JPH11311752A - Lighting device for liquid crystal projector - Google Patents
Lighting device for liquid crystal projectorInfo
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- JPH11311752A JPH11311752A JP10121251A JP12125198A JPH11311752A JP H11311752 A JPH11311752 A JP H11311752A JP 10121251 A JP10121251 A JP 10121251A JP 12125198 A JP12125198 A JP 12125198A JP H11311752 A JPH11311752 A JP H11311752A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は光源ランプと光ラ
イトバルブをもちいたプロジェクタの光学系、特に液晶
パネルを用いた液晶プロジェクタ、液晶プロジェクショ
ンテレビの照明装置、角度変位を有する分光照明とマイ
クロレンズを用いたマイクロレンズカラーセパレーショ
ン方式液晶プロジェクタ等に好適する液晶プロジェクタ
の照明装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system of a projector using a light source lamp and a light light valve, in particular, a liquid crystal projector using a liquid crystal panel, an illuminating device for a liquid crystal projection television, a spectral illumination having an angular displacement and a microlens. The present invention relates to a lighting device for a liquid crystal projector suitable for a used micro lens color separation type liquid crystal projector or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】特許第2622185号等で述べられ
る、角度変位を有するダイクロイックミラー配置による
分光変位角設定照明とマイクロレンズを用いたマイクロ
レンズカラーセパレーション方式液晶プロジェクタや、
3枚の液晶パネルとダイクロイックミラーを用いた3板
式液晶プロジェクタは、近年の液晶・光学技術の発展
や、大画面ディスプレイに対する需要拡大を背景に、よ
り小型で高効率な開発が盛んに行われている。2. Description of the Related Art A micro-lens color separation type liquid crystal projector using a dichroic mirror arrangement having an angular displacement and a spectral displacement angle setting illumination and a micro lens described in Japanese Patent No. 2622185, and the like.
Three-panel liquid crystal projectors using three liquid crystal panels and dichroic mirrors have been actively developed to be smaller and more efficient with the development of liquid crystal and optical technology in recent years and expanding demand for large screen displays. I have.
【0003】特に高温ポリシリコン液晶と超短小・高発
光効率ランプが実用化されてからは、従来以上の開口率
・集光効率を確保しながら液晶サイズが非常にコンパク
ト化され、偏光板その他の小面積化による耐光性クリア
が第1条件化するまでに至っている。In particular, since the high-temperature polysilicon liquid crystal and the ultra-short and high luminous efficiency lamps have been put to practical use, the liquid crystal size has become extremely compact while securing the aperture ratio and the light-collecting efficiency higher than before, and the polarizing plate and other materials have been developed. The light resistance clear by the reduction of the area has reached the first condition.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】液晶プロジェクタの使
用温度範囲は、通常0〜40℃であり、この熱が光学ボ
ックス内の各部品に与える影響は大きい。耐熱を除け
ば、熱膨張係数αの異なる素材の接着やダイクロイック
ミラーのように急な特性を持つコート品のみで色むらを
生じる原因となる。特に装置の小型化が進むとこのよう
な弊害が顕著になってくる。The operating temperature range of a liquid crystal projector is usually 0 to 40 ° C., and this heat greatly affects each component in the optical box. Except for the heat resistance, color unevenness is caused only by adhesion of materials having different thermal expansion coefficients α and only coated products having sharp characteristics such as dichroic mirrors. In particular, as the size of the device is reduced, such adverse effects become remarkable.
【0005】そこでこの発明は、使用部品が周囲環境、
特に温度の影響を受け難い構造とし、装置の小型化によ
り生じ易い特性変化不具合を改善し、更に元来有する温
度環境の影響を低減するようにした液晶プロジェクタの
照明装置を提供することを目的とする。Therefore, according to the present invention, the parts to be used
In particular, it is an object of the present invention to provide a lighting device for a liquid crystal projector that has a structure that is not easily affected by temperature, improves a characteristic change problem that is likely to be caused by miniaturization of the device, and further reduces the influence of an inherent temperature environment. I do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、光源より発する光を光軸に対し概略
45度に配された複数のダイクロイックミラーにて分離
・合成し、これをそれぞれスクリーンに投影するための
複数の対応する液晶パネルに通すようにした液晶プロジ
ェクタに於いて、1枚以上の前記ダイクロイックミラー
の単一面内では、分光カット波長が任意量一方向へ傾斜
変化するような構造とするものである。In order to achieve the above object, the present invention separates and combines light emitted from a light source with a plurality of dichroic mirrors arranged at approximately 45 degrees to the optical axis. Is projected through a plurality of corresponding liquid crystal panels for projecting the light on a screen, and within a single plane of one or more of the dichroic mirrors, an arbitrary amount of the spectral cut wavelength is inclinedly changed in one direction. Such a structure is adopted.
【0007】これにより周囲温度によりダイクロイック
ミラーが熱による温度変化の影響をを受けてもその分光
カット特性が正常な特性に修正され、高品位の特性を維
持できるとともに、装置全体の小型化を得る設計上で有
利となる。As a result, even if the dichroic mirror is affected by a temperature change due to heat due to the ambient temperature, its spectral cut characteristics are corrected to normal characteristics, high quality characteristics can be maintained, and the size of the entire device can be reduced. This is advantageous in design.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1はこの発明の一実施の形態
であり、3板方式の液晶プロジェクタに本発明を適用し
た例、図2はこの発明の他の実施の形態であり、単板マ
イクロレンズカラーセパレーション方式の液晶プロジェ
クタを示している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to a three-panel type liquid crystal projector, and FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a single-panel microlens color separation type liquid crystal is used. 2 shows a projector.
【0009】図1において、100は、光学ボックスで
あり、略角筒あるいは円筒状に合成樹脂等で成形され内
部空洞の一端側には、光源11が配置されている。この
光源11は、高圧ランプとして機能し例えば、高集光が
可能な小アークで高発光効率を有するものであり、メタ
ルハライドランプや水銀ランプが用いられる。この光源
11の周辺には、リフレクタ12が配置され、光源11
からの光を平行光に変換して、任意方向へ制御反射して
いる。ここからの光の出射方向へ、フライアイレンズ部
14(第1フライアイレンズA、第2フライアイレンズ
Bがある)がある。フライアイレンズは、リフレクタ1
2からの反射光を分割・重畳し、液晶ライトバルブを照
射する。ここからの出射光は、光軸に対して略45度に
傾斜して配置されたダイクロイックミラー15に照射さ
れる。このダイクロイックミラー15は、例えば赤の波
長を反射するもので、このダイクロイックミラー15で
反射された光は、全反射ミラー16で90度方向に反射
される。全反射ミラー16で反射された光は、コンデン
サレンズ17を介して、光学的空間変調素子である赤画
像用の液晶パネル18に照射される。液晶パネル18か
ら出射された赤の光学像は、合成プリズム19により他
色の光学像と合成され、投射レンズ20に導かれ、スク
リーン(図示せず)に投射される。In FIG. 1, reference numeral 100 denotes an optical box, which is formed in a substantially rectangular tube or cylindrical shape with a synthetic resin or the like, and a light source 11 is disposed at one end of an internal cavity. The light source 11 functions as a high-pressure lamp, for example, a small arc capable of high light condensing and having high luminous efficiency, and a metal halide lamp or a mercury lamp is used. A reflector 12 is arranged around the light source 11, and the light source 11
Is converted into parallel light and is controlled and reflected in an arbitrary direction. There is a fly-eye lens unit 14 (the first fly-eye lens A and the second fly-eye lens B) in the light emission direction from here. Fly-eye lens is reflector 1
The reflected light from 2 is divided and superimposed, and the liquid crystal light valve is irradiated. Outgoing light from here is applied to a dichroic mirror 15 arranged at an angle of approximately 45 degrees with respect to the optical axis. The dichroic mirror 15 reflects, for example, a red wavelength, and the light reflected by the dichroic mirror 15 is reflected by the total reflection mirror 16 in the direction of 90 degrees. The light reflected by the total reflection mirror 16 is applied via a condenser lens 17 to a liquid crystal panel 18 for a red image, which is an optical spatial modulation element. The red optical image emitted from the liquid crystal panel 18 is combined with an optical image of another color by the combining prism 19, guided to the projection lens 20, and projected on a screen (not shown).
【0010】前記ダイクロイックミラー15を通過した
透過光は、緑の波長を反射するダイクロイックミラー2
1に入射する。このダイクロイックミラー21で略90
度方向へ反射された光は、やはり補正レンズ22を通し
て、緑画像用の液晶パネル23に照射される。液晶パネ
ル23から出射された緑の光学像は、合成プリズム19
を直進して投射レンズ20に導かれ前記スクリーンに投
射される。The transmitted light that has passed through the dichroic mirror 15 is a dichroic mirror 2 that reflects a green wavelength.
Incident on 1. Approximately 90 with this dichroic mirror 21
The light reflected in the degree direction is also applied to the liquid crystal panel 23 for a green image through the correction lens 22. The green optical image emitted from the liquid crystal panel 23 is
, And is guided to the projection lens 20 to be projected on the screen.
【0011】更に前記ダイクロイックミラー21を通過
した透過光は、リレーレンズ24を介して方向変換用の
全反射ミラー25に照射される。さらにこの全反射ミラ
ー25からの光は、リレーレンズ24、26、28を通
して方向変換用の全反射ミラー27に照射され、この全
反射ミラー27からの反射光は、補正レンズ28を介し
て、青の光学画像用の液晶パネル29に照射される。こ
の液晶パネル29から出射された青の光学画像は、合成
プリズム19を介して投射レンズ20に導かれ、前記ス
クリーンに投射される。上記のリレーレンズ24,26
は、青照明光路長差を補正するためのものである。The transmitted light passing through the dichroic mirror 21 is applied to a total reflection mirror 25 for direction change via a relay lens 24. Further, the light from the total reflection mirror 25 is applied to a total reflection mirror 27 for direction change through relay lenses 24, 26, and 28, and the light reflected from the total reflection mirror 27 is transmitted through a correction lens 28 to a blue light. The liquid crystal panel 29 for an optical image is irradiated. The blue optical image emitted from the liquid crystal panel 29 is guided to the projection lens 20 via the combining prism 19, and projected on the screen. The above relay lenses 24 and 26
Is for correcting the blue illumination optical path length difference.
【0012】ここで簡単のために赤色系分光系/合成光
学系のみを説明すれば、光学経路としてはフライアイレ
ンズ部14を通過した白色光は、第2のフライアイレン
ズ14Bの投射側凸面により赤の液晶パネル18を最大
強度として集光している。そして単位面積あたりの照度
は、液晶パネル18に近づくほど向上して行く。その間
ダイクロイックミラー15により赤色帯域波長のみ分光
反射され、赤ダイクロイックミラーまたは全反射ミラー
16にて再び90度角に反射され液晶パネル18に到達
する。Here, for the sake of simplicity, only the red-based spectroscopic system / synthesizing optical system will be described. As an optical path, white light passing through the fly-eye lens unit 14 is projected on the projection side convex surface of the second fly-eye lens 14B. Thereby, the red liquid crystal panel 18 is condensed with the maximum intensity. The illuminance per unit area increases as the position approaches the liquid crystal panel 18. During that time, only the red band wavelength is spectrally reflected by the dichroic mirror 15, reflected again at a 90 ° angle by the red dichroic mirror or the total reflection mirror 16, and reaches the liquid crystal panel 18.
【0013】この結果、ダイクロイックミラー15では
図示の[A]側より[B]側が集光していると同時に、
この周辺には緑の液晶パネル21関連の光学部品と迷光
遮断のための遮断壁30が存在し、自然冷却が起こりに
くい状況である。この影響で、ダイクロイックミラー1
5の[B]側は殆どの場合に於いて[A]側に比べてΔ
Tだけ高温となる。As a result, in the dichroic mirror 15, the [B] side is converged from the [A] side shown in FIG.
In the vicinity, there are optical components related to the green liquid crystal panel 21 and a blocking wall 30 for blocking stray light, so that natural cooling hardly occurs. Due to this effect, dichroic mirror 1
In most cases, the [B] side of Δ5 is larger than the [A] side by Δ
The temperature rises by T.
【0014】ここでダイクロイックミラー15の水平方
向長さをL、ダイクロイックミラー15の、ΔTの温度
変化による波長シフト量をΔλとすれば、ダイクロイッ
クミラー15の[A]側に対し、[B]方向へ全体的に
Δλ/Lの傾斜にて波長シフトを行えば、実使用状況に
於ける温度偏差要因の水平波長シフトはキャンセルさ
れ、色均一性の高い高品位な画像を得ることが可能とな
る。ダイクロイックミラー21に関しても、同様にレン
ズ22側が温度偏差による波長シフトを受けるので、こ
れをキャンセルするように波長シフト量を制御して構成
することにより、色むらの無い高品位な照明光を得るこ
とができる。If the length of the dichroic mirror 15 in the horizontal direction is L and the amount of wavelength shift of the dichroic mirror 15 due to a temperature change of ΔT is Δλ, the dichroic mirror 15 in the [B] direction relative to the [A] side of the dichroic mirror 15 If the wavelength shift is performed with an inclination of Δλ / L as a whole, the horizontal wavelength shift due to the temperature deviation factor in the actual use situation is canceled, and a high-quality image with high color uniformity can be obtained. . Similarly, the dichroic mirror 21 receives a wavelength shift due to the temperature deviation on the lens 22 side. By controlling the wavelength shift amount so as to cancel this, it is possible to obtain high-quality illumination light without color unevenness. Can be.
【0015】図2の液晶プロジェクタの実施の形態につ
いて説明する。200は、光学ボックスであり、略角筒
あるいは円筒が全体外観としてテイル形状に構成され、
合成樹脂等で成形され内部空洞の一端側には、光源51
が配置されている。この光源51は、高圧ランプとして
機能し例えば、高集光が可能な小アークで高発光効率を
有するものであり、メタルハライドランプや水銀ランプ
が用いられる。この光源51の周辺には、開口が楕円形
状の楕円リフレクタ52が配置され、光源51からの光
をほぼ平行光に変換して、一方向へ出射している。放物
面リフレクタ52の開口には、UVカットフィルタ53
が取り付けられている。An embodiment of the liquid crystal projector shown in FIG. 2 will be described. Reference numeral 200 denotes an optical box, and a substantially rectangular tube or a cylinder is configured in a tail shape as an entire appearance,
A light source 51 is formed at one end of the internal cavity formed of a synthetic resin or the like.
Is arranged. The light source 51 functions as a high-pressure lamp and has a high luminous efficiency with a small arc capable of high light collection. For example, a metal halide lamp or a mercury lamp is used. An elliptical reflector 52 having an elliptical opening is arranged around the light source 51, and converts light from the light source 51 into substantially parallel light and emits the light in one direction. In the opening of the parabolic reflector 52, a UV cut filter 53 is provided.
Is attached.
【0016】ここからの出射光は、コールドミラー54
で反射され、フライアイレンズ部55(第1フライアイ
レンズ、第2フライアイレンズがある)を通る。各フラ
イアイレンズは、楕円リフレクタ52からの平行光を分
割し、液晶パネル照射状態では、各分割光を重畳し均一
化するものである。フライアイレンズ部55の出射光側
から、光源側を見た場合、各分割部を通して、楕円リフ
レクタ52の開口全体が見えるように構成されている。The light emitted therefrom is transmitted to a cold mirror 54.
And passes through the fly-eye lens unit 55 (there is a first fly-eye lens and a second fly-eye lens). Each fly-eye lens divides the parallel light from the elliptical reflector 52, and superimposes and divides the divided light in a liquid crystal panel irradiation state. When viewed from the light-emitting side of the fly-eye lens unit 55, the entire opening of the elliptical reflector 52 is seen through each of the divisions.
【0017】フライアイレンズ部55からの出射光は、
全反射ミラー56で略90度方向に反射され、集光レン
ズ57に入射する。集光レンズ57の出射光は、さらに
全反射ミラー58で90度方向に反射され、光軸に対し
て傾斜して3枚がほぼ重なるように配置されたダイクロ
イックミラー59B,59R,59Gに入射される。The light emitted from the fly-eye lens unit 55 is
The light is reflected by the total reflection mirror 56 in the direction of about 90 degrees and enters the condenser lens 57. The light emitted from the condenser lens 57 is further reflected in the 90-degree direction by the total reflection mirror 58, and is incident on dichroic mirrors 59B, 59R, and 59G that are inclined with respect to the optical axis and arranged so as to substantially overlap each other. You.
【0018】ここでダイクロイックミラー59Rは、赤
の波長帯域の光を90度方向へ反射し、ダイクロイック
ミラー59Bは、青の波長帯域の光を90度よりも液晶
ピッチとマイクロレンズの距離関係に応じて鈍角な方向
に反射し、ダイクロイックミラー59Gは、緑の波長帯
域の光を90度よりも液晶ピッチとマイクロレンズの距
離関係に応じて鋭角な方向に反射する。つまりダイクロ
イックミラー59B、59Gは、ダイクロイックミラー
59Rに対して、角度偏差を持って配置されている。ダ
イクロイックミラー59R,59B,59Gから反射さ
れた光はいずれも偏板板(図示せず)を通して、液晶パ
ネル60に照射される。Here, the dichroic mirror 59R reflects the light in the red wavelength band in the direction of 90 degrees, and the dichroic mirror 59B reflects the light in the blue wavelength band more than 90 degrees according to the distance relationship between the liquid crystal pitch and the microlens. The dichroic mirror 59G reflects the light in the green wavelength band in an acute angle according to the liquid crystal pitch and the distance between the microlenses than 90 degrees. That is, the dichroic mirrors 59B and 59G are arranged with an angular deviation with respect to the dichroic mirror 59R. The light reflected from the dichroic mirrors 59R, 59B, 59G is applied to the liquid crystal panel 60 through a polarizing plate (not shown).
【0019】液晶パネル60は、図示しない液晶ドライ
ブ回路から供給される映像信号に応じて、各R,G,B
を単位とするセルの光透過量が制御されている。液晶パ
ネル60から出射された光空間変調像、つまりカラー光
学像は、検光子(図示せず)、リレーレンズ61を介し
て、投射レンズ62に入射される。投射レンズ62は、
入射したカラー光学像を拡大してスクリーンに投射す
る。背面投射あるいは前面投射のいずれのタイプでもよ
い。The liquid crystal panel 60 controls each of R, G, B in accordance with a video signal supplied from a liquid crystal drive circuit (not shown).
Is controlled as a unit. The spatial light modulation image emitted from the liquid crystal panel 60, that is, a color optical image, is incident on a projection lens 62 via an analyzer (not shown) and a relay lens 61. The projection lens 62
The incident color optical image is enlarged and projected on a screen. Either rear projection or front projection may be used.
【0020】図4は、図2の点線円形で囲む部分を一部
拡大して示している。図4に示すように、このプロジェ
クタ装置は、マイクロレンズカラーセパレーション方式
であり、液晶パネル60は、液晶表示素子60aの前面
にマイクロレンズ60bが配置されている。このマイク
ロレンズ60bの各レンズ部は、液晶表示素子60aの
各信号電極に対応するもので、マイクロレンズ60bの
1つのレンズ部が表示素子の3(G,R,B)つの開口
部(1カラー画素分の開口部)に対応する如く配置され
ている。FIG. 4 is a partially enlarged view of a portion surrounded by a dotted circle in FIG. As shown in FIG. 4, this projector device is of a microlens color separation type, and a liquid crystal panel 60 has a microlens 60b disposed in front of a liquid crystal display element 60a. Each lens part of the micro lens 60b corresponds to each signal electrode of the liquid crystal display element 60a, and one lens part of the micro lens 60b has three (G, R, B) openings (one color) of the display element. (Openings for pixels).
【0021】図4において、各開口部R,G,Bに入射
する光60R,60G,60Bはそれぞれ、ダイクロイ
ックミラー59R,59G,59Bから出射されたもの
である。光60Rは、直進してくるので、マイクロレン
ズ部の真下の開口(赤用)に入射する。しかし、他の光
60G,60Bはそれぞれマイクロレンズ部に対して角
度を持って入射するために、集光する位置が赤用の開口
からずれている開口、つまり各G,B用の開口に入射す
る。In FIG. 4, lights 60R, 60G, and 60B incident on the openings R, G, and B are emitted from dichroic mirrors 59R, 59G, and 59B, respectively. Since the light 60R travels straight, it enters the opening (for red) immediately below the microlens portion. However, since the other lights 60G and 60B are respectively incident on the microlens portion at an angle, the condensing position is shifted from the opening for red, that is, the light is incident on the opening for each G and B. I do.
【0022】これにより、液晶パネル60から出射され
る光学像は、カラー光学像として出力されることにな
る。フライアイレンズ部55から集光リレーレンズ57
までは、各セルにて分割された光が液晶パネル60のサ
イズまで拡大されており、集光リレーレンズ57に入射
する。この集光リレーレンズ57よって、各フライアイ
セル(分割部)により分割・拡大された各照明拡大は一
定化すると同時に液晶パネル60に対してフライアイレ
ンズによる分割照明範囲が重畳されてゆく。As a result, the optical image emitted from the liquid crystal panel 60 is output as a color optical image. From the fly-eye lens unit 55 to the condenser relay lens 57
Until then, the light split by each cell is enlarged to the size of the liquid crystal panel 60 and enters the condenser relay lens 57. By the condensing relay lens 57, each illumination expansion divided and enlarged by each fly-eye cell (division unit) is made constant, and at the same time, the divided illumination range by the fly-eye lens is superimposed on the liquid crystal panel 60.
【0023】従って集光リレーレンズ57と液晶パネル
60間に設けられた、角度偏差を有するダイクロイック
ミラー59B、59G、59Rでは、図1の実施例ほど
急峻ではないが投射側方向に集光の関係が成立してお
り、ダイクロイックミラー59B、59G、59Rの光
源側[A]よりも投影側[B]の方が集光していること
になる。Therefore, the dichroic mirrors 59B, 59G, 59R provided between the condenser relay lens 57 and the liquid crystal panel 60 having an angular deviation are not as steep as in the embodiment of FIG. Holds, which means that the light is condensed on the projection side [B] of the dichroic mirrors 59B, 59G, 59R than on the light source side [A].
【0024】本構成ではダイクロイックミラー59B、
59G、59RのBRGそれぞれは偏差角設定のため
[A]側より[B]方向へ密集する構造とならざるを得
ず、ダイクロイックミラー59B、59G、59Rの
[B]側は前後のダイクロと非常に近接し、且つ集光方
向であるため、輻射熱と自然対流の起こりにくさより
[A]に対しかなり高温となる現象が顕著である。In this configuration, the dichroic mirror 59B,
Each of the BRGs 59G and 59R has a structure in which the BRGs of the dichroic mirrors 59B, 59G and 59R are very close to the front and rear dichroic because the BRGs of the 59G and 59R are denser in the [B] direction than the [A] side because of the deviation angle setting. , And in the light-collecting direction, the phenomenon that the temperature becomes considerably high with respect to [A] is remarkable due to the difficulty of radiant heat and natural convection.
【0025】そこでこの装置では先の例と同様に、使用
状況にてダイクロイックミラー59B、59G、59R
の同一面内温度差ΔTと、同温度偏差時の波長シフト量
Δλを測定し、これを補正する仕様にてダイクロイック
ミラー59B、59G、59Rを構成すれば、温度・構
造の影響を受けず高品位なカラー画像を提供できるよう
になる。Therefore, in this apparatus, as in the previous example, the dichroic mirrors 59B, 59G, 59R are used depending on the use condition.
If the dichroic mirrors 59B, 59G, 59R are configured to measure the in-plane temperature difference ΔT and the wavelength shift amount Δλ at the same temperature deviation, High quality color images can be provided.
【0026】また本発明の必要性は温度偏差に起因して
いるから、実使用状況を鑑みて温度偏差が発生しないよ
うに冷却条件が成立すれば、単一ダイクロイックミラー
面内に波長偏差を設ける必要はなくなり、ダイクロイッ
クミラーのコストアップや、左右取り付け検査工程は無
くすことが可能である。Since the necessity of the present invention is caused by a temperature deviation, a wavelength deviation is provided within the plane of a single dichroic mirror if cooling conditions are satisfied so that a temperature deviation does not occur in consideration of actual use conditions. This eliminates the necessity, and can eliminate the cost increase of the dichroic mirror and the inspection process of right and left mounting.
【0027】そこでこの装置では、予め高温となる
[B]側に冷却ファン65を設け、温度偏差が低減する
よう強制冷却を行えば実使用状況での温度偏差による色
むら不具合は軽減できる。Therefore, in this apparatus, if a cooling fan 65 is provided in advance on the [B] side where the temperature becomes high and forced cooling is performed so as to reduce the temperature deviation, the problem of color unevenness due to the temperature deviation in actual use can be reduced.
【0028】ここでさらに、ダイクロイックミラー、例
えば59Rの両側に温度センサー66A、66Bを設置
し、温度検出回路67にて左右の絶対温度差を検出さ
せ、この温度差に応じて、電圧変換回路68においてフ
ァン駆動電圧を制御し、これにより冷却ファン65の風
量を制御すれば、より高レベルの温度管理が可能とな
り、即ち,より高品位な画像を得ることが可能となる。Further, temperature sensors 66A and 66B are provided on both sides of a dichroic mirror, for example, 59R, and a temperature detecting circuit 67 detects an absolute temperature difference between the left and right sides. By controlling the fan drive voltage in the above, the air flow of the cooling fan 65 is controlled, so that a higher level of temperature management can be performed, that is, a higher quality image can be obtained.
【0029】次にこの発明に至る経過を説明する。この
発明では上記したように、あらゆる光学素子は非常に高
輝度状態で使用され、光の分光/合成に不可欠なダイク
ロイックミラーもこの例外ではない点に注目した。Next, the process leading to the present invention will be described. In the present invention, as described above, it has been noted that all the optical elements are used in a very high brightness state, and that a dichroic mirror which is indispensable for splitting / combining light is not an exception.
【0030】また、光源であるランプ周辺は非常に高温
であるため、リフレクタの耐熱問題と有限アークの配光
特性および効率問題より、必然的にリフレクタにはラン
プ電力に応じた容積および第1焦点距離(光源からの距
離)を必要とする。破裂による危険回避のための防爆構
造や、消音化のためファンによる冷却量を抑えた場合、
この大きさの必要性はより顕著となることは明白であ
る。従って、大きなリフレクタ開口部より、小さな液晶
パネル方向へ光は集光する関係が成立している。Since the temperature around the lamp, which is the light source, is very high, the volume and the first focus corresponding to the lamp power are inevitably provided in the reflector due to the heat resistance problem of the reflector and the light distribution characteristics and efficiency of the finite arc. Requires distance (distance from light source). If the explosion-proof structure to avoid the danger of rupture or the cooling amount by the fan
Clearly, the need for this size will be more pronounced. Therefore, a relationship is established in which light is condensed from the large reflector opening toward the small liquid crystal panel.
【0031】次に光源である高圧ランプは、高集光が可
能な小アークで高発光効率を有するものでメタルハライ
ドランプや水銀ランプが用いられる。この発光スペクト
ル例を図4に示す。Next, a high pressure lamp, which is a light source, is a small arc capable of high light condensing and has high luminous efficiency, and a metal halide lamp or a mercury lamp is used. FIG. 4 shows an example of this emission spectrum.
【0032】このようなランプを用いたプロジェクタの
問題として、赤光量不足が指摘される。即ち青、緑に対
して600nm以降の赤帯域には強いスペクトルを持た
ないうえ、光学素子の波長特性や、集光率そのものも赤
は緑、青に対して悪化しやすいため、スクリーン投影時
のホワイトバランスを確保しようとする場合、ダイクロ
イックミラーの制限波長や反射率を制御し、さらに黒体
軌跡からの偏差が大きい場合には、液晶パネルに於いて
緑および青を大きく絞る必要が生じる。As a problem of the projector using such a lamp, insufficient red light is pointed out. In other words, red and blue do not have a strong spectrum in the red band after 600 nm with respect to green, and the wavelength characteristics of the optical element and the condensing rate itself tend to deteriorate with respect to green and blue. In order to ensure the white balance, it is necessary to control the wavelength limit and the reflectance of the dichroic mirror, and when the deviation from the black body locus is large, it is necessary to largely reduce green and blue in the liquid crystal panel.
【0033】この状況は見方を変えると、赤のダイクロ
イックミラーの帯域は、赤の色純度が許容でき得る限り
広く(短波長側まで)確保し、赤光量を確保しないとホ
ワイトバランス成立時プロジェクタの高輝度化は不可能
であることを意味している。図4に示すようにランプス
ペクトルでは、赤波長低域限として確保したい590n
m近傍の580nmには橙色の非常に強いスペクトルを
有している。従ってこのスペクトルの急峻に変化してい
る590nm近傍では僅かの波長特性変化が大きな赤光
量変化=色合い変化に影響を及ぼすことは明白である。From a different point of view, the band of the red dichroic mirror is secured as wide as possible (up to the short wavelength side) as long as the red color purity can be tolerated. This means that high brightness cannot be achieved. As shown in FIG. 4, in the lamp spectrum, it is desired to secure 590n as the red wavelength low band limit.
At 580 nm near m, there is a very strong orange spectrum. Therefore, it is apparent that a slight change in the wavelength characteristic in the vicinity of 590 nm where this spectrum changes sharply affects a large change in red light quantity = change in hue.
【0034】通常ダイクロイックミラーは製造条件より
±7nm程度の製造バラツキが発生するが、以上の状況
から、特に民生品に於いて好ましい波長特性よりも、±
7nmによる色合い変化回避が重要視される。この結
果、より赤の少ない波長に設計中心を移動し、より緑と
青を絞った光学設計とせざるを得ない。In general, the manufacturing variation of the dichroic mirror is about ± 7 nm from the manufacturing conditions, but from the above situation, the wavelength characteristics are more preferable than the preferable wavelength characteristics particularly for consumer products.
Emphasis is placed on avoiding color change by 7 nm. As a result, the design center has to be shifted to a wavelength with less red light, and the optical design has to be more focused on green and blue.
【0035】この問題を加速するものとして、ダイクロ
イックミラーそのものが、 (a )ダイクロ膜組成内には50%程度の水分(屈折率
1.3)が含まれており、これが温度・湿度変化によ
り膜より離れ、空洞化(屈折率 1.0)するため膜全
体として見た場合に屈折率変化=波長特性が変化する。 (b )ダイクロ膜組成熱膨張と基板硝子熱膨張計数が異
なるため、支配的な硝子の膨張にて面方向に伸縮するこ
とで、膜厚が変化即ち波長特性が変化する。To accelerate this problem, the dichroic mirror itself includes: (a) the dichroic film composition contains about 50% of moisture (refractive index: 1.3), which changes due to changes in temperature and humidity. Since the film is further separated and hollowed out (refractive index: 1.0), the refractive index change = wavelength characteristic changes when viewed as a whole film. (B) Since the thermal expansion coefficient of the dichroic film is different from the thermal expansion coefficient of the substrate glass, expansion and contraction in the plane direction due to the dominant glass expansion changes the film thickness, that is, the wavelength characteristics.
【0036】などの要因で、温度・湿度により特性変化
が生じる性質を有する。これらの変化量は、概略湿度一
定時でおよそΔ25℃あたり1%程度であり、赤のダイ
クロイックミラーの50%波長が600nmであったと
すれば6nmに達する。従ってダイクロイックミラーを
用いるプロジェクタは、環境によりホワイトバランスが
変化することになる。当然ながらこの範囲は通常使用範
囲内で発生するため、上記不具合回避のためにはこの数
値も余裕分として設計波長に加える必要があり、より赤
発光不足も顕著化することとなる。Due to factors such as the above, there is a property that characteristic changes occur depending on temperature and humidity. The amount of these changes is about 1% per Δ25 ° C. when the humidity is substantially constant, and reaches 6 nm if the 50% wavelength of the red dichroic mirror is 600 nm. Therefore, the white balance of a projector using a dichroic mirror changes depending on the environment. Of course, since this range occurs within the normal use range, it is necessary to add this value to the design wavelength as a margin in order to avoid the above-mentioned problems, and the insufficient red light emission becomes more remarkable.
【0037】そのうえさらに問題化するものとして、4
5度の角度で分光させ、且つリフレクターより液晶に向
かい集光している上記2つの光学系で密閉状態に近い光
学ボックス環境では、1枚のダイクロイックミラー内で
左右の集光差即ち温度差が発生している点である。特に
単板式では、集光している側にダイクロは密集しており
対流が起こりにいと同時に前後ダイクロの輻射影響も大
きく、さらには3板式の3倍の画素数を必要とするた
め、必然的にダイクロミラーの面積も大きく左右の温度
変化がより顕著に発生しやすい性質を有している。As a further problem, 4
In an optical box environment close to a closed state with the above two optical systems that split light at an angle of 5 degrees and collect light toward the liquid crystal from the reflector, the right and left light condensing differences, that is, temperature differences, in one dichroic mirror It is a point that has occurred. In particular, in the single-panel type, dichroic light is concentrated on the side where light is collected, convection is difficult to occur, and at the same time, the radiation effect of the front and rear dichroic is large, and furthermore, it requires three times the number of pixels as in the three-plate type, so it is inevitable In addition, the area of the dichroic mirror is large, and the right and left temperature changes are more likely to occur more remarkably.
【0038】即ちこのような環境下ではダイクロイック
ミラー面内において大きな左右温度差が発生し、結果と
して波長特性が左右で異なり色味が変化しやすい状況と
なっている。That is, under such an environment, a large left-right temperature difference occurs in the dichroic mirror surface, and as a result, the wavelength characteristics are different between left and right, and the color tends to change.
【0039】以上のことから、ダイクロイックミラーを
45度に配して分光合成するプロジェクタでは不足気味
の赤スペクトルをより確保しようとすれば、580nm
橙スペクトル近辺の急激変化により、面内色変化が発生
する不具合が生じており、製造バラツキ余裕と併せて赤
色範囲をより狭める選択に迫られていた。勿論コスト犠
牲のもと仕様を厳しくし、数nmの低波長シフトが確保
可能であったとしても、使用温度範囲が通常0〜40℃
と考えれば光学ボックス内のダイクロ絶対温度変化と左
右温度差による波長特性シフトはより大きな値をとり得
るため、結果としてコスト上昇ほどの効果は得られな
い。特に図2の光学系では光が往復するため特性変化は
2乗で影響を与え、より不具合が発生しやすい状況にあ
る。In view of the above, if a projector that performs spectral synthesis by arranging a dichroic mirror at 45 degrees is to attempt to secure a red spectrum, which is slightly insufficient, 580 nm
An abrupt change in the vicinity of the orange spectrum has caused a problem that an in-plane color change has occurred, and a choice has been made to narrow the red range in addition to a manufacturing variation margin. Of course, even if the specifications are strict at the expense of cost and a low wavelength shift of several nm can be secured, the operating temperature range is usually 0 to 40 ° C.
Therefore, the wavelength characteristic shift due to the dichroic absolute temperature change in the optical box and the temperature difference between the right and left sides can take a larger value, and as a result, an effect as high as the cost cannot be obtained. In particular, in the optical system shown in FIG. 2, since the light reciprocates, the characteristic change is affected by the square, and the problem is more likely to occur.
【0040】また経時変化による色変化許容値はduv
値で0.02程度と言われている。ところが色むらが同
時に統一面内で発生すると、この許容値は3分の1以下
としなければ許容レベルとならない。この状況を裏返せ
ば、経時変化による色合い変化は許容範囲が広く、同一
面内の色変化のみ許容レベルまで抑え込むことができれ
ば、より赤の波長帯域を広く確保できることになる。The permissible color change due to aging is duv
It is said that the value is about 0.02. However, if color non-uniformity occurs simultaneously within the unified surface, the allowable value will not reach the allowable level unless the allowable value is set to 1/3 or less. In other words, if the color change due to aging changes over a wide range, if only the color change within the same plane can be suppressed to an allowable level, a wider red wavelength band can be secured.
【0041】そこでこの発明では、絶対温度、左右温度
偏差による波長特性シフト量が掴めれば、この対策をあ
らかじめ照明光学系に与えることにより、上記問題は解
決することに至ったものである。Therefore, in the present invention, if the amount of shift in the wavelength characteristic due to the absolute temperature and the lateral temperature deviation can be grasped, the above-mentioned problem can be solved by giving this measure to the illumination optical system in advance.
【0042】対策手段は大きく2つに分類され、1つは
ダイクロ特性そのものに左右偏差を与える手法であり、
もう1つは集光・形状状況より発生する温度差が無くな
るような冷却の工夫である。このいずれも上記の問題解
決に有効であるとともに、両方を組み合わせることでよ
り高度な波長管理が可能となった。The countermeasures are roughly classified into two types. One is a method of giving a left-right deviation to the dichroic characteristics itself.
The other is a contrivance for cooling such that a temperature difference generated due to the light condensing / shape condition is eliminated. Both of these are effective in solving the above-mentioned problems, and more advanced wavelength management has become possible by combining both.
【0043】以上の本発明適用により、現状ランプでは
特に問題化しやすい赤の面内色合い変化の不具合が回避
できるため、問題点として述べた赤の波長帯域確保、即
ち赤スペクトル拡大が可能となる。この増加エネルギー
はそのままホワイトバランス確保時に必要としていた
緑、青の減光量を改善するため、結果的に同じ光源光量
にてより高輝度なプロジェクタが構築可能となると同時
に、スクリーン面内の色合い均一性と云う点で高品位化
している。By applying the present invention as described above, it is possible to avoid a problem of a change in in-plane hue of red, which is particularly problematic in the current lamp, and thus it is possible to secure the red wavelength band, which is a problem, that is, to expand the red spectrum. This increased energy directly reduces the amount of green and blue light that was required when securing the white balance. As a result, a higher-luminance projector can be constructed with the same light source light amount, and at the same time, the color uniformity on the screen surface In this respect, the quality has been improved.
【0044】本発明の適用範囲は、温度検知制御による
ものから、単に片側がより冷却されるよう風路を工夫す
るものまで多岐に亘っており、コスト的にも同様である
ため、あらゆる状況で不具合軽減が可能である。The applicable range of the present invention is wide ranging from the one based on the temperature detection control to the one simply devising an air passage so that one side is more cooled, and the cost is the same. Defect reduction is possible.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
使用部品が周囲環境、特に温度の影響を受け難い構造と
なり、装置全体の小型化と性能向上を得られる。As described above, according to the present invention,
The components to be used have a structure that is hardly affected by the surrounding environment, particularly the temperature, so that the size and performance of the entire apparatus can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】この発明の一実施の形態を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の他の実施の形態を示す図。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図3】図2の一部を拡大して示す図。FIG. 3 is an enlarged view showing a part of FIG. 2;
【図4】光源ランプの発光スペクトルグラフを示す図。FIG. 4 is a graph showing an emission spectrum graph of a light source lamp.
100,200…光学ボックス、11,51…光源、1
2,52…リフレクタ、13,53…ガラス基板、1
4,55…フライアイレンズ部、15、21,27、5
9R、59G、59B…ダイクロイックミラー、18,
23,29、60…液晶パネル、20、62…投射レン
ズ。100, 200: Optical box, 11, 51: Light source, 1
2, 52: reflector, 13, 53: glass substrate, 1
4,55 ... Fly eye lens part, 15, 21, 27, 5
9R, 59G, 59B ... dichroic mirror, 18,
23, 29, 60: liquid crystal panel, 20, 62: projection lens.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 9/31 H04N 9/31 C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H04N 9/31 H04N 9/31 C
Claims (7)
度に配された複数のダイクロイックミラーにて分離・合
成し、これをそれぞれスクリーンに投影するための複数
の対応する液晶パネルに通すようにした液晶プロジェク
タに於いて、 1枚以上の前記ダイクロイックミラーの単一面内では、
分光カット波長が任意量一方向へ傾斜変化していること
を特徴とするプロジェクタの照明装置。1. Light emitted from a light source is approximately 45 degrees with respect to an optical axis.
In a liquid crystal projector that separates and synthesizes a plurality of dichroic mirrors at a time, and passes the separated dichroic mirrors to a plurality of corresponding liquid crystal panels for projecting each of the dichroic mirrors on a screen, Within a single plane,
An illumination device for a projector, wherein a spectral cut wavelength is inclined by an arbitrary amount in one direction.
意量一方向へ傾斜変化していることによる波長偏差は、
ライトバルブ方向または構造上より高温となる方向がよ
り長波長にシフトしていることを特徴とする請求項1記
載のプロジェクタの照明装置。2. A wavelength deviation caused by the inclination change of the spectral cut wavelength of the projector in one direction by an arbitrary amount,
2. The illumination device for a projector according to claim 1, wherein the direction of the light valve or the direction in which the temperature is higher in structure is shifted to a longer wavelength.
1画素とし、画素毎に設けられたマイクロレンズが配さ
れた液晶パネルに対し、任意変位角に設定されたダイク
ロイックミラーを用いて分光偏差を有する照明光を前記
各セルのR,G,Bの開口部付近に分離集光させる単板
式マイクロレンズカラーセパレーション方式液晶プロジ
ェクタに於いて、 1枚以上の前記ダイクロイックミラーの単一面内で、分
光カット波長が任意量一方向へ傾斜変化していることを
特徴とする液晶プロジェクタの照明装置。3. An R (red), G (green), and B (blue) cell is defined as one pixel, and an arbitrary displacement angle is set with respect to a liquid crystal panel provided with a microlens provided for each pixel. One or more dichroic mirrors in a single-plate microlens color separation type liquid crystal projector that separates and condenses illumination light having a spectral deviation near the R, G, and B openings of each cell using a dichroic mirror An illumination device for a liquid crystal projector, wherein a spectral cut wavelength is inclinedly changed in one direction by an arbitrary amount within a single plane.
斜して変化していることによる波長偏差は、角度シフト
を有する前記ダイクロイックミラーの密集側が長波長方
向であることを特徴とする請求項3に記載した液晶プロ
ジェクタの照明装置。4. The wavelength deviation due to the arbitrary change of the spectral cut wavelength in one direction is such that the dense side of the dichroic mirror having an angle shift is in the long wavelength direction. 3. The illumination device for a liquid crystal projector according to item 3.
1画素とし、画素毎に設けられたマイクロレンズが配さ
れた液晶パネルに対し、任意変位角に設定されたダイク
ロイックミラーを通し分光偏差を有する照明光を前記各
セルのR,G,Bの開口部付近に分離集光させる単板式
マイクロレンズカラーセパレーション方式液晶プロジェ
クタに於いて、 単一ダイクロイックミラーの面内水平方向にて、冷却量
が傾斜変化していることを特徴とする液晶プロジェクタ
の照明装置。5. An R (red), G (green), and B (blue) cell is defined as one pixel, and an arbitrary displacement angle is set with respect to a liquid crystal panel provided with a microlens provided for each pixel. In a single-plate micro-lens color separation type liquid crystal projector that separates and condenses illumination light having a spectral deviation through the dichroic mirror near the R, G, and B openings of each cell, the in-plane horizontal of a single dichroic mirror An illumination device for a liquid crystal projector, characterized in that a cooling amount changes in inclination in a direction.
は、角度シフトを有する前記ダイクロイックミラーの密
集側が強く冷却処理されるようにしたことを特徴とする
請求項5記載の液晶プロジェクタの照明装置。6. The illuminating device for a liquid crystal projector according to claim 5, wherein the cooling amount deviation in which the cooling amount is tilt-converted is such that the dense side of the dichroic mirror having an angle shift is strongly cooled. .
ラーの任意位置に温度センサーが配されており、左右温
度差に応じて左右の冷却量を変化させることを特徴とす
る請求項5又は6記載の液晶プロジェクタの照明装置。7. The cooling deviation according to claim 5, wherein a temperature sensor is arranged at an arbitrary position of the dichroic mirror, and the left and right cooling amounts are changed according to the left and right temperature difference. Lighting device for liquid crystal projector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10121251A JPH11311752A (en) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Lighting device for liquid crystal projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10121251A JPH11311752A (en) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Lighting device for liquid crystal projector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11311752A true JPH11311752A (en) | 1999-11-09 |
Family
ID=14806645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10121251A Pending JPH11311752A (en) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Lighting device for liquid crystal projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11311752A (en) |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP10121251A patent/JPH11311752A/en active Pending
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