JPH09211384A - Projection device - Google Patents
Projection deviceInfo
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- JPH09211384A JPH09211384A JP8016745A JP1674596A JPH09211384A JP H09211384 A JPH09211384 A JP H09211384A JP 8016745 A JP8016745 A JP 8016745A JP 1674596 A JP1674596 A JP 1674596A JP H09211384 A JPH09211384 A JP H09211384A
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- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源からの光の利用効率を向上させて投射像
の明るさ・輝度を格段に向上させつつ、コストの低減を
図ることができる投射装置を提供すること。
【解決手段】 光源1からの光を第1偏光と第2偏光と
に偏光分離する偏光分離光学系3と、第1偏光を色分離
する色分離光学系5と、色分離光学系によって色分離さ
れた光が導かれる位置に設けられた複数の色信号用ライ
トバルブ8R,8G,8Bと、複数の色信号用ライトバ
ルブによって変調された光を合成する色合成光学系9
と、第2偏光が導かれる位置に設けられた輝度信号用ラ
イトバルブ13と、色合成光学系からの光と輝度信号用
ライトバルブからの光とを合成する合成光学系14と、
合成光学系からの光を投射する投射レンズ107とを備
えるものであって、投射レンズ107によって定まる主
光線が光軸と交わる位置に偏光分離光学系を配置する。
(57) [PROBLEMS] To provide a projection device capable of improving the utilization efficiency of light from a light source to significantly improve the brightness and brightness of a projected image and at the same time reduce the cost. SOLUTION: A polarization separation optical system 3 for polarization-separating light from a light source 1 into a first polarization and a second polarization, a color separation optical system 5 for color-separating the first polarization, and a color separation by a color separation optical system. A plurality of color signal light valves 8R, 8G, 8B provided at positions where the separated light is guided, and a color combining optical system 9 for combining the light modulated by the plurality of color signal light valves.
A brightness signal light valve 13 provided at a position where the second polarized light is guided, a combining optical system 14 for combining light from the color combining optical system and light from the brightness signal light valve,
A projection lens 107 for projecting light from the combining optical system is provided, and the polarization splitting optical system is arranged at a position where a principal ray defined by the projection lens 107 intersects the optical axis.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ライトバルブ
上に形成される画像をスクリーン上に投射する装置に関
し、特に複数の色成分用の液晶ライトバルブに形成され
る画像ををれぞれ複数の色成分の照明光で照明するとと
もに、これら画像を合成して投射レンズにて該合成像を
投射する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for projecting an image formed on a liquid crystal light valve onto a screen, and more particularly to a plurality of images formed on the liquid crystal light valve for a plurality of color components. The present invention relates to a device for illuminating with the illumination light of the color component of, and for synthesizing these images to project the synthetic image by a projection lens.
【0002】[0002]
【従来の技術】光源からの光を三色分解光学系により
R、G、B光に色分解し、液晶を使用したライトバルブ
によりこれら分解されたR、G、B光の入射光を信号に
よって変調して、これらライトバルブから射出した変調
光を色合成し、投射レンズにより投射する投射装置が知
られている。この装置の代表的な例を図3に示す。2. Description of the Related Art Light from a light source is color-separated into R, G, and B lights by a three-color separation optical system, and the incident light of the R, G, and B lights separated by a light valve using a liquid crystal is signaled. 2. Description of the Related Art There is known a projection device that performs modulation, color-modulates the modulated lights emitted from these light valves, and projects them by a projection lens. A typical example of this device is shown in FIG.
【0003】図3において、ランプ301から放射され
たR、G、B光を含む光源光は背後に配置される凹面鏡
302と集光レンズ303によって略平行光束に変換さ
れ、色分解光学系に入射する。色分解光学系は青色光
(B光)反射ダイクロイックミラー304と緑光(G
光)反射ダイクロイックミラー305とから構成され、
B光反射ダイクロイックミラー304にて反射されたB
光はミラー307によって再び反射されてB光用液晶ラ
イトバルブ311に入射し、G光反射ダイクロイックミ
ラー305によって反射されたG光はG光用液晶ライト
バルブ310に入射する。そして、ダイクロイックミラ
ー305を通過した赤色(R光)はミラー306及びミ
ラー308にて反射されてR光用液晶ライトバルブ30
9に入射する。各液晶ライトバルブに入射した各色光は
各色の映像信号に基づいて変調される。すなわち各色の
映像信号は各液晶ライトバルブ上で透過率分布を持つ画
像に変換される。これらライトバルブから射出された光
は、合成光学系としてのR光及びB光反射ダイクロイッ
ク膜を有するダイクロイックプリズム312に入射して
三色合成されて、G光が透過する方向に合成光として該
プリズムから射出し、投射レンズ313にて図示なきス
クリーン上に拡大投射される。In FIG. 3, the light source light including the R, G, B lights emitted from the lamp 301 is converted into a substantially parallel light flux by a concave mirror 302 and a condenser lens 303 arranged in the back, and is incident on a color separation optical system. To do. The color separation optical system includes a blue light (B light) reflection dichroic mirror 304 and a green light (G light).
Light) reflection dichroic mirror 305 and
B B reflected by the light reflection dichroic mirror 304
The light is reflected again by the mirror 307 to enter the B light liquid crystal light valve 311 and the G light reflected by the G light reflecting dichroic mirror 305 enters the G light liquid crystal light valve 310. Then, the red color (R light) that has passed through the dichroic mirror 305 is reflected by the mirrors 306 and 308 and is reflected by the R light liquid crystal light valve 30.
9 is incident. Each color light incident on each liquid crystal light valve is modulated based on the video signal of each color. That is, the video signal of each color is converted into an image having a transmittance distribution on each liquid crystal light valve. The lights emitted from these light valves enter a dichroic prism 312 having a R-light and B-light reflecting dichroic film as a combining optical system, and are combined into three colors. And is projected by a projection lens 313 on a screen (not shown) in an enlarged manner.
【0004】この従来例では、ダイクロイックミラー3
04と305とが互いに平行になるように構成している
が、これらのダイクロイックミラー304と305をを
X型に配置した、いわゆるクロスダイクロイックミラー
としたものも従来例として知られている。しかし、図3
の従来例では、液晶ライトバルブに入射する光のうちの
約半分は、液晶ライトバルブを構成する液晶パネルを両
側から挟み込んでクロスニコルをなす偏光板によって吸
収されて熱となって廃棄される。このように図3の従来
例では、結果として投射像を明るくすることができない
問題点がある。In this conventional example, the dichroic mirror 3
Although 04 and 305 are configured to be parallel to each other, a so-called cross dichroic mirror in which these dichroic mirrors 304 and 305 are arranged in an X shape is also known as a conventional example. However, FIG.
In the prior art example, about half of the light that enters the liquid crystal light valve is absorbed by the polarizing plates that form a crossed Nicols sandwiching the liquid crystal panel that constitutes the liquid crystal light valve from both sides and is discarded as heat. As described above, the conventional example of FIG. 3 has a problem that the projection image cannot be brightened as a result.
【0005】また、従来の投射装置としては、例えば図
4に示すものも知られている。この図4に示す従来例に
おいては、光源201からの光源光は、偏光ビームスプ
リッタ(PBS)202にて偏光分離される。偏光分離
された一方の光は、上記の従来例の装置の様に、三色分
解光学系としてのダイクロイックミラー210,215
によって三色分解された後、各色用ライトバルブ20
6,207,208によって色信号に応じて変調され
る。その後、各色用ライトバルブ206,207,20
8から射出される光は、三色合成光学系としてのダイク
ロイックミラー214,218にて合成される。As a conventional projection device, for example, one shown in FIG. 4 is also known. In the conventional example shown in FIG. 4, the light source light from the light source 201 is polarized and separated by a polarization beam splitter (PBS) 202. One of the polarized and separated lights is the dichroic mirrors 210 and 215 as the three-color separation optical system as in the above-mentioned conventional device.
After being separated into three colors by the light valve 20 for each color
6, 207 and 208 are modulated according to the color signal. After that, the light valves for each color 206, 207, 20
The light emitted from 8 is combined by dichroic mirrors 214 and 218 as a three-color combining optical system.
【0006】一方、PBS202によって、偏光分離さ
れた他方の偏光光は、輝度信号用ライトバルブ204に
入射し、輝度信号に応じて変調される。その後、三色合
成光学系214,218からの光と、輝度信号用ライト
バルブからの光とは、合成用PBS209にて合成され
た後、投射レンズ219を介して図示なきスクリーンに
投射される。On the other hand, the other polarized light which is polarized and separated by the PBS 202 enters a light valve for brightness signal 204 and is modulated according to the brightness signal. After that, the lights from the three-color combining optical systems 214 and 218 and the light from the brightness signal light valve are combined by the combining PBS 209 and then projected onto a screen (not shown) via the projection lens 219.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述の投射装置で使用
される偏光ビームスプリッタは、一般的にガラスなどの
支持用光学部材上に誘電体多層膜を設けたものが使用さ
れる。ここで、偏光ビームスプリッタの大きさが大きく
なりすぎると、光学特性が均質な支持用光学部材のコス
トが格段に上昇し、さらにはその入手も困難になる問題
がある。特に、偏光ビームスプリッタとしてプリズム型
のものを用いる場合には、光路中に置かれる支持用光学
部材の厚みが増すため、さらにコスト上昇を伴う。The polarizing beam splitter used in the above-mentioned projection apparatus is generally one in which a dielectric multilayer film is provided on a supporting optical member such as glass. Here, if the size of the polarization beam splitter becomes too large, the cost of the supporting optical member having uniform optical characteristics will increase significantly, and it will be difficult to obtain it. In particular, when a prism type polarization beam splitter is used, the thickness of the supporting optical member placed in the optical path increases, which further increases the cost.
【0008】そこで、本発明は、光源からの光の利用効
率を向上させて投射像の明るさ・輝度を格段に向上させ
つつ、コストの低減を図ることができる投射装置を提供
することを目的とするTherefore, it is an object of the present invention to provide a projection apparatus capable of improving the utilization efficiency of light from a light source to significantly improve the brightness and luminance of a projected image and at the same time reduce the cost. To
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の一つの態様にかかる投射装置は、光源か
らの光を第1偏光と第2偏光とに偏光分離する偏光分離
光学系と、第1偏光を色分離する色分離光学系と、色分
離光学系によって色分離された光が導かれる位置に設け
られた複数の色信号用ライトバルブと、複数の色信号用
ライトバルブによって変調された光を合成する色合成光
学系と、第2偏光が導かれる位置に設けられた輝度信号
用ライトバルブと、色合成光学系からの光と輝度信号用
ライトバルブからの光とを合成する合成光学系と、合成
光学系からの光を投射する投射レンズとを備えるもので
あって、投射レンズによって定まる主光線が光軸と交わ
る位置に偏光分離光学系を配置するものである。In order to achieve the above-mentioned object, a projection apparatus according to one aspect of the present invention is a polarization splitting optical system for splitting light from a light source into first polarized light and second polarized light. System, a color separation optical system for color-separating the first polarized light, a plurality of color signal light valves provided at a position where the light separated by the color separation optical system is guided, and a plurality of color signal light valves A color synthesizing optical system for synthesizing light modulated by, a brightness signal light valve provided at a position where the second polarized light is guided, light from the color synthesizing optical system, and light from the brightness signal light valve. A combination optical system for combining and a projection lens for projecting light from the combination optical system are provided, and a polarization separation optical system is arranged at a position where a principal ray defined by the projection lens intersects the optical axis.
【0010】また、本発明の好ましい態様においては、
主光線がテレセントリック性を維持している位置に色分
離光学系と色合成光学系とを設けるように構成する。ま
た、本発明の好ましい態様においては、主光線がテレセ
ントリック性を維持している位置に合成光学系を設ける
用に構成する。また、本発明の好ましい態様において
は、光源と色分離光学系との間には、インテグレータ
と、前群と後群とを有しインテグレータからの光を色分
離光学系へ導く照明用リレー光学系が設けられ、偏光分
離光学系は、前群と後群との間の光路中に配置されるも
のである。[0010] In a preferred embodiment of the present invention,
The color separating optical system and the color synthesizing optical system are provided at positions where the chief ray maintains the telecentricity. In a preferred embodiment of the present invention, the synthetic optical system is provided at a position where the chief ray maintains the telecentricity. In a preferred embodiment of the present invention, an illumination relay optical system that has an integrator, a front group and a rear group between the light source and the color separation optical system and guides light from the integrator to the color separation optical system. And the polarization separation optical system is disposed in the optical path between the front group and the rear group.
【0011】上述の構成に加えて、色分離光学系と複数
の色信号用ライトバルブとの間には、色分離光学系から
の光を複数の色信号用ライトバルブへ導く色信号用リレ
ー光学系が設けられ、かつ偏光分離光学系と輝度信号用
ライトバルブとの間には、偏光分離光学系からの光を輝
度信号用ライトバルブへ導くための輝度信号用リレー光
学系の後群が設けられ、輝度信号用リレー光学系の前群
は、照明用リレー光学系の前群であるように構成するこ
とが好ましい。In addition to the above-mentioned structure, between the color separation optical system and the plurality of color signal light valves, there is provided a color signal relay optical system for guiding the light from the color separation optical system to the plurality of color signal light valves. A system is provided, and a rear group of a brightness signal relay optical system for guiding light from the polarization separation optical system to the brightness signal light valve is provided between the polarization separation optical system and the brightness signal light valve. Therefore, it is preferable that the front group of the relay optical system for the luminance signal is configured to be the front group of the relay optical system for illumination.
【0012】そして、上記構成に加えて、インテグレー
タは面光源を形成し、照明用リレー光学系は、面光源の
像を形成し、かつ面光源の像側にテレセントリックな光
学系であり、色信号用リレー光学系は、面光源の2次像
を複数の色信号用ライトバルブ上に形成し、かつ2次像
側にテレセントリックな光学系であり、輝度信号用リレ
ー光学系は、面光源の像を輝度信号用ライトバルブ上に
形成し、かつ面光源側にテレセントリックな光学系であ
るように構成することが好ましい。In addition to the above configuration, the integrator forms a surface light source, the illumination relay optical system forms an image of the surface light source, and is a telecentric optical system on the image side of the surface light source. Relay optical system is an optical system that forms a secondary image of a surface light source on a plurality of color signal light valves and is telecentric on the secondary image side. The luminance signal relay optical system is an image of the surface light source. Is preferably formed on the light valve for the brightness signal, and is a telecentric optical system on the surface light source side.
【0013】また、本発明の好ましい態様においては、
複数の色信号用ライトバルブは、R光用ライトバルブと
G光用ライトバルブとB光用ライトバルブとからなり、
色信号用リレー光学系は、色分解光学系からのR成分光
をR光用ライトバルブへ導くR光用リレー光学系と、色
分解光学系からのG成分光をG光用ライトバルブへ導く
G光用リレー光学系と、色分解光学系からのB成分光を
B光用ライトバルブへ導くB光用リレー光学系とを有す
るように構成される。In a preferred embodiment of the present invention,
The plurality of light valves for color signals include a light valve for R light, a light valve for G light, and a light valve for B light,
The relay optical system for color signals guides the R component light from the color separation optical system to the light valve for R light and the relay optical system for R light and the G component light from the color separation optical system to the light valve for G light. It is configured to have a G light relay optical system and a B light relay optical system that guides the B component light from the color separation optical system to the B light light valve.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】次に、図1及び図2を参照して、
本発明による実施の形態を説明する。図1は、本発明に
よる実施の形態に係る投射装置の全体構成を説明するた
めの斜視図であり、説明を簡単にするためにXYZ座標
系を採用している。図2は、図1に示す投射装置のYZ
平面図における光路図であり、図中実線は軸外光束の最
周縁光線を示し、破線はこの軸外光束の主光線を示す。
なお、図2における座標系は図1のものと対応してい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, referring to FIG. 1 and FIG.
An embodiment according to the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view for explaining the overall configuration of a projection device according to an embodiment of the present invention, and adopts an XYZ coordinate system for the sake of simplicity. FIG. 2 shows the YZ of the projection device shown in FIG.
FIG. 6 is an optical path diagram in a plan view, in which solid lines indicate the outermost marginal rays of the off-axis light flux, and broken lines indicate the principal rays of the off-axis light flux.
The coordinate system in FIG. 2 corresponds to that in FIG.
【0015】図1において、図示なきランプと該ランプ
が第1焦点になるように設けられた楕円鏡とからなる光
源1からの光は、図示なき赤外吸収フィルター及び紫外
吸収フィルターを通過した後、角柱形状の透明光学部材
からなるロッドインテグレータ2の入射面に集光され
る。ロッドインテグレータ2に入射した光は、その内面
にて反射を繰り返して入射面と対向する射出面から射出
される。ここで、射出面には均一の光強度分布を持つ面
光源が形成される。言い換えると、この射出面は、ロッ
ドインテグレータ2の内面反射によってその入射面の位
置に形成される複数の光源の虚像からの光で重畳的に照
明されている。In FIG. 1, light from a light source 1 including a lamp (not shown) and an elliptic mirror provided so that the lamp has a first focus passes through an infrared absorption filter (not shown) and an ultraviolet absorption filter (not shown). The light is focused on the incident surface of the rod integrator 2 made of a prism-shaped transparent optical member. The light that has entered the rod integrator 2 is repeatedly reflected by the inner surface of the rod integrator 2 and exits from the exit surface that faces the entrance surface. Here, a surface light source having a uniform light intensity distribution is formed on the exit surface. In other words, the exit surface is superposedly illuminated with light from virtual images of a plurality of light sources formed at the position of the entrance surface by the internal reflection of the rod integrator 2.
【0016】次に、ロッドインテグレータ2の射出面か
らの光は、図中−Z方向に沿って進行し、第1及び第2
照明レンズ101,102からなる照明用リレー光学系
に入射する。この照明用リレー光学系は、前群としての
焦点距離f1の第1照明レンズ101と後群としての焦
点距離f2の第2照明レンズ102とが間隔f1+f2
となるように、すなわち第1照明レンズ101の後側焦
点位置と第2照明レンズ102の前側焦点位置とが合致
するように構成されている。Next, the light from the exit surface of the rod integrator 2 travels along the -Z direction in the figure, and the first and second lights are emitted.
The light enters the illumination relay optical system including the illumination lenses 101 and 102. In this illumination relay optical system, a first illumination lens 101 having a focal length f1 as a front group and a second illumination lens 102 having a focal length f2 as a rear group are separated by a distance f1 + f2.
That is, that is, that is, the rear focal position of the first illumination lens 101 and the front focal position of the second illumination lens 102 match.
【0017】この照明用リレー光学系の瞳位置、すなわ
ち第1照明レンズ101の後側焦点位置と第2照明レン
ズ102の前側焦点位置とが合致した位置には、第1偏
光ビームスプリッタ3が設けられている。第1偏光ビー
ムスプリッタ3に入射する第1照明レンズ101からの
光のうち、偏光ビームスプリッタ3に対してP偏光成分
(振動方向が図中±Y方向の直線偏光)となる第1偏光
成分は、この偏光ビームスプリッタ3を通過した後、そ
の射出側に配置された1/2波長板4を通過して偏光方
向が90度回転した状態の偏光成分(振動方向が図中±
X方向の直線偏光)で第2照明レンズに入射する。The first polarization beam splitter 3 is provided at the pupil position of the illumination relay optical system, that is, at the position where the rear focal position of the first illuminating lens 101 and the front focal position of the second illuminating lens 102 coincide with each other. Has been. Of the light from the first illumination lens 101 that enters the first polarization beam splitter 3, the first polarization component that is a P polarization component (linear polarization whose vibration direction is ± Y direction in the drawing) with respect to the polarization beam splitter 3 is After passing through the polarization beam splitter 3, the polarization component in the state where the polarization direction is rotated by 90 degrees after passing through the half-wave plate 4 arranged on the exit side (the vibration direction is ±
The linearly polarized light in the X direction) is incident on the second illumination lens.
【0018】照明用レンズ102を通過した直線偏光光
は、R光反射ダイクロイックミラー5RとB光反射ダイ
クロイックミラー5BをX型に組み合わせたクロスダイ
クロイックミラー5に入射する。ここで、R成分光はR
光反射ダイクロイックミラー5Rにて図中−X方向へ向
けて反射され、B成分光はB光反射ダイクロイックミラ
ー5Bにて図中+X方向へ向けて反射される。そして、
G成分光はR光反射ダイクロイックミラー5R及びB光
反射ダイクロイックミラー5Bを透過して図中−Z方向
へ進行する。The linearly polarized light that has passed through the illumination lens 102 is incident on a cross dichroic mirror 5 in which an R light reflection dichroic mirror 5R and a B light reflection dichroic mirror 5B are combined in an X type. Here, the R component light is R
The light reflection dichroic mirror 5R reflects in the -X direction in the figure, and the B component light is reflected in the B light reflection dichroic mirror 5B in the + X direction in the figure. And
The G component light passes through the R light reflection dichroic mirror 5R and the B light reflection dichroic mirror 5B and travels in the -Z direction in the figure.
【0019】クロスダイクロイックミラー5によって分
離されたR成分光、G成分光及びB成分光の光路におけ
る第2照明用レンズ102の後側焦点位置には、ロッド
インテグレータ2の射出面の像が、各色成分光ごとに形
成される。さて、各色成分光のうちG成分光の光路を示
す図2を参照して、G成分光について説明する。クロス
ダイクロイックミラー5を通過したG成分光は、第2照
明用レンズ102から光路長f2だけ離れた位置に、ロ
ッドインテグレータ2の射出面のG成分光による像を形
成する。この像からのG成分光は、折曲げミラー6Gに
て反射されて図中−Y方向に沿って進行する。その後、
G成分光は、レンズ103Gを通過した後に折曲げミラ
ー7Gにて反射されて、図中+Z方向に偏向されてレン
ズ104Gを通過する。ここで、レンズ103G及び1
04Gは、G光用リレー光学系を構成し、焦点距離f2
のレンズ103Gと焦点距離f1のレンズ104Gとが
間隔f1+f2となるように、すなわちレンズ103G
の後側焦点とレンズ104Gの前側焦点とが合致するよ
うに配置される。At the rear focal position of the second illumination lens 102 in the optical paths of the R component light, the G component light and the B component light separated by the cross dichroic mirror 5, the image of the exit surface of the rod integrator 2 is shown in each color. It is formed for each component light. Now, the G component light will be described with reference to FIG. 2 showing the optical path of the G component light of each color component light. The G component light that has passed through the cross dichroic mirror 5 forms an image of the G component light on the exit surface of the rod integrator 2 at a position separated from the second illumination lens 102 by the optical path length f2. The G component light from this image is reflected by the bending mirror 6G and travels along the -Y direction in the drawing. afterwards,
The G component light passes through the lens 103G, is then reflected by the folding mirror 7G, is deflected in the + Z direction in the drawing, and passes through the lens 104G. Here, the lenses 103G and 1
04G constitutes a relay optical system for G light and has a focal length f2.
Lens 103G and the lens 104G having the focal length f1 have a distance f1 + f2, that is, the lens 103G
The rear focal point and the front focal point of the lens 104G are arranged so as to coincide with each other.
【0020】このG光用リレー光学系からのG成分光
は、+Z方向に沿って進行し、色信号用ライトバルブと
してのG光用液晶ライトバルブ8Gに達する。このG光
用液晶ライトバルブ8Gは、G光用リレー光学系から間
隔f1だけ離れて配置されており、ここには、ロッドイ
ンテグレータ2の射出面のG成分光による像が形成され
る。The G component light from the G light relay optical system travels along the + Z direction and reaches the G light liquid crystal light valve 8G as a color signal light valve. The G light liquid crystal light valve 8G is arranged at a distance f1 from the G light relay optical system, and an image formed by the G component light on the exit surface of the rod integrator 2 is formed here.
【0021】図1に戻って、クロスダイクロイックミラ
ー5によって−X方向へ向けて反射されたR成分光は、
G成分光と同様に、第2照明用レンズ102から光路長
f2だけ離れた位置に、ロッドインテグレータ2の射出
面のR成分光による像を形成する。この像からのR成分
光は、折曲げミラー6Rにて反射されて図中−Y方向に
沿って進行する。その後、R成分光は、レンズ103R
を通過した後に折曲げミラー7Rにて反射されて、図中
+Z方向に偏向されてレンズ104Rを通過する。ここ
で、レンズ103R及び104Rは、R光用リレー光学
系を構成し、焦点距離f2のレンズ103Rと焦点距離
f1のレンズ104Rとが間隔f1+f2となるよう
に、すなわちレンズ103Rの後側焦点とレンズ104
Rの前側焦点とが合致するように配置される。Returning to FIG. 1, the R component light reflected in the -X direction by the cross dichroic mirror 5 is
Similar to the G component light, an image of the R component light on the exit surface of the rod integrator 2 is formed at a position away from the second illumination lens 102 by the optical path length f2. The R component light from this image is reflected by the bending mirror 6R and travels along the -Y direction in the figure. After that, the R component light is reflected by the lens 103R.
After passing through, the light is reflected by the bending mirror 7R, is deflected in the + Z direction in the figure, and passes through the lens 104R. Here, the lenses 103R and 104R form a relay optical system for R light, and the lens 103R having the focal length f2 and the lens 104R having the focal length f1 have a distance f1 + f2, that is, the rear focus and the lens of the lens 103R. 104
It is arranged so that the front focus of R matches.
【0022】このR光用リレー光学系からのR成分光
は、+X方向に沿って進行し、色信号用ライトバルブと
してのR光用液晶ライトバルブ8Rに達する。このR光
用液晶ライトバルブ8Rは、R光用リレー光学系から間
隔f1だけ離れて配置されており、ここには、ロッドイ
ンテグレータ2の射出面のR光成分による像が形成され
る。The R component light from the R light relay optical system travels along the + X direction and reaches the R light liquid crystal light valve 8R as a color signal light valve. The R light liquid crystal light valve 8R is arranged at a distance f1 from the R light relay optical system, and an image formed by the R light component on the exit surface of the rod integrator 2 is formed here.
【0023】また、クロスダイクロイックミラー5にて
反射されたB成分光は、G成分光と同様に、第2照明用
レンズ102から光路長f2だけ離れた位置に、ロッド
インテグレータ2の射出面のB成分光による像を形成す
る。この像からのB成分光は、折曲げミラー6Bにて反
射されて図中−Y方向に沿って進行する。その後、B成
分光は、レンズ103Bを通過した後に折曲げミラー7
Bにて反射されて、図中+Z方向に偏向されてレンズ1
04Bを通過する。ここで、レンズ103B及び104
Bは、B光用リレー光学系を構成し、焦点距離f2のレ
ンズ103Bと焦点距離f1のレンズ104Bとが間隔
f1+f2となるように、すなわちレンズ103Bの後
側焦点とレンズ104Bの前側焦点とが合致するように
配置される。The B component light reflected by the cross dichroic mirror 5 is, like the G component light, at the position B away from the second illuminating lens 102 by the optical path length f2. An image is formed by the component light. The B component light from this image is reflected by the bending mirror 6B and travels along the -Y direction in the figure. After that, the B component light passes through the lens 103B and then the bending mirror 7
It is reflected by B and is deflected in the + Z direction in the figure, and the lens 1
Pass 04B. Here, the lenses 103B and 104
B constitutes a relay optical system for B light, and the lens 103B having the focal length f2 and the lens 104B having the focal length f1 have an interval f1 + f2, that is, the rear focus of the lens 103B and the front focus of the lens 104B. Arranged to match.
【0024】このB光用リレー光学系からのB成分光
は、+X方向に沿って進行し、色信号用ライトバルブと
してのB光用液晶ライトバルブ8Bに達する。このB光
用液晶ライトバルブ8Bは、B光用リレー光学系から間
隔f1だけ離れて配置されており、ここには、ロッドイ
ンテグレータ2の射出面のB光成分による像が形成され
る。The B component light from the B light relay optical system travels along the + X direction and reaches the B light liquid crystal light valve 8B as a color signal light valve. The B-light liquid crystal light valve 8B is arranged at a distance f1 from the B-light relay optical system, and an image formed by the B-light component on the exit surface of the rod integrator 2 is formed here.
【0025】このように、各色用液晶ライトバルブ上に
は、均一な光強度分布を持つロッドインテグレータ2の
射出面の像が形成される。すなわち、各色用液晶ライト
バルブは、均一な面光源によってクリティカル照明され
る。また、実施の形態においては、照明用リレー光学系
101,102はロッドインテグレータ2の射出面の像
をf2/f1倍で形成し、各色用リレー光学系は、この
像をf1/f2倍で各液晶ライトバルブ上に再結像す
る。すなわち、各液晶ライトバルブ上には、ロッドイン
テグレータ2の射出面の等倍像を形成する。このよう
に、実施の形態においては、ロッドインテグレータ2の
射出面と各色用液晶ライトバルブとが共役な配置であ
り、その倍率関係も等倍であるため、角柱形状のロッド
インテグレータ2の射出面を各液晶ライトバルブの画像
表示面と同一サイズ・同一形状となるようにその縦横サ
イズを定めている。Thus, an image of the exit surface of the rod integrator 2 having a uniform light intensity distribution is formed on the liquid crystal light valve for each color. That is, the liquid crystal light valve for each color is critically illuminated by a uniform surface light source. Further, in the embodiment, the illumination relay optical systems 101 and 102 form an image of the exit surface of the rod integrator 2 at f2 / f1 times, and each color relay optical system produces this image at f1 / f2 times. Reimage on the liquid crystal light valve. That is, an equal-magnification image of the exit surface of the rod integrator 2 is formed on each liquid crystal light valve. As described above, in the embodiment, since the exit surface of the rod integrator 2 and the liquid crystal light valve for each color are arranged in a conjugate manner, and the magnification relationship is the same, the exit surface of the rod-shaped rod integrator 2 is The vertical and horizontal sizes are determined so that they have the same size and shape as the image display surface of each liquid crystal light valve.
【0026】なお、図1及び図2に示す実施の形態によ
る投射装置において、R光用リレー光学系のレンズ10
3Rと、G光用リレー光学系のレンズ103Gと、B光
用リレー光学系のレンズ103Bとは、焦点距離f2の
同一なレンズであり、R光用リレー光学系のレンズ10
4Rと、G光用リレー光学系のレンズ104Gと、B光
用リレー光学系のレンズ104Bとは、焦点距離f1の
同一なレンズである。また、色分離光学系であるクロス
ダイクロイックミラー5から各色用液晶ライトバルブ8
R,8B,8Gまでの光路長はそれぞれ実質的に同一で
ある。In the projection apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the lens 10 of the R optical relay optical system is used.
3R, the lens 103G of the G light relay optical system, and the lens 103B of the B light relay optical system have the same focal length f2.
4R, the lens 104G of the relay optical system for G light, and the lens 104B of the relay optical system for B light are the same lens having the focal length f1. Further, from the cross dichroic mirror 5 which is a color separation optical system to the liquid crystal light valve 8 for each color.
The optical path lengths up to R, 8B, and 8G are substantially the same.
【0027】ここで、これらの各色用液晶ライトバルブ
8R,8B,8Gについて説明する。各液晶ライトバル
ブは、液晶パネルをクロスニコルを構成する2枚の偏光
板にて挟み込んだ構造をなしており、この液晶パネル
は、光の入射側から順に、透明ガラス基板、該ガラス基
板上に形成された格子状の画素を選択スイッチングする
アクティブ非線形素子(例えばTFT)及びこれと結合
された画素を構成する電極、液晶層、対向電極及び透明
ガラス基板から構成されている。上記アクティブ素子が
各色ごとの色信号によって電極をスイッチングすると、
この電極と対向する対向電極間に電圧が印加され、この
電界によって液晶の分子が互いに平行かつ基板に対して
垂直に配列される。そのため入射側の偏光板からの偏光
はそのまま液晶パネルを通過し、クロスニコルを構成す
る射出側の偏光板に吸収される。ここで、アクティブ素
子によって選択されない箇所はねじれ構造を維持するこ
ととなり、この場合には、入射側の偏光板からの偏光
は、液晶のねじれに倣って偏光方向が90度変換されて
パネルから射出され、射出側の偏光板を通過する。この
ように、各液晶ライトバルブは、各色信号によりスイッ
チングされることにより、その上に各色信号に応じた画
像を形成する、すなわち各液晶ライトバルブを通過する
光に対して変調をかける。The liquid crystal light valves 8R, 8B and 8G for each color will be described. Each liquid crystal light valve has a structure in which a liquid crystal panel is sandwiched between two polarizing plates that form a crossed Nicols. The liquid crystal panel includes a transparent glass substrate, and a transparent glass substrate and a glass plate on the glass substrate in order from the light incident side. It is composed of an active non-linear element (for example, a TFT) that selectively switches the formed grid-like pixel, an electrode that is combined with the active non-linear element, a liquid crystal layer, a counter electrode, and a transparent glass substrate. When the active element switches the electrode by the color signal for each color,
A voltage is applied between the counter electrodes facing this electrode, and the electric field causes the molecules of the liquid crystal to be aligned parallel to each other and perpendicular to the substrate. Therefore, the polarized light from the incident side polarizing plate passes through the liquid crystal panel as it is, and is absorbed by the emitting side polarizing plate forming the crossed Nicols. Here, a twisted structure is maintained in a portion that is not selected by the active element, and in this case, the polarization direction of the polarized light from the incident side polarization plate is changed by 90 degrees in accordance with the twist of the liquid crystal and is emitted from the panel. And passes through the exit side polarizing plate. As described above, each liquid crystal light valve is switched by each color signal to form an image corresponding to each color signal thereon, that is, the light passing through each liquid crystal light valve is modulated.
【0028】さて、各色用液晶ライトバルブ8R,8
B,8Gの射出側には、R光反射ダイクロイック膜9R
とB光反射ダイクロイック膜9BとがX型になるように
4つの直角プリズムを組み合わせたクロスダイクロイッ
クプリズム9が設けられている。G光用液晶ライトバル
ブ8Gにより変調されたG成分光は、図中+Z方向へ向
けて進行し、R光反射ダイクロイック膜9RとB光反射
ダイクロイック膜9Bとを透過する。また、R光用液晶
ライトバルブ8Rにより変調されたR成分光は、図中+
X方向へ向けて進行し、R光反射ダイクロイック膜9R
にて+Z方向へ向けて反射され、B光用液晶ライトバル
ブ8Bにより変調されたB成分光は、図中−X方向へ向
けて進行し、B光反射ダイクロイック膜6Bにて+Z方
向へ向けて反射される。すなわち、クロスダイクロイッ
クミラー5によって、3方向(R成分光は+X方向、G
成分光は−Z方向、B成分光は−X方向)に分離された
各色成分光は、各液晶ライトバルブを通過した後、上記
3方向とは逆向き(R成分光は−X方向、G成分光は+
Z方向、B成分光は+X方向)にクロスダイクロイック
プリズム9に入射して、クロスダイクロイックミラー5
への入射方向(−Z方向)とは逆向き(+Z方向)でク
ロスダイクロイックプリズム9から各色成分光が合成さ
れて射出される。このとき、R光用液晶ライトバルブ8
RからのR成分光は±Y方向に振動する直線偏光光であ
り、B光用液晶ライトバルブ8BからのB成分光は±Y
方向に振動する直線偏光光であり、G光用液晶ライトバ
ルブ8GからのG成分光は±Y方向に振動する直線偏光
光である。このように、実施の形態では、偏光ビームス
プリッタ3とクロスダイクロイックミラー5との間に1
/2波長板4を設けているため、各色液晶ライトバルブ
からの直線偏光光をクロスダイクロイックプリズム9の
各ダイクロイック膜9R,9Bに対してS偏光とするこ
とができ、各ダイクロイック膜9R,9Bの分光特性を
良好にすることができる。Now, the liquid crystal light valves for each color 8R, 8
On the exit side of B and 8G, the R light reflection dichroic film 9R
A cross dichroic prism 9 in which four right angle prisms are combined is provided so that the B light reflection dichroic film 9B and the B light reflection dichroic film 9B are X-shaped. The G component light modulated by the G light liquid crystal light valve 8G travels in the + Z direction in the drawing and passes through the R light reflection dichroic film 9R and the B light reflection dichroic film 9B. The R component light modulated by the R light liquid crystal light valve 8R is +
Progressing in the X direction, R light reflection dichroic film 9R
The B component light reflected by the liquid crystal light valve 8B for B light in the + Z direction travels in the -X direction in the figure, and is directed in the + Z direction by the B light reflection dichroic film 6B. Is reflected. That is, by the cross dichroic mirror 5, three directions (R component light is + X direction, G
Each color component light separated into the component light in the -Z direction and the B component light in the -X direction passes through each liquid crystal light valve and then is in the opposite direction to the above three directions (R component light is in the -X direction, G direction). The component light is +
The Z component light and the B component light are incident on the cross dichroic prism 9 in the + X direction), and the cross dichroic mirror 5
The respective color component lights are combined and emitted from the cross dichroic prism 9 in the opposite direction (+ Z direction) to the incident direction (−Z direction). At this time, the R light liquid crystal light valve 8
The R component light from R is linearly polarized light vibrating in the ± Y directions, and the B component light from the B light liquid crystal light valve 8B is ± Y.
The linearly polarized light that vibrates in the directions, and the G component light from the liquid crystal light valve for G light 8G is the linearly polarized light that vibrates in the ± Y directions. As described above, in the embodiment, the distance between the polarization beam splitter 3 and the cross dichroic mirror 5 is 1
Since the / 2 wavelength plate 4 is provided, the linearly polarized light from the liquid crystal light valve of each color can be S-polarized with respect to the dichroic films 9R and 9B of the cross dichroic prism 9, and the dichroic films 9R and 9B of The spectral characteristics can be improved.
【0029】このクロスダイクロイックプリズム9の射
出側(+Z方向側)には、合成光用リレー光学系105
が設けられており、この合成用リレー光学系105を通
過した光は、+Z方向に沿って進行し、折曲げミラー1
0にて偏向されて+Y方向へ向けて進行し、各色用液晶
ライトバルブ8R,8B,8Gの像を同じ位置に形成す
る、すなわち合成用リレー光学系によって、各色用液晶
ライトバルブ8R,8B,8Gの合成像Iが形成され
る。この合成用リレー光学系105は、例えば図2に示
すように、焦点距離f3のレンズ105‘と焦点距離f
4のレンズ105“とを間隔f3+f4で配置したもの
を用いることができる。On the exit side (+ Z direction side) of the cross dichroic prism 9, the combined light relay optical system 105 is provided.
Is provided, and the light that has passed through the synthesizing relay optical system 105 travels in the + Z direction, and the bending mirror 1
It is deflected at 0 and travels in the + Y direction to form the images of the liquid crystal light valves 8R, 8B, 8G for each color at the same position, that is, the liquid crystal light valves 8R, 8B for each color are combined by the combining relay optical system. An 8G composite image I is formed. The combining relay optical system 105 includes a lens 105 ′ having a focal length f3 and a focal length f, as shown in FIG.
It is possible to use the lens 105 ″ of No. 4 and the lens 105 ″ arranged at an interval of f3 + f4.
【0030】さて、偏光ビームスプリッタ3にて反射さ
れた第2偏光成分(振動方向が図中±X方向の直線偏
光)は、図中−Y方向に沿って進行し、焦点距離f2の
第3照明用レンズ106を通過した後、折曲げミラー1
2にて図中+Z方向へ向けて反射される。ここで、第3
照明用レンズ106は、第1照明用レンズ101との光
路長がf1+f2となるように、すなわち第1照明用レ
ンズ101の後側焦点位置と第3照明用レンズ106の
前側焦点位置とが合致するように配置されている。そし
て、第3照明用レンズ106の後側焦点位置には、輝度
信号用ライトバルブ13が配置されている。ここで、輝
度信号用ライトバルブ13にロッドインテグレータ2の
射出端の像を形成する輝度信号用リレー光学系は、前群
としての照明用リレー光学系の第1照明レンズ101
と、後群としての第3照明レンズ106とから構成され
ている。The second polarized component reflected by the polarization beam splitter 3 (linearly polarized light whose vibration direction is ± X direction in the figure) proceeds along the -Y direction in the figure and has the third focal length f2. After passing through the illumination lens 106, the folding mirror 1
At 2, the light is reflected in the + Z direction in the figure. Here, the third
The illumination lens 106 has an optical path length of f1 + f2 with the first illumination lens 101, that is, the rear focus position of the first illumination lens 101 and the front focus position of the third illumination lens 106 match. Are arranged as follows. The light valve 13 for luminance signal is arranged at the rear focal position of the third illuminating lens 106. Here, the brightness signal relay optical system that forms an image of the exit end of the rod integrator 2 on the brightness signal light valve 13 is the first illumination lens 101 of the illumination relay optical system as the front group.
And a third illumination lens 106 as a rear group.
【0031】ここで、輝度信号用ライトバルブ13にロ
ッドインテグレータ2の像を形成する輝度信号用リレー
光学系は、前群としての照明用リレー光学系の第1照明
レンズ101と、後群としての輝度信号用リレー光学系
の第3照明レンズ106とから構成されており、照明用
リレー光学系と輝度信号用リレー光学系とで第1照明レ
ンズ101を共用している。ここで、第2の実施の形態
に係る投射装置では、照明用リレー光学系の第2照明レ
ンズ102と輝度信号用リレー光学系の第3照明レンズ
106とは、同一なレンズを用いている。Here, the brightness signal relay optical system for forming the image of the rod integrator 2 on the brightness signal light valve 13 is the first illumination lens 101 of the illumination relay optical system as the front group and the rear group as the rear group. The third illumination lens 106 of the luminance signal relay optical system is used, and the first illumination lens 101 is shared by the illumination relay optical system and the luminance signal relay optical system. Here, in the projection apparatus according to the second embodiment, the same lens is used for the second illumination lens 102 of the illumination relay optical system and the third illumination lens 106 of the luminance signal relay optical system.
【0032】この輝度信号用ライトバルブ13は、構造
的には上述の色信号用ライトバルブ8R,8B,8Gと
同様であるが、その大きさが色信号用ライトバルブ8
R,8B,8Gよりも大きく、かつ画素の数も多くなる
ように構成されている。上記のリレー光学系101,1
06によって、輝度信号用ライトバルブ13上には、ロ
ッドインテグレータ2の射出面の拡大像が形成される。
このとき、輝度信号用ライトバルブ13上の拡大像の倍
率は、f2/f1倍で与えられる。従って、第1乃至第
3照明用レンズの焦点距離並びに各色用リレー光学系の
レンズの焦点距離f1,f2は、輝度信号用ライトバル
ブ13と各色用液晶ライトバルブ8R,8B,9Gとの
大きさの比によって定めれば良い。The brightness signal light valve 13 is structurally similar to the color signal light valves 8R, 8B, and 8G described above, but the size thereof is different from that of the color signal light valve 8.
It is configured to be larger than R, 8B, and 8G and have a large number of pixels. The above relay optical system 101, 1
Due to 06, an enlarged image of the exit surface of the rod integrator 2 is formed on the brightness signal light valve 13.
At this time, the magnification of the magnified image on the luminance signal light valve 13 is given by f2 / f1. Therefore, the focal lengths of the first to third illumination lenses and the focal lengths f1 and f2 of the lenses of each color relay optical system are the same as those of the brightness signal light valve 13 and the liquid crystal light valves 8R, 8B and 9G for each color. It may be determined by the ratio of.
【0033】輝度信号用ライトバルブ13の射出側(+
Z方向側)には、合成光学系としての偏光ビームスプリ
ッタ14が配置されている。輝度信号用ライトバルブ1
3から射出される光は、図中±Y方向の振動方向を持つ
直線偏光光であり、偏光ビームスプリッタ13に対して
P偏光であるため、この光は偏光ビームスプリッタ13
を透過して、その射出側に位置する投射レンズ107へ
入射する。Luminance signal light valve 13 exit side (+
On the Z direction side), a polarization beam splitter 14 as a combining optical system is arranged. Luminance signal light valve 1
The light emitted from 3 is linearly polarized light having a vibration direction of ± Y directions in the figure, and is P-polarized with respect to the polarization beam splitter 13. Therefore, this light is the polarization beam splitter 13
Through the projection lens 107 and enters the projection lens 107 located on the exit side.
【0034】一方、合成用リレー光学系105によって
形成された合成像Iからは、図中±Z方向の振動方向を
持つ直線偏光光が+Y方向に沿って進行する。この直線
偏光光は、1/2波長板11を通過して偏光方向が90
度回転して±X方向となり、偏光ビームスプリッタ13
へ入射する。この光は、偏光ビームスプリッタ13に対
してS偏光となるため、ここで反射されて図中+Z方向
に沿って進行し、投射レンズ107へ入射する。ここ
で、輝度信号用ライトバルブ13と合成像Iとは投射レ
ンズ107に関して互いに共役な位置にある。On the other hand, from the combined image I formed by the combining relay optical system 105, linearly polarized light having a vibration direction of ± Z directions in the figure advances along the + Y direction. This linearly polarized light passes through the half-wave plate 11 and has a polarization direction of 90 degrees.
After rotating by ± degrees, the polarization beam splitter 13
Incident on. Since this light becomes S-polarized light with respect to the polarization beam splitter 13, it is reflected here, travels along the + Z direction in the drawing, and enters the projection lens 107. Here, the light valve 13 for the luminance signal and the composite image I are at positions conjugate with each other with respect to the projection lens 107.
【0035】この投射レンズ107は、図示なき開口絞
りを有し、この開口絞りよりも偏光ビームスプリッタ1
3側に位置するレンズ群の後側焦点(開口絞り側を後側
とする)位置に開口絞りを配置する構成である。この開
口絞りによって投射装置の光学系の主光線が定まり、偏
光ビームスプリッタ13と投射レンズ107との間にお
いて主光線が光軸と平行になる。すなわち、この投射レ
ンズ系107は、偏光ビームスプリッタ13側にテレセ
ントリックな光学系である。The projection lens 107 has an aperture stop (not shown), and the polarization beam splitter 1 has a larger aperture than the aperture stop.
In this configuration, the aperture stop is arranged at the rear focal point of the lens unit located on the third side (the aperture stop side is the rear side). This aperture stop determines the principal ray of the optical system of the projection device, and the principal ray becomes parallel to the optical axis between the polarization beam splitter 13 and the projection lens 107. That is, the projection lens system 107 is an optical system that is telecentric on the polarization beam splitter 13 side.
【0036】図2に示すように、実施の形態に係る投射
装置では、ロッドインテグレータ2の射出面と照明用レ
ンズ101との間の光路、照明用レンズ102とG光用
リレーレンズのレンズ103Gとの間の光路、G光用リ
レーレンズのレンズ104Gと合成用リレー光学系のレ
ンズ105‘との間の光路、合成用リレー光学系のレン
ズ105“と投射レンズ107との間の光路及び第3照
明レンズ106と投射レンズ107との間の光路におい
て、投射レンズ系105の開口絞りによって決定される
主光線が光軸と平行になる。As shown in FIG. 2, in the projection apparatus according to the embodiment, the optical path between the exit surface of the rod integrator 2 and the illuminating lens 101, the illuminating lens 102 and the G light relay lens 103G are provided. Between the lens 104G of the G light relay lens and the lens 105 'of the combining relay optical system, the optical path between the lens 105 "of the combining relay optical system and the projection lens 107, and the third lens. In the optical path between the illumination lens 106 and the projection lens 107, the chief ray determined by the aperture stop of the projection lens system 105 becomes parallel to the optical axis.
【0037】また、図2では図示していないが、照明用
レンズ102とR光用リレーレンズのレンズ103Rと
の間の光路、R光用リレーレンズのレンズ104Rと合
成用リレー光学系のレンズ105’との間の光路、照明
用レンズ102とB光用リレーレンズのレンズ103B
との間の光路及びB光用リレーレンズのレンズ104B
と合成用リレー光学系のレンズ105‘との間の光路に
おいても、投射レンズ系107の開口絞りによって決定
される主光線が光軸と平行になる。言い換えると、照明
用リレー光学系101,102、照明用リレー光学系1
01,106、R光用リレー光学系103G,104
G、B光用リレー光学系103B,104B、G光用リ
レー光学系103G,104G及び合成用リレー光学系
が両側テレセントリック光学系である。Although not shown in FIG. 2, the optical path between the illumination lens 102 and the R light relay lens 103R, the R light relay lens 104R, and the combining relay optical system lens 105 are provided. , The optical path between the lens and the illumination lens 102 and the B light relay lens 103B
Optical path between and and lens 104B of relay lens for B light
Also in the optical path between the lens and the lens 105 ′ of the combining relay optical system, the chief ray determined by the aperture stop of the projection lens system 107 becomes parallel to the optical axis. In other words, the illumination relay optical systems 101 and 102, the illumination relay optical system 1
01, 106, R optical relay optical system 103G, 104
The G and B light relay optical systems 103B and 104B, the G light relay optical systems 103G and 104G, and the combining relay optical system are double-sided telecentric optical systems.
【0038】また、実施の形態に係る投射装置において
は、第1照明レンズ101と第2照明レンズ102との
間、言い換えると第1照明レンズ101と第3照明レン
ズ106との間における主光線は、偏光分離光学系とし
ての偏光ビームスプリッタ3の位置で光軸と交差してい
る。このように、投射レンズの開口絞りの径によって定
まる軸外光束は、何れの物体高(入射光束の主光線と光
軸との光軸垂直方向の距離)であっても、主光線が光軸
と交差する位置においては同じ領域を通過する。すなわ
ち、主光線が光軸と交差する位置では、そこを通過する
全光束の径が最も小さくなる。従って、実施の形態に係
る投射装置においては、この位置に偏光ビームスプリッ
タ3を配置しているため、該偏光ビームスプリッタ3の
サイズを最も小さくすることができる。Further, in the projection apparatus according to the embodiment, the chief ray between the first illumination lens 101 and the second illumination lens 102, in other words, between the first illumination lens 101 and the third illumination lens 106 is , Intersects the optical axis at the position of the polarization beam splitter 3 as the polarization separation optical system. As described above, the off-axis light flux determined by the diameter of the aperture stop of the projection lens has a principal ray that is the optical axis at any object height (the distance between the principal ray of the incident light flux and the optical axis in the direction perpendicular to the optical axis). It passes through the same area at the position intersecting with. That is, at the position where the chief ray intersects the optical axis, the diameter of the total luminous flux passing therethrough becomes the smallest. Therefore, in the projection device according to the embodiment, since the polarization beam splitter 3 is arranged at this position, the size of the polarization beam splitter 3 can be minimized.
【0039】また、ダイクロイックミラーやダイクロイ
ックプリズムのような多層膜フィルターにおいては、そ
の分光特性に角度依存性がある。そのため、投射レンズ
によって決定される主光線の多層膜フィルターに対する
入射角が、多層膜フィルターのどの位置においても一定
でない場合には、多層膜フィルターの分光特性が各主光
線ごとに異なり、スクリーン上においてカラーシェーデ
ィングを引き起こす恐れがある。このため、色分解光学
系、色合成光学系及び合成光学系は、主光線が光軸と平
行な位置、すなわち主光線がテレセントリック性を維持
している位置に設けられることが好ましい。また、液晶
ライトバルブにも角度依存性があるため、液晶ライトバ
ルブに対する主光線の入射角が場所によって異なると、
これに起因して投射像のコントラストにムラが発生する
恐れがあるため、液晶ライトバルブも主光線がテレセン
トリック性を維持している位置に設けることが好まし
い。In a multi-layer film filter such as a dichroic mirror or a dichroic prism, its spectral characteristic has an angle dependence. Therefore, if the incident angle of the chief ray on the multilayer filter determined by the projection lens is not constant at any position of the multilayer filter, the spectral characteristics of the multilayer filter will differ for each chief ray and May cause color shading. Therefore, it is preferable that the color separation optical system, the color combining optical system, and the combining optical system are provided at positions where the principal rays are parallel to the optical axis, that is, positions where the principal rays maintain telecentricity. In addition, since the liquid crystal light valve also has angle dependence, if the incident angle of the chief ray on the liquid crystal light valve differs depending on the location,
Due to this, the contrast of the projected image may be uneven, and therefore, the liquid crystal light valve is also preferably provided at a position where the chief ray maintains the telecentricity.
【0040】従って、実施の形態に係る投射装置におい
ては、スクリーン上でのカラーシェーディング及び投射
像のコントラストムラを抑制するために、色分解光学系
としてのクロスダイクロイックミラー5、色合成光学系
としてのクロスダイクロイックプリズム9、色信号用液
晶ライトバルブ8R,8G,8B及び輝度信号用ライト
バルブを主光線がテレセントリック性を維持している位
置に設ける構成とし、スクリーン上でのカラーシェーデ
ィング及び投射像のコントラストムラへの影響が少ない
偏光ビームスプリッタ3を主光線が光軸と交差する位置
に配置して、この偏光ビームスプリッタ3自体をコンパ
クト化し、低コスト化を図っている。Therefore, in the projection apparatus according to the embodiment, in order to suppress color shading on the screen and unevenness of the contrast of the projected image, the cross dichroic mirror 5 as the color separation optical system and the color combination optical system are used. The cross dichroic prism 9, the color signal liquid crystal light valves 8R, 8G, and 8B and the brightness signal light valve are provided at positions where the principal rays maintain telecentricity, and color shading on the screen and the contrast of the projected image. The polarization beam splitter 3 which has less influence on the unevenness is arranged at a position where the principal ray intersects the optical axis, and the polarization beam splitter 3 itself is made compact to reduce the cost.
【0041】この構成により、優れた画質で高輝度のフ
ルカラー像を投射でき、低コスト化を達成することがで
きる。また、図1及び図2に示す実施の形態に係る投射
装置では、照明用リレー光学系の第1照明レンズ101
と各色用リレー光学系のレンズ104R,104G,1
04Bとを焦点距離f1の同一種のレンズで構成し、照
明用リレー光学系の第2照明レンズ102、輝度信号用
リレー光学系の第3照明レンズ106及び各色用リレー
レンズのレンズ103R,103G,103Bを焦点距
離f2の同一種のレンズで構成している。このように、
照明用リレー光学系、輝度信号用リレー光学系及び各色
用リレー光学系を構成するレンズの共通化を図っている
ため、コストの低減が可能となっている。With this configuration, it is possible to project a full-color image with excellent image quality and high brightness, and to achieve cost reduction. In the projection device according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the first illumination lens 101 of the illumination relay optical system is used.
And lenses 104R, 104G, 1 of the relay optical system for each color
04B and the same type of lens having the focal length f1 and the second illumination lens 102 of the relay optical system for illumination, the third illumination lens 106 of the relay optical system for luminance signals, and the lenses 103R, 103G of the relay lenses for each color, 103B is composed of the same type of lens having a focal length f2. in this way,
Since the lenses constituting the illumination relay optical system, the luminance signal relay optical system, and the relay optical system for each color are shared, the cost can be reduced.
【0042】なお、実施の形態においては、図示なきス
クリーン上で各色用液晶ライトバルブの像及び輝度信号
用液晶ライトバルブの像が合成された状態で形成される
が、スクリーン上での像の方向が各色成分光ごとにそろ
うように各色用液晶ライトバルブ及び輝度信号用液晶ラ
イトバルブをドライブすることは言うまでもない。な
お、図1及び図2に示した実施の形態に係る投射装置で
は、合成用リレー光学系105を2つのレンズ群からな
るものとして説明したが、その代わりに、例えばクロス
ダイクロイックプリズム9の射出側近傍(+Z方向側)
に配置されるフィールドレンズと、合成像近傍に配置さ
れるフィールドレンズと、これら2つのフィールドレン
ズの間に配置される正屈折力のレンズ群とから構成して
も良い。また、図1及び図2の例では、合成像Iと偏光
ビームスプリッタ14との間の光路中に1/2波長板1
1を配置しているが、その代わりに合成像Iと折曲げミ
ラー10との間の光路中に配置しても良い。このように
1/2波長板11は色合成光学系としてのダイクロイッ
クプリズム9と合成光学系としての偏光ビームスプリッ
タ14との間の光路中に配置されていれば良い。また、
1/2波長板4,11としては、シートタイプの1/2
波長板を用いることもでき、この場合には、偏光ビーム
スプリッタ3,14及びダイクロイックプリズム9など
のプリズム部材の表面上に設ければ良い。In the embodiment, the image of the liquid crystal light valve for each color and the image of the liquid crystal light valve for the brightness signal are formed on a screen (not shown), but the direction of the image on the screen is formed. Needless to say, the liquid crystal light valve for each color and the liquid crystal light valve for luminance signal are driven so as to be aligned with each color component light. In the projection device according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the synthesizing relay optical system 105 has been described as consisting of two lens groups, but instead, for example, the exit side of the cross dichroic prism 9 is used. Near (+ Z direction side)
It is also possible to include a field lens disposed in the above position, a field lens disposed in the vicinity of the composite image, and a lens group having a positive refractive power disposed between these two field lenses. Further, in the example of FIGS. 1 and 2, the half-wave plate 1 is provided in the optical path between the composite image I and the polarization beam splitter 14.
Although 1 is arranged, it may be arranged in the optical path between the composite image I and the bending mirror 10 instead. In this way, the half-wave plate 11 may be arranged in the optical path between the dichroic prism 9 as the color combining optical system and the polarization beam splitter 14 as the combining optical system. Also,
Half-wave plates 4 and 11 are half of the sheet type
A wave plate may be used, and in this case, it may be provided on the surfaces of the prism members such as the polarization beam splitters 3 and 14 and the dichroic prism 9.
【0043】また、図1及び図2の例では、第1及び第
2照明用レンズ101,102によって照明用リレー光
学系を構成しているが、その代わりに、2つのフィール
ドレンズで挟まれた正屈折力のレンズ群で構成しても良
い。この場合、偏光ビームスプリッタ3をクロスダイク
ロイックミラー5側のフィールドレンズと正屈折力のレ
ンズ群との間に配置するときには、偏光ビームスプリッ
タ3及び14間の光路中に上記フィールドレンズと同じ
ものを配置する。また、偏光ビームスプリッタ13を正
屈折力のレンズ群とロッドインテグレータ2との間の光
路中に配置するときには、偏光ビームスプリッタ3及び
14間の光路中に、上記正屈折力のレンズ群並びに上記
フィールドレンズと同じものを配置すれば良い。この配
置においても、偏光ビームスプリッタ3を主光線が光軸
と交差する位置に配置することはいうまでもない。In the example of FIGS. 1 and 2, the first and second illumination lenses 101 and 102 form an illumination relay optical system, but instead, they are sandwiched by two field lenses. You may comprise with the lens group of positive refracting power. In this case, when the polarization beam splitter 3 is arranged between the field lens on the cross dichroic mirror 5 side and the lens group having a positive refracting power, the same field lens as the above field lens is arranged in the optical path between the polarization beam splitters 3 and 14. To do. Further, when the polarization beam splitter 13 is arranged in the optical path between the positive refractive power lens group and the rod integrator 2, the positive refractive power lens group and the field are provided in the optical path between the polarization beam splitters 3 and 14. The same thing as the lens may be arranged. Even in this arrangement, it goes without saying that the polarization beam splitter 3 is arranged at a position where the principal ray intersects the optical axis.
【0044】また、上述の実施の形態では、ロッドイン
テグレータを用いたが、その代わりに、フライアイレン
ズを適用しても良い。さらに、光源としてランプと楕円
鏡とを用いる代わりに、ランプと放物面鏡、球面鏡とを
用いることもできる。なお、図1及び図2に示す実施の
形態では、投射レンズ系の開口絞りによって主光線を定
めているが、その代わりに/それに加えて、投射レンズ
の開口絞り相当位置と共役な位置に開口絞りを設けても
良いことは言うまでもない。例えば、第1照明レンズ1
01と偏光ビームスプリッタ3との間、各色用リレー光
学系のレンズ103R,103G,103Bと折曲げミ
ラー7R,7G,7Bとの間及び/又は合成用リレー光
学系中における投射レンズ系107の開口絞り相当位置
と共役な位置に設ければ良い。このような投射レンズ系
以外に設けられた開口絞りにより、投射装置の光学系に
おける内面反射光や散乱光を除去することができ、投射
像のコントラスト向上や液晶ライトバルブの加熱防止を
図ることができる。Although the rod integrator is used in the above embodiment, a fly-eye lens may be applied instead. Further, instead of using the lamp and the elliptical mirror as the light source, the lamp, the parabolic mirror, and the spherical mirror can be used. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the chief ray is determined by the aperture stop of the projection lens system, but instead of / in addition to that, an aperture is formed at a position conjugate with the position equivalent to the aperture stop of the projection lens. It goes without saying that a diaphragm may be provided. For example, the first illumination lens 1
01 and the polarization beam splitter 3, between the lenses 103R, 103G and 103B of the relay optical system for each color and the bending mirrors 7R, 7G and 7B, and / or the aperture of the projection lens system 107 in the combining relay optical system. It may be provided at a position conjugate with the diaphragm equivalent position. By using an aperture stop provided in addition to such a projection lens system, it is possible to remove the internal reflected light and scattered light in the optical system of the projection device, improve the contrast of the projected image and prevent heating of the liquid crystal light valve. it can.
【0045】また、実施の形態において、ロッドインテ
グレータ2の射出面と共役な位置に視野絞りを配置して
も良い。このような視野絞りを設けることによっても、
投射装置の光学系における内面反射光や散乱光を除去す
ることができ、投射像のコントラスト向上や液晶ライト
バルブの加熱防止を図ることができる。このように、本
発明は上述の実施の形態には限られず種々の形態を取り
得る。Further, in the embodiment, the field stop may be arranged at a position conjugate with the exit surface of the rod integrator 2. By providing such a field diaphragm,
It is possible to remove the internal reflected light and scattered light in the optical system of the projection device, improve the contrast of the projected image, and prevent heating of the liquid crystal light valve. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can take various forms.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る投射装置を示
す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a projection device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施の形態に係る投射装置の光路図であ
る。FIG. 2 is an optical path diagram of the projection device according to the first embodiment.
【図3】従来の投射装置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a conventional projection device.
【図4】従来の投射装置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional projection device.
1 光源 2 ロッドインテグレータ 3 偏光ビームスプリッタ 4 1/2波長板 5 クロスダイクロイックミラー 5R R光反射ダイクロイックミラー 5B B光反射ダイクロイックミラー 8R、8B、8G 色信号用ライトバルブ 9 色合成用ダイクロイックプリズム 13 輝度信号用ライトバルブ 14 偏光ビームスプリッタ 105 合成用リレーレンズ 107 投射レンズ系 1 Light Source 2 Rod Integrator 3 Polarizing Beam Splitter 4 1/2 Wave Plate 5 Cross Dichroic Mirror 5RR R Light Reflecting Dichroic Mirror 5B B Light Reflecting Dichroic Mirror 8R, 8B, 8G Light Valve for Color Signal 9 Dichroic Prism for Color Synthesis 13 Luminance Signal Light valve 14 Polarization beam splitter 105 Synthetic relay lens 107 Projection lens system
Claims (7)
光分離する偏光分離光学系と、該第1偏光を色分離する
色分離光学系と、該色分離光学系によって色分離された
光が導かれる位置に設けられた複数の色信号用ライトバ
ルブと、該複数の色信号用ライトバルブによって変調さ
れた光を合成する色合成光学系と、前記第2偏光が導か
れる位置に設けられた輝度信号用ライトバルブと、前記
色合成光学系からの光と前記輝度信号用ライトバルブか
らの光とを合成する合成光学系と、該合成光学系からの
光を投射する投射レンズとを備え、 前記投射レンズは開口絞りを有し、 前記偏光分離光学系は、前記投射レンズの開口絞りによ
って定まる主光線が光軸と交わる位置に配置されること
を特徴とする投射装置。1. A polarization splitting optical system for splitting light from a light source into first polarized light and second polarized light, a color splitting optical system for color splitting the first polarized light, and color splitting by the color splitting optical system. A plurality of color signal light valves provided at a position where the modulated light is guided, a color combining optical system that combines the light modulated by the plurality of color signal light valves, and a position where the second polarized light is guided. A light valve for luminance signal, a combining optical system for combining light from the color combining optical system and light from the light valve for brightness signal, and a projection lens for projecting light from the combining optical system. And the projection lens has an aperture stop, and the polarization separation optical system is arranged at a position where a chief ray defined by the aperture stop of the projection lens intersects the optical axis.
は、前記主光線がテレセントリック性を維持している位
置に設けられることを特徴とする請求項1記載の投射装
置。2. The projection apparatus according to claim 1, wherein the color separation optical system and the color combination optical system are provided at positions where the chief ray maintains telecentricity.
トリック性を維持している位置に設けられることを特徴
とする請求項1または2記載の投射装置。3. The projection apparatus according to claim 1, wherein the combining optical system is provided at a position where the chief ray maintains telecentricity.
インテグレータと、前群と後群とを有し前記インテグレ
ータからの光を前記色分離光学系へ導く照明用リレー光
学系が設けられ、 前記偏光分離光学系は、前記前群と前記後群との間の光
路中に配置されることを特徴とする請求項1乃至3の何
れか一項記載の投射装置。4. Between the light source and the color separation optical system,
An integrator, a relay optical system for illumination that guides the light from the integrator to the color separation optical system having a front group and a rear group are provided, and the polarization separation optical system includes the front group and the rear group. The projection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the projection device is arranged in an optical path between them.
イトバルブとの間には、前記色分離光学系からの光を前
記複数の色信号用ライトバルブへ導く色信号用リレー光
学系が設けられ、 前記偏光分離光学系と前記輝度信号用ライトバルブとの
間には、前記偏光分離光学系からの光を前記輝度信号用
ライトバルブへ導くための輝度信号用リレー光学系の後
群が設けられ、 該輝度信号用リレー光学系の前群は、前記照明用リレー
光学系の前群であることを特徴とする請求項4記載の投
射装置。5. A color signal relay optical system for guiding light from the color separation optical system to the plurality of color signal light valves between the color separation optical system and the plurality of color signal light valves. Is provided between the polarization separation optical system and the brightness signal light valve, and a rear group of brightness signal relay optical system for guiding the light from the polarization separation optical system to the brightness signal light valve. 5. The projection apparatus according to claim 4, wherein the front group of the relay optical system for luminance signal is the front group of the relay optical system for illumination.
かつ該面光源の像側にテレセントリックな光学系であ
り、 前記色信号用リレー光学系は、前記面光源の2次像を前
記複数の色信号用ライトバルブ上に形成し、かつ該2次
像側にテレセントリックな光学系であり、 前記輝度信号用リレー光学系は、前記面光源の像を前記
輝度信号用ライトバルブ上に形成し、かつ該面光源側に
テレセントリックな光学系であることを特徴とする請求
項5記載の投射装置。6. The integrator forms a surface light source, the illumination relay optical system forms an image of the surface light source,
And an optical system telecentric on the image side of the surface light source, wherein the color signal relay optical system forms a secondary image of the surface light source on the plurality of color signal light valves, and Is a telecentric optical system on the side, the luminance signal relay optical system is an optical system that forms an image of the surface light source on the luminance signal light valve, and is a telecentric optical system on the surface light source side. The projection device according to claim 5.
用ライトバルブとG光用ライトバルブとB光用ライトバ
ルブとからなり、 前記色信号用リレー光学系は、前記色分解光学系からの
R成分光を前記R光用ライトバルブへ導くR光用リレー
光学系と、前記色分解光学系からのG成分光を前記G光
用ライトバルブへ導くG光用リレー光学系と、前記色分
解光学系からのB成分光を前記B光用ライトバルブへ導
くB光用リレー光学系とを有することを特徴とする請求
項1乃至6の何れか一項記載の投射装置。7. The color signal light valves include an R light light valve, a G light light valve and a B light light valve, and the color signal relay optical system is the color separation optical system. An R-light relay optical system that guides the R-component light from the R-light to the R-light light valve, a G-light relay optical system that guides the G-component light from the color separation optical system to the G-light light valve, 7. The projection device according to claim 1, further comprising a B-light relay optical system that guides B-component light from the color separation optical system to the B-light light valve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016745A JPH09211384A (en) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | Projection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016745A JPH09211384A (en) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | Projection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09211384A true JPH09211384A (en) | 1997-08-15 |
Family
ID=11924816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8016745A Pending JPH09211384A (en) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | Projection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09211384A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005516249A (en) * | 2002-01-07 | 2005-06-02 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Color component aperture stop in a projection display device |
| JP2007279627A (en) * | 2006-04-12 | 2007-10-25 | Seiko Epson Corp | projector |
-
1996
- 1996-02-01 JP JP8016745A patent/JPH09211384A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005516249A (en) * | 2002-01-07 | 2005-06-02 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Color component aperture stop in a projection display device |
| JP2007279627A (en) * | 2006-04-12 | 2007-10-25 | Seiko Epson Corp | projector |
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