板を、液晶パネル9と投射レンズ10の間に配置せずとも、コントラストの高い画像を得ることができるので、明るさの低下を抑えることができる。   The present invention uses this action to shift the projection lens in the + Y direction compared to the -Y direction. That is, the movable mechanism of the projection lens of the present invention has a range in which the projection lens 10 can move within the cross section (YZ cross section) parallel to the normal line of the polarization separation surface 8 and the optical axis of the projection lens 10 as follows. Determine as follows. Of the light rays traveling from the liquid crystal panel 9 toward the polarization splitting surface 8, it is determined that many light rays having an incident angle larger than 45 degrees are captured as compared with light rays having an incident angle smaller than 45 degrees. As a result, an image with high contrast can be obtained without disposing a polarizing plate that cuts out leakage light between the liquid crystal panel 9 and the projection lens 10, so that a reduction in brightness can be suppressed.

図12を用いて画像投射装置の設置場所による投射方向について説明する。図12(a)のように、室内の天井に画像投射装置を吊るした、所謂「天吊状態」では、天井と投射像が干渉しないように床の方向(図面下方向)に投射することが一般的である。   The projection direction depending on the installation location of the image projection apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12A, in the so-called “ceiling state” in which the image projection device is suspended from the ceiling in the room, the projection can be projected in the direction of the floor (downward in the drawing) so that the ceiling and the projection image do not interfere with each other. It is common.

また、図12(b)のように、机など投射台に画像投射装置を設置する場合は、投射台と投射像が重ならないように天井の方向(図面上方向)に投射することが一般的である。   As shown in FIG. 12B, when an image projection apparatus is installed on a projection table such as a desk, it is generally projected in the direction of the ceiling (upward in the drawing) so that the projection table and the projection image do not overlap. It is.

本実施形態においては、「天吊状態」あるいは「投射台に配置する状態」における投射レンズのシフト方向は同じである。つまり、「天吊状態」、「投射台に配置する状態」は、画像投射装置の筺体を上下反転させればよい。   In the present embodiment, the shift direction of the projection lens in the “suspended state” or the “state of being placed on the projection table” is the same. That is, in the “suspended state” and the “state to be arranged on the projection base”, the casing of the image projection apparatus may be turned upside down.

本実施形態の投射レンズ10の具体的な可動範囲は、−Y方向の可動範囲が液晶パネルのY方向の長さの10%程度であるのに対し、+Y方向の可動範囲は50%程度にしている。なおシフトの可動範囲は、液晶パネルの中心を基準としている。例えば50%ならば、液晶パネルの短辺長さの半分だけ、10%ならば液晶パネルの長さの10%だけパネルの中心からシフトしている。上述のように、−Y方向の10%以上に投射レンズをシフトさせ、投射方向を−Y方向に大きく調整したい場合は、前述のように、プロジェクタの筺体を上下反転させて設置可能な構成にすれば対応できる。   The specific movable range of the projection lens 10 of the present embodiment is that the movable range in the −Y direction is about 10% of the length in the Y direction of the liquid crystal panel, while the movable range in the + Y direction is about 50%. ing. The movable range of the shift is based on the center of the liquid crystal panel. For example, if it is 50%, it is shifted from the center of the panel by half of the short side length of the liquid crystal panel, and if it is 10%, it is shifted by 10% of the length of the liquid crystal panel. As described above, when the projection lens is shifted to 10% or more in the -Y direction and the projection direction is to be adjusted largely in the -Y direction, as described above, the projector can be installed upside down. If you can.

《実施形態2》
図6(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態の画像投射装置の構成図である。実施形態1と異なる点は、照明光学系において、照明光学系の光軸を含み互いに直交する第1の断面(XZ断面)と第2の断面(YZ断面)でそれぞれ光束を圧縮する手段を設けた点である。図6(a)は、実施形態2の画像投射装置をXZ断面から見た図、図6(b)は、実施形態2の画像投射装置をYZ断面から見た図である。
<< Embodiment 2 >>
FIGS. 6A and 6B are configuration diagrams of an image projection apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the illumination optical system includes means for compressing the light beam in the first cross section (XZ cross section) and the second cross section (YZ cross section) that include the optical axis of the illumination optical system and are orthogonal to each other. It is a point. 6A is a diagram of the image projection apparatus according to the second embodiment as viewed from the XZ cross section, and FIG. 6B is a diagram of the image projection apparatus according to the second embodiment as viewed from the YZ cross section.

光源1から射出された光は、楕円リフレクタ2Aで集光され、凸レンズ12に入射し、凸レンズ12により収斂され、凹シリンドリカルレンズ13に入射する。図6(a)の断面において、入射光は、凸レンズ12と凹シリンドリカルレンズ13(負のシリンドリカルレンズ)により略平行光となって射出される。第1フライアイレンズ3aに入射した光は、第1のフライアイレンズを形成する個々のレンズにより、複数の光束に分離される。第1のフライアイレンズ3aを通過した光は、図6(b)の断面において、凸レンズ12と第2のフライアイレンズ3bの前面に位置する凹シリンドリカルレンズ14により略平行光として射出される。XZ断面、YZ断面においてそれぞれ圧縮された光束は、第2のフライアイレンズ3bを通過し、偏光変換素子4に入射する。   The light emitted from the light source 1 is collected by the elliptical reflector 2 </ b> A, enters the convex lens 12, is converged by the convex lens 12, and enters the concave cylindrical lens 13. In the cross section of FIG. 6A, incident light is emitted as substantially parallel light by the convex lens 12 and the concave cylindrical lens 13 (negative cylindrical lens). The light incident on the first fly-eye lens 3a is separated into a plurality of light beams by the individual lenses forming the first fly-eye lens. The light that has passed through the first fly-eye lens 3a is emitted as substantially parallel light by the convex lens 12 and the concave cylindrical lens 14 positioned in front of the second fly-eye lens 3b in the cross section of FIG. 6B. The light beams compressed in the XZ cross section and the YZ cross section pass through the second fly-eye lens 3 b and enter the polarization conversion element 4.

本実施形態においても液晶パネル9から反射する光が、偏光ビームスプリッタ7の偏光分離面8に入射する角度に応じて、偏光分離特性の変動が生じコントラストを低下させる漏れ光が発生する。液晶パネルにおいて全黒画像に対応する偏光状態に光線を変調した場合の、偏光分離面における漏れ光の角度分布の模式図を図7に示す。座標軸は偏光分離面8に対する入射角度を表し、中心は45°からの角度のずれが0°であることを表す。色が薄い部分ほど漏れ光が少なく、色が濃い部分ほど漏れ光が多い。   Also in this embodiment, depending on the angle at which the light reflected from the liquid crystal panel 9 enters the polarization separation surface 8 of the polarization beam splitter 7, the polarization separation characteristic fluctuates and leakage light that lowers the contrast is generated. FIG. 7 shows a schematic diagram of the angular distribution of the leaked light on the polarization separation surface when the light beam is modulated to the polarization state corresponding to the all black image in the liquid crystal panel. The coordinate axis represents the incident angle with respect to the polarization splitting surface 8, and the center represents that the angle deviation from 45 ° is 0 °. The lighter the part, the less light leaks, and the darker the part, the more light leaks.

本実施形態においても、実施形態1と同様に、コントラストの高い画像を表示することができる。   Also in this embodiment, an image with high contrast can be displayed as in the first embodiment.

また、本実施形態の他の効果は、XZ断面(第1断面)とYZ断面(第2断面)それぞれで、光束を独立に圧縮しており、実施形態1よりもY方向(第2断面に平行な方向)の光束の圧縮率が高い。YZ断面おいてより強く光束を圧縮することで、偏光分離面の特性の変動が大きいY方向において偏光分離面への入射角度の広がりを小さくすることができる。これにより、X、Y方向の光束を同じだけ圧縮した場合に比べ、偏光分離面における漏れ光が少なくなり、投射画像のコントラストがより向上させることができる。   In addition, another effect of the present embodiment is that the light flux is independently compressed in each of the XZ cross section (first cross section) and the YZ cross section (second cross section), and in the Y direction (in the second cross section than in the first embodiment). The compression rate of the luminous flux in the parallel direction is high. By compressing the light beam more strongly in the YZ section, it is possible to reduce the spread of the incident angle on the polarization separation surface in the Y direction where the fluctuation of the polarization separation surface characteristics is large. Thereby, compared with the case where the light beams in the X and Y directions are compressed by the same amount, the leakage light on the polarization separation surface is reduced, and the contrast of the projected image can be further improved.

なお、本実施形態では光束を圧縮する機能として正レンズと凹シリンドリカルレンズを用いている。しかし、例えばフライアイレンズのレンズセルを光軸から離れるに従って徐々に光軸から離れる方向に偏心させて、フライアイの機能と凹シリンドリカルレンズを一体化させた偏心フライアイレンズを用いても良い。   In this embodiment, a positive lens and a concave cylindrical lens are used as a function of compressing the light beam. However, for example, an eccentric fly-eye lens in which the fly-eye function and the concave cylindrical lens are integrated by gradually decentering the lens cell of the fly-eye lens in a direction away from the optical axis as it moves away from the optical axis may be used.

《実施形態3》
図8は本発明の第3の実施形態の画像投射装置の構成図である。実施形態1と異なる点は、ダイクロイックミラー15を設け、複数の液晶パネルに、異なる波長帯域の光を入射させる点である。15はダイクロイックミラー(色分離素子)、16は波長選択性位相板であり、赤の波長帯域の光のみに作用し、その偏光方向を90°回転させる素子ある。17,18はそれぞれ第1の偏光ビームスプリッタ、第2の偏光ビームスプリッタである。19は赤用の反射型の液晶パネル(第1の画像表示素子)、20は緑用の反射型の液晶パネル(第2の画像表示素子)、21は青用の反射型の液晶パネル(第3の画像表示素子)である。22は緑の波長帯域の光を反射し、赤および青の波長帯域の光を透過する色合成面を有する合成プリズム(色合成素子)である。ダイクロイックミラー15、第1、第2の偏光ビームスプリッタ17,18は、ダイクロイックミラー15の色分離面を含む平面と、第1、第2の偏光ビームスプリッタ17,18の偏光分離面を含む平面とが直交するように、配置されている。
<< Embodiment 3 >>
FIG. 8 is a block diagram of an image projection apparatus according to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that a dichroic mirror 15 is provided and light of different wavelength bands is incident on a plurality of liquid crystal panels. Reference numeral 15 denotes a dichroic mirror (color separation element), and reference numeral 16 denotes a wavelength selective phase plate, which is an element that acts only on light in the red wavelength band and rotates its polarization direction by 90 °. Reference numerals 17 and 18 denote a first polarizing beam splitter and a second polarizing beam splitter, respectively. 19 is a reflective liquid crystal panel for red (first image display element), 20 is a reflective liquid crystal panel for green (second image display element), and 21 is a reflective liquid crystal panel for blue (first image display element). 3 image display elements). Reference numeral 22 denotes a synthesis prism (color synthesis element) having a color synthesis surface that reflects light in the green wavelength band and transmits light in the red and blue wavelength bands. The dichroic mirror 15 and the first and second polarization beam splitters 17 and 18 include a plane including the color separation surface of the dichroic mirror 15 and a plane including the polarization separation surface of the first and second polarization beam splitters 17 and 18. Are arranged so as to be orthogonal to each other.

コンデンサレンズ5bを出射した光束は、ダイクロイックミラー15に入射する。ダイクロイックミラー15は入射光のうち、緑の波長帯域の光(第1の色光)のみを透過し、青帯域、赤帯域の光(第2、第3の色光)を反射する。緑帯域の光は偏光ビームスプリッタ17(第1の偏光ビームスプリッタ)で検光され、緑用の液晶パネル20を照明する。緑用の液晶パネル20にてS偏光に変換された光は、偏光ビームスプリッタ17を反射し、合成プリズム22を反射し、投射レンズにより被投射面に投射される。液晶パネル20により偏光方向が変換されなかった光は、再び偏光ビームスプリッタ17を透過し、光源に戻される。   The light beam emitted from the condenser lens 5 b enters the dichroic mirror 15. Of the incident light, the dichroic mirror 15 transmits only light in the green wavelength band (first color light), and reflects light in the blue band and red band (second and third color lights). The light in the green band is analyzed by the polarization beam splitter 17 (first polarization beam splitter), and illuminates the liquid crystal panel 20 for green. The light converted to S-polarized light by the green liquid crystal panel 20 reflects the polarization beam splitter 17, reflects the combining prism 22, and is projected onto the projection surface by the projection lens. The light whose polarization direction has not been converted by the liquid crystal panel 20 passes through the polarization beam splitter 17 again and is returned to the light source.

ダイクロイックミラー15で反射された赤帯域、青帯域の光は波長選択性位相板16を通過する。波長選択性位相板16は赤帯域の光のみに作用し、その偏光方向を90°回転させ、S偏光にする。S偏光光に変換された赤帯域の光は偏光ビームスプリッタ18(第2の偏光ビームスプリッタ)の偏光分離面を反射し、赤用の液晶パネル19に入射する。液晶パネル19によりP偏光光に変換された赤帯域の光は偏光ビームスプリッタ18、合成プリズム22を透過した後、投射レンズ10により被投射面に投射される。液晶パネル19により変換されなかった赤帯域のS偏光光は偏光ビームスプリッタ18の偏光分離面を反射し、光源側に戻される。   The light in the red band and blue band reflected by the dichroic mirror 15 passes through the wavelength selective phase plate 16. The wavelength-selective phase plate 16 acts only on the red band light and rotates its polarization direction by 90 ° to make S-polarized light. The red band light converted into the S-polarized light is reflected by the polarization separation surface of the polarization beam splitter 18 (second polarization beam splitter), and enters the red liquid crystal panel 19. The red band light converted into the P-polarized light by the liquid crystal panel 19 is transmitted through the polarization beam splitter 18 and the combining prism 22 and then projected onto the projection surface by the projection lens 10. The S-polarized light in the red band that has not been converted by the liquid crystal panel 19 is reflected by the polarization separation surface of the polarization beam splitter 18 and returned to the light source side.

ダイクロイックミラー15により反射された青帯域の光は、波長選択性位相板16を通過し、偏光ビームスプリッタ18を透過し、青用の液晶パネル21に入射する。青用の液晶パネルに入射後、P偏光からS偏光に変換された光は偏光ビームスプリッタ18を反射後、合成プリズム22を透過し、投射レンズにより被投射面に投射される。液晶パネル21により変換されなかったP偏光光は偏光ビームスプリッタ18を透過し、光源側に戻される。   The blue band light reflected by the dichroic mirror 15 passes through the wavelength selective phase plate 16, passes through the polarization beam splitter 18, and enters the blue liquid crystal panel 21. After being incident on the blue liquid crystal panel, the light converted from P-polarized light to S-polarized light is reflected by the polarization beam splitter 18, passes through the combining prism 22, and is projected onto the projection surface by the projection lens. The P-polarized light that has not been converted by the liquid crystal panel 21 passes through the polarization beam splitter 18 and is returned to the light source side.

ここで、明るさに最も寄与する緑の波長帯域の漏れ光に注目すると、実施形態1と同様に光線が通過する偏光分離面の厚みが薄くなる角度変化に対してP偏光の消光比が下がる。従って、−Y方向の漏れ光が+Y方向に比べて大きい。よって、本実施形態も、実施形態1と同様に、偏光板による明るさの低下を抑えつつ、コントラストを向上する効果が得られる。   Here, when focusing on the leakage light in the green wavelength band that contributes most to the brightness, the extinction ratio of P-polarized light decreases with respect to the angle change in which the thickness of the polarization splitting surface through which the light passes is reduced as in the first embodiment. . Therefore, the leakage light in the −Y direction is larger than that in the + Y direction. Therefore, the present embodiment also provides the effect of improving the contrast while suppressing the decrease in brightness due to the polarizing plate, as in the first embodiment.

本実施形態のように、複数の波長帯域の光を用いてカラー画像を投射する画像投射装置の場合、各色光に対応する複数の光変調素子(液晶パネル19、20、21)を有する。   In the case of an image projection apparatus that projects a color image using light of a plurality of wavelength bands as in the present embodiment, it has a plurality of light modulation elements (liquid crystal panels 19, 20, and 21) corresponding to each color light.

実施形態1と同様に、投射レンズ10の可動機構(図11)は、投射レンズ10の移動可能な範囲を以下のように定める。即ち、偏光分離面の法線と投射レンズの光軸とに平行な断面内において、液晶パネル20から偏光ビームスプリッタ17の偏光分離面に向かう光線のうち、入射角が45度より小さい光線に比して入射角が45度より大きい光線を多く取り込むように定める。   Similar to the first embodiment, the movable mechanism (FIG. 11) of the projection lens 10 determines the movable range of the projection lens 10 as follows. That is, in the cross section parallel to the normal line of the polarization separation surface and the optical axis of the projection lens, the light beam traveling from the liquid crystal panel 20 to the polarization separation surface of the polarization beam splitter 17 is compared with the light beam having an incident angle smaller than 45 degrees. Thus, it is determined so that many rays having an incident angle larger than 45 degrees are captured.

カラー画像を投射する画像投射装置の場合、可動機構が定める投射レンズ10の移動範囲を、全ての光変調素子と該光変調素子により変調された光を検光する偏光分離面が満足するのが好ましい。しかし、特定の色光を変調する光変調素子が、上記関係を満足するものであってもよい。このとき、本実施形態のように、特定の光変調素子が緑の波長帯域の光を変調する光変調素子(液晶パネル20)であることより、他の色に比べて比視感度が良い色光に対して、実施形態1と同様の効果を得ることができる。この結果、よりコントラストが高いと感じる画像を表示することができる。   In the case of an image projection apparatus that projects a color image, all the light modulation elements and the polarization separation surface that detects light modulated by the light modulation elements satisfy the movement range of the projection lens 10 defined by the movable mechanism. preferable. However, the light modulation element that modulates specific color light may satisfy the above relationship. At this time, as in the present embodiment, since the specific light modulation element is a light modulation element (liquid crystal panel 20) that modulates light in the green wavelength band, the color light having better relative visibility than other colors. In contrast, the same effect as in the first embodiment can be obtained. As a result, an image that feels higher in contrast can be displayed.

また、実施形態3のその他の効果として、投射レンズ10がシフトしている方向に関して(図8のY方向)、画像投射装置を小型化できることが挙げられる。投射レンズ10の鏡筒と可動機構は比較的大きな部品である。従って、投射レンズ10の可動範囲によっては、画像表示装置の筐体を大きくしなければならない。   Another effect of the third embodiment is that the image projection apparatus can be downsized in the direction in which the projection lens 10 is shifted (Y direction in FIG. 8). The lens barrel and the movable mechanism of the projection lens 10 are relatively large parts. Therefore, depending on the movable range of the projection lens 10, the housing of the image display device must be enlarged.

本実施形態では、上記効果に加え画像表示装置の小型化を実現している。図9に小型化の効果の概念図を示す。図9(a)は本実施例のように−Y方向に比べて+Y方向に可動範囲を大きくした構成、図9(b)は−Y方向に比べて+Y方向に可動範囲を大きくした構成を表す。図9(b)の構成では合成プリズムの中心軸を基準として−Y方向に可動範囲が大きくしているので、筐体の下端までのサイズを大きくとる必要がある。一方、本実施例のような図9(a)の構成では、合成プリズム22の中心軸を基準に+Y方向に可動範囲を大きくとっているので、図9(b)の構成に比べ偏光ビームスプリッタや合成プリズムの半サイズ分だけ筐体を小型化することができる。   In the present embodiment, in addition to the above effects, the image display device is downsized. FIG. 9 shows a conceptual diagram of the effect of miniaturization. FIG. 9A shows a configuration in which the movable range is increased in the + Y direction compared to the −Y direction as in this embodiment, and FIG. 9B shows a configuration in which the movable range is increased in the + Y direction compared to the −Y direction. Represent. In the configuration of FIG. 9B, since the movable range is increased in the −Y direction with reference to the central axis of the combining prism, it is necessary to increase the size to the lower end of the housing. On the other hand, in the configuration of FIG. 9A as in the present embodiment, the movable range is large in the + Y direction with respect to the central axis of the combining prism 22, so that the polarization beam splitter is compared with the configuration of FIG. 9B. And the housing can be downsized by half the size of the composite prism.

すなわち、画像投射装置が、色分離素子により分離された光路を合成する色合成面を有する合成プリズム22(色合成素子)を有する。そして、液晶パネル20(光変調素子)により変調された画像光は、偏光ビームスプリッタ17の偏光分離面および色合成面により反射されて投射レンズ10に入射する。可動機構(図11)は、実施形態1と同様に、液晶パネル20から偏光ビームスプリッタ17の偏光分離面に向かう光線のうち、入射角が45度より小さい光線に比して入射角が45度より大きい光線を多く取り込むように、投射レンズ10を移動させる。本実施形態では、この移動方向が、合成プリズム22(色合成素子)から偏光ビームスプリッタ17(偏光分離面)へ向かう方向である。これにより、投射レンズがシフトしている方向に関して(図8のY方向)、画像投射装置を小型化することが可能である。なお、本明細書における「平行」とは、完全に「平行」な状態に限られない。   That is, the image projection apparatus includes a synthesis prism 22 (color synthesis element) having a color synthesis surface that synthesizes the optical paths separated by the color separation element. Then, the image light modulated by the liquid crystal panel 20 (light modulation element) is reflected by the polarization separation surface and the color combining surface of the polarization beam splitter 17 and enters the projection lens 10. As in the first embodiment, the movable mechanism (FIG. 11) has an incident angle of 45 degrees compared to a light beam having an incident angle smaller than 45 degrees out of the light beams traveling from the liquid crystal panel 20 toward the polarization separation surface of the polarization beam splitter 17. The projection lens 10 is moved so as to capture many larger light beams. In the present embodiment, this moving direction is a direction from the combining prism 22 (color combining element) toward the polarization beam splitter 17 (polarization separation surface). Thereby, it is possible to reduce the size of the image projection apparatus in the direction in which the projection lens is shifted (Y direction in FIG. 8). Note that “parallel” in this specification is not limited to a completely “parallel” state.

《実施形態4》
図10は本発明の第4の実施形態の画像投射装置の構成図である。実施形態3と異なる点は、偏光ビームスプリッタ17(第1の偏光ビームスプリッタ)に対する緑用の液晶パネル20の配置位置である。液晶パネル20のこの配置に伴って、半波長板30を、ダイクロイックミラー15と偏光ビームスプリッタ17との間に設けている。それ以外の構成は、第3の実施形態と同じであるので、以下では第3の実施形態との相違点のみ説明する。本実施形態の液晶パネル20の配置は、偏光ビームスプリッタ17からの反射光で液晶パネル20を照明するための配置である。ダイクロイックミラー15を透過した緑帯域の照明光は、偏光変換素子4によってP偏光に揃えられているため、そのままでは偏光ビームスプリッタ17で反射しない。そこで本実施形態では、半波長板30をダイクロイックミラー15と偏光ビームスプリッタ17との間に設け、照明光の偏光方向をS偏光に変換している。
<< Embodiment 4 >>
FIG. 10 is a configuration diagram of an image projection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The difference from the third embodiment is the arrangement position of the green liquid crystal panel 20 with respect to the polarizing beam splitter 17 (first polarizing beam splitter). With this arrangement of the liquid crystal panel 20, the half-wave plate 30 is provided between the dichroic mirror 15 and the polarization beam splitter 17. Since other configurations are the same as those of the third embodiment, only differences from the third embodiment will be described below. The arrangement of the liquid crystal panel 20 of the present embodiment is an arrangement for illuminating the liquid crystal panel 20 with the reflected light from the polarization beam splitter 17. Since the green band illumination light transmitted through the dichroic mirror 15 is aligned with the P-polarized light by the polarization conversion element 4, it is not reflected by the polarization beam splitter 17 as it is. Therefore, in the present embodiment, the half-wave plate 30 is provided between the dichroic mirror 15 and the polarization beam splitter 17, and the polarization direction of the illumination light is converted to S-polarized light.

これにより、ほぼS偏光に揃った緑帯域の照明光は偏光ビームスプリッタ17で反射・検光され、液晶パネル20を照明する。液晶パネル20にてP偏光に変換された光は、偏光ビームスプリッタ17を透過して、合成プリズム22で反射し、投射レンズにより被投射面に投射される。液晶パネル20により偏光方向が変換されなかった光は、再び偏光ビームスプリッタ17で反射し、光源側に戻される。   As a result, the green band illumination light substantially aligned with S-polarized light is reflected and detected by the polarization beam splitter 17 to illuminate the liquid crystal panel 20. The light converted to P-polarized light by the liquid crystal panel 20 is transmitted through the polarization beam splitter 17, reflected by the combining prism 22, and projected onto the projection surface by the projection lens. The light whose polarization direction has not been converted by the liquid crystal panel 20 is reflected again by the polarization beam splitter 17 and returned to the light source side.

本実施形態においても、実施形態1と同様に、偏光ビームスプリッタ17での漏れ光が投射レンズに入射する割合を抑えて、コントラストを向上させている。従って、投射レンズを可動する際、その可動範囲の大部分でコントラストを向上させることができる。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the contrast is improved by suppressing the ratio of the leaked light from the polarization beam splitter 17 entering the projection lens. Therefore, when the projection lens is moved, the contrast can be improved in most of the movable range.

更に本実施形態では、投射レンズがシフトしている方向に(Y方向)液晶パネル20およびそれに付随する保持部分等が存在しないので、投射レンズシフトの可動範囲の自由度が増す。例えば、実施例1では、+Y方向の可動範囲を液晶パネルのY方向の長さの50%程度としていたが、図8の液晶パネル20が存在した位置を有効に活用して投射レンズの可動範囲を+Y方向にさらに大きく60%などに設定することができる。   Further, in the present embodiment, since the liquid crystal panel 20 and the holding portion associated therewith are not present in the direction in which the projection lens is shifted (Y direction), the degree of freedom of the movable range of the projection lens shift is increased. For example, in the first embodiment, the movable range in the + Y direction is set to about 50% of the length in the Y direction of the liquid crystal panel. However, the movable range of the projection lens is effectively utilized by using the position where the liquid crystal panel 20 in FIG. Can be set to 60% or larger in the + Y direction.

尚、本発明の効果が得られる形態は図10に限られない。例えば、半波長板30がなくても、偏光ビームスプリッタ17に対してS偏光光を入射させるような形態であれば、液晶パネル20を投射レンズがシフトしている方向に配置せずとも良い。   In addition, the form from which the effect of this invention is acquired is not restricted to FIG. For example, even if the half-wave plate 30 is not provided, the liquid crystal panel 20 may not be disposed in the direction in which the projection lens is shifted as long as the S-polarized light is incident on the polarization beam splitter 17.

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、光源はLED光源や直線偏光を出射するレーザー光源であってもよい。また、ダイクロイックミラー15の特性、合成プリズムの特性を変えて、赤帯域の光を透過させ、青帯域、緑帯域の光を透過させてもよい。また、クロスダイクロイックプリズムを用いて、3色の液晶パネルそれぞれに3つの偏光ビームスプリッタを配置させた画像投射装置にも適用することが可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. For example, the light source may be an LED light source or a laser light source that emits linearly polarized light. Further, the characteristics of the dichroic mirror 15 and the characteristics of the combining prism may be changed to transmit red band light and transmit blue band light and green band light. Further, the present invention can also be applied to an image projection apparatus in which three polarization beam splitters are arranged in each of three color liquid crystal panels using a cross dichroic prism.

7 偏光ビームスプリッタ
8 偏光分離面
9 反射型液晶表示素子
10 投射レンズ
11 スクリーン
7 Polarizing Beam Splitter 8 Polarizing Separation Surface 9 Reflective Liquid Crystal Display Element 10 Projection Lens 11 Screen

Claims (4)

照明光学系と、
前記照明光学系から出射した光のうち、緑の波長帯域の光を青の波長帯域の光及び赤の波長帯域の光とは異なる方向に導く色分離素子と、
前記色分離素子からの前記緑の波長帯域の光の光路を偏光方向に応じて分離する偏光分離面を有する偏光分離素子と、
前記偏光分離面により分離された偏光光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調され、前記偏光分離素子を再度介し光を被投射面に投射する投射光学系を移動させる可動手段を有する画像投射装置であって、
前記光変調素子は、前記色分離素子から出射して前記偏光分離面で反射された光が前記光変調素子に入射するように設けられており、
前記可動手段は、前記偏光分離面の法線と前記照明光学系の光軸とに平行な断面内において、前記投射光学系が移動可能な範囲を、前記光変調素子から前記偏光分離面に向かう光線のうち、入射角が45度より小さい光線に比して入射角が45度より大きい光線を多く取り込むように定めることを特徴とする画像投射装置。
Illumination optics,
Among the light emitted from the illumination optical system, a color separation element that guides light in a green wavelength band in a direction different from light in a blue wavelength band and light in a red wavelength band;
A polarization separation element having a polarization separation surface that separates an optical path of light in the green wavelength band from the color separation element according to a polarization direction;
A light modulation element that modulates the polarized light separated by the polarization separation surface;
An image projection apparatus having a movable means for moving a projection optical system which is modulated by the light modulation element and projects light again through the polarization separation element onto a projection surface,
The light modulation element is provided so that light emitted from the color separation element and reflected by the polarization separation surface is incident on the light modulation element,
The movable means moves from the light modulation element to the polarization separation surface within a cross section parallel to the normal line of the polarization separation surface and the optical axis of the illumination optical system. An image projection apparatus characterized in that, among the light rays, it is determined so as to capture more light rays having an incident angle larger than 45 degrees than light rays having an incident angle smaller than 45 degrees.
前記光変調素子からの光と、前記色分離素子からの前記青の波長帯域の光及び前記赤の波長帯域の光とを合成する色合成面を有する色合成素子を有し、
前記可動手段が、前記光変調素子から前記偏光分離面に向かう光線のうち、入射角が45度より小さい光線に比して入射角が45度より大きい光線を多く取り込むように前記投射光学系を移動させる方向は、前記色合成素子から前記偏光分離素子へ向かう方向であることを特徴とする請求項に記載の画像投射装置。
A color synthesizing element having a color synthesizing surface that synthesizes the light from the light modulation element and the light in the blue wavelength band and the light in the red wavelength band from the color separation element ;
The projection optical system is configured so that the movable means captures a larger number of light beams having an incident angle larger than 45 degrees than a light beam having an incident angle smaller than 45 degrees among light beams traveling from the light modulation element to the polarization separation surface. direction of movement is an image projection apparatus according to claim 1, characterized in that from the color combining element is a direction toward the polarization separation element.
前記照明光学系の光軸を含み互いに直交する複数のうち、前記偏光分離面の法線を含む断面とは異なる断面を第1断面とし、前記偏光分離面の法線を含む断面を第2断面とするとき、
前記照明光学系は、前記第2断面における前記照明光学系からの光束の幅を、前記第1断面における前記照明光学系からの光束の幅よりも小さくする光学系を有し、
前記可動手段が、前記光変調素子から前記偏光分離面に向かう光線のうち、入射角が45度より小さい光線に比して入射角が45度より大きい光線を多く取り込むように前記投射光学系を移動させる方向は、前記第2断面に平行な方向であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像投射装置。
Of the plurality of orthogonal optical axes including the optical axis of the illumination optical system, the first cross section is different from the cross section including the normal line of the polarization separation surface, and the second cross section includes the normal line of the polarization separation surface. And when
The illumination optical system has an optical system that makes the width of the light beam from the illumination optical system in the second cross section smaller than the width of the light beam from the illumination optical system in the first cross section ,
The projection optical system is configured so that the movable means captures a larger number of light beams having an incident angle larger than 45 degrees than a light beam having an incident angle smaller than 45 degrees among light beams traveling from the light modulation element to the polarization separation surface. direction of movement is an image projection apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a direction parallel to the second section.
前記投射光学系を有することを特徴とする請求項1乃至いずれか1項に記載の画像投射装置。 Image projection apparatus according to any one of claims 1 to 3 any one characterized by having the projection optical system.
JP2011199437A 2011-09-13 2011-09-13 Image projection device Expired - Fee Related JP5818596B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011199437A JP5818596B2 (en) 2011-09-13 2011-09-13 Image projection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011199437A JP5818596B2 (en) 2011-09-13 2011-09-13 Image projection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013061461A JP2013061461A (en) 2013-04-04
JP5818596B2 true JP5818596B2 (en) 2015-11-18

Family

ID=48186185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011199437A Expired - Fee Related JP5818596B2 (en) 2011-09-13 2011-09-13 Image projection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5818596B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010160409A (en) * 2009-01-09 2010-07-22 Canon Inc Image projection apparatus
JP5511360B2 (en) * 2009-12-22 2014-06-04 キヤノン株式会社 Image display device
JP2011154159A (en) * 2010-01-27 2011-08-11 Canon Inc Image projection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013061461A (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5511360B2 (en) Image display device
JP5164421B2 (en) Color separation / synthesis optical system and image projection apparatus using the same
KR100646285B1 (en) Light source device used for projection type image display device using the reflection type image projecting device
JP5920095B2 (en) Image display device
US20090309959A1 (en) Stereoscopic image projector and adapter for stereoscopic image projector
KR20060111794A (en) Light source module and image projection apparatus employing the same
JP2003337298A (en) Image display device
JP2012022294A (en) Image projection device and color separating and composing optical system
JP2004078159A (en) Projection display device
JP2007102101A (en) Illumination optical system and image projection device having the same
US6987618B2 (en) Polarization converting device, illumination optical system and projector
US7207676B2 (en) Image projection apparatus
JP2007093970A (en) Projection type image display apparatus
JP5818596B2 (en) Image projection device
JP5199016B2 (en) Single-panel projection display
JP5268428B2 (en) Illumination optical system and image projection apparatus
JP2015210488A (en) Illumination optical system and image display device having the same
JP5105804B2 (en) Projector and projection method
JP2006003637A (en) Projection optical system and projection-type display device using the same
JP5858664B2 (en) Image display device
JP3246676B2 (en) LCD projector
KR20080112504A (en) Projection system
JP5818555B2 (en) Image projection apparatus and image projection apparatus having projection optical system
JP2005164838A (en) Illuminating optical system and projection type display device having the same
JP6124653B2 (en) Illumination optical system and projection display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140701

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150901

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150929

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5818596

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees