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JP2009063893A - Projector, optical element, and light modulation device - Google Patents

Projector, optical element, and light modulation device Download PDF

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JP2009063893A
JP2009063893A JP2007232830A JP2007232830A JP2009063893A JP 2009063893 A JP2009063893 A JP 2009063893A JP 2007232830 A JP2007232830 A JP 2007232830A JP 2007232830 A JP2007232830 A JP 2007232830A JP 2009063893 A JP2009063893 A JP 2009063893A
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JP
Japan
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light
lens
incident
cylindrical lens
pixels
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007232830A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Ariga
進 有賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】小型、かつ、照明効率を向上させることが可能なプロジェクタ、光学素子及び光変調装置を提供すること。
【解決手段】複数種の色光を含む光を射出する光源と、該光源から射出された光を複数種の色光ごとに分離する色分離手段と、該色分離手段により色分離された光を変調する複数の画素31をアレイ状に有し、色光ごとに設けられた複数の光変調手段30と、色分離手段と複数の光変調手段30の各々との間のそれぞれの光路上に配置され、入射した光を複数の画素31の配列方向である第一の方向に集光して画素31に入射させる第1シリンドリカルレンズ34と、入射した光を第一の方向に略直交する第二の方向に集光して画素31に入射させる第2シリンドリカルレンズ35とがそれぞれアレイ状に配列されてなるマイクロレンズアレイ33と、光変調手段30により変調された光を投射する投射手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図4
The present invention provides a projector, an optical element, and a light modulation device that are small in size and can improve illumination efficiency.
A light source that emits light including a plurality of types of color light, a color separation unit that separates light emitted from the light source into a plurality of types of color light, and a light that is color-separated by the color separation unit is modulated. A plurality of pixels 31 arranged in an array, arranged on each optical path between the plurality of light modulation means 30 provided for each color light, and between each of the color separation means and the plurality of light modulation means 30; A first cylindrical lens 34 that condenses incident light in a first direction that is an arrangement direction of the plurality of pixels 31 and enters the pixel 31, and a second direction that is substantially orthogonal to the first direction. A microlens array 33 in which second cylindrical lenses 35 that are focused on and incident on the pixels 31 are arranged in an array, and a projection unit that projects the light modulated by the light modulation unit 30. Features.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、プロジェクタ、光学素子及び光変調装置に関する。   The present invention relates to a projector, an optical element, and a light modulation device.

液晶プロジェクタとして、3枚の液晶パネルを使用する3板式の液晶プロジェクタが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この特許文献1に記載の投射型液晶表示装置は、赤色光、緑色光、青色光を含んだ光源と、光源から射出された白色光を赤色光、緑色光、青色光に分離するダイクロイックミラーと、各色光を変調する液晶パネルと、液晶パネルにより変調された光を合成するクロスプリズムとを備えている。
また、液晶パネルの前段側にはマイクロレンズアレイが配置されている。このマイクロレンズアレイは、入射側に凸形状のレンズ面と射出側に凸形状のレンズ面とを有しており、1ドットにつき光軸方向に2つのレンズ面が配置されるように構成されている。そして、2つのレンズ面により、入射した光を液晶パネルの各画素に集光させている。
このとき、Fno.(Fナンバー)を小さくするために、マイクロレンズアレイの焦点距離を短くした場合、マイクロレンズアレイが2つのレンズ面を有しているため、液晶パネルのブラックマトリクスにおける光のケラレの量を低減させるように、集光させることができる。ここで、Fno.はレンズの焦点距離をレンズの有効口径により割ることによって得られる値で、Fno.が小さいほどレンズによって照明される光は明るくなる。
特開2002−148603号公報
As a liquid crystal projector, a three-plate type liquid crystal projector using three liquid crystal panels is known (see, for example, Patent Document 1).
The projection-type liquid crystal display device described in Patent Document 1 includes a light source including red light, green light, and blue light, and a dichroic mirror that separates white light emitted from the light source into red light, green light, and blue light. And a liquid crystal panel that modulates light of each color and a cross prism that combines light modulated by the liquid crystal panel.
A microlens array is arranged on the front side of the liquid crystal panel. This microlens array has a convex lens surface on the incident side and a convex lens surface on the exit side, and is configured so that two lens surfaces are arranged in the optical axis direction for each dot. Yes. The incident light is condensed on each pixel of the liquid crystal panel by the two lens surfaces.
At this time, Fno. When the focal length of the microlens array is shortened to reduce the (F number), the microlens array has two lens surfaces, so the amount of light vignetting in the black matrix of the liquid crystal panel is reduced. Thus, it can be condensed. Here, Fno. Is a value obtained by dividing the focal length of the lens by the effective aperture of the lens. The smaller the is, the brighter the light illuminated by the lens.
JP 2002-148603 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の投射型液晶表示装置では、マイクロレンズの焦点距離を短くして、照明Fno.(Fナンバー)を小さくしているため、液晶パネルの各画素に入射する光の入射角度が大きくなってしまう。これにより、液晶パネルから射出された広がった光を取り込むための大きな投射レンズを用いる必要が生じる。したがって、装置の厚み方向(液晶パネルの垂直方向)の厚さが大きくなってしまうため、装置全体が大型化してしまう。   However, in the projection-type liquid crystal display device described in Patent Document 1, the illumination distance Fno. Since the (F number) is reduced, the incident angle of light incident on each pixel of the liquid crystal panel is increased. This necessitates the use of a large projection lens for capturing the spread light emitted from the liquid crystal panel. Therefore, the thickness in the thickness direction of the device (vertical direction of the liquid crystal panel) is increased, and the entire device is increased in size.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、小型、かつ、照明効率を向上させることが可能なプロジェクタ、光学素子及び光変調装置を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a projector, an optical element, and a light modulation device that are small in size and capable of improving illumination efficiency.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のプロジェクタは、複数種の色光を含む光を射出する光源と、該光源から射出された光を複数種の色光ごとに分離する色分離手段と、該色分離手段により色分離された光を変調する複数の画素をアレイ状に有し、色光ごとに設けられた複数の光変調手段と、前記色分離手段と前記複数の光変調手段の各々との間のそれぞれの光路上に配置され、入射した光を前記複数の画素の配列方向である第一の方向に集光して前記画素に入射させる第1シリンドリカルレンズと、入射した光を前記第一の方向に略直交する第二の方向に集光して前記画素に入射させる第2シリンドリカルレンズとがそれぞれアレイ状に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The projector of the present invention includes a light source that emits light including a plurality of types of color light, a color separation unit that separates the light emitted from the light source into a plurality of types of color light, and light that has been color-separated by the color separation unit. A plurality of light modulating means provided for each color light, and arranged on respective optical paths between the color separating means and each of the plurality of light modulating means. A first cylindrical lens that collects incident light in a first direction that is an arrangement direction of the plurality of pixels and makes the incident light enter the pixel; and a second cylindrical lens that is substantially orthogonal to the first direction. A microlens array in which second cylindrical lenses that are condensed in a direction and incident on the pixels are arranged in an array, and a projection unit that projects the light modulated by the light modulation unit. And

本発明に係るプロジェクタでは、光源から射出された光は、色分離手段により色光ごとに分離されてそれぞれマイクロレンズアレイに入射する。マイクロレンズアレイに入射した光は、各光変調手段の画素にそれぞれ集光された後、光変調手段により変調されて、投射手段によって投射される。
ここで、本発明のマイクロレンズアレイの第1シリンドリカルレンズにより、入射した光を光変調手段の第一の方向に集光させ各画素に入射させる。また、第2シリンドリカルレンズにより、入射した光を光変調手段の第二の方向に集光させ各画素に入射させる。
したがって、光変調手段の画素の配列方向の第一の方向と第二の方向とに集光する第1,第2シリンドリカルレンズを別々に設けているため、それぞれの方向の焦点距離を別々に設計することができる。すなわち、第一の方向及び第二の方向のうち、例えば第一の方向がプロジェクタの厚み方向(短手方向)である場合、第一の方向に光を集光させる第1シリンドリカルレンズの焦点距離を長く設計することが可能となる。このように、第1シリンドリカルレンズの焦点距離を長くすることにより、光変調手段の画素に入射する光の入射角度を小さくすることができる。したがって、厚み方向に光が広がらないので、後段に配置された投射手段の第一の方向の厚みを薄くすることが可能となる。すなわち、プロジェクタ全体の第一の方向の厚みを薄くすることができるため、小型化を図ることが可能となる。
さらに、第2シリンドリカルレンズの焦点距離を短く設計することにより、光変調手段の照明効率を向上させることが可能となる。
In the projector according to the present invention, the light emitted from the light source is separated for each color light by the color separation unit and is incident on the microlens array. The light incident on the microlens array is condensed on the pixels of the respective light modulation means, modulated by the light modulation means, and projected by the projection means.
Here, by the first cylindrical lens of the microlens array of the present invention, the incident light is condensed in the first direction of the light modulation means and incident on each pixel. Further, the incident light is condensed in the second direction of the light modulation means by the second cylindrical lens and is incident on each pixel.
Therefore, since the first and second cylindrical lenses for condensing in the first direction and the second direction of the pixel arrangement direction of the light modulation means are provided separately, the focal lengths in the respective directions are designed separately. can do. That is, of the first direction and the second direction, for example, when the first direction is the thickness direction (short direction) of the projector, the focal length of the first cylindrical lens that collects light in the first direction. Can be designed longer. Thus, by increasing the focal length of the first cylindrical lens, the incident angle of the light incident on the pixel of the light modulator can be reduced. Therefore, since light does not spread in the thickness direction, it is possible to reduce the thickness in the first direction of the projection means arranged in the subsequent stage. In other words, since the thickness of the entire projector in the first direction can be reduced, the size can be reduced.
Furthermore, the illumination efficiency of the light modulation means can be improved by designing the focal length of the second cylindrical lens to be short.

さらには、色分離手段により色分離された光を第1,第2シリンドリカルレンズにより光変調手段の各画素に集光させているため、例えば、レンチキュラレンズに比べて焦点距離を短くすることができる。したがって、光変調手段の画素のピッチが狭いときに、短い焦点距離を有する所望のレンズとして形成することができるため、微細な画素を有する光変調手段に対応可能となる。すなわち、画素のピッチに対応して第2シリンドリカルレンズの焦点距離を短くすることができるため、装置全体の小型化を図ることも可能となる。   Further, since the light color-separated by the color separation means is condensed on each pixel of the light modulation means by the first and second cylindrical lenses, for example, the focal length can be made shorter than that of the lenticular lens. . Therefore, when the pixel pitch of the light modulation means is narrow, it can be formed as a desired lens having a short focal length, and therefore it is possible to cope with the light modulation means having fine pixels. That is, since the focal length of the second cylindrical lens can be shortened in accordance with the pixel pitch, the entire apparatus can be reduced in size.

また、本発明のプロジェクタは前記第一の方向と前記第二の方向との曲率が異なり、前記光源から射出された光を反射させる反射部と、前記光源と前記色分離手段との間の光路上に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向との曲率が異なるレンズ面を有し、前記反射部において反射した光を集光する集光手段とを備えることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the first direction and the second direction have different curvatures, and the reflection unit reflects light emitted from the light source, and the light between the light source and the color separation unit. It is preferable to include a condensing unit that is disposed on the road and has lens surfaces having different curvatures in the first direction and the second direction, and condenses the light reflected by the reflection unit.

本発明に係るプロジェクタでは、光源から射出された光は、反射部により反射される。このとき、反射部の第一の方向と第二の方向との曲率が異なるため、反射部から射出される光は、例えば、第一の方向の光束を細くし、第二の方向の光束を太くすることができる。そして、反射部により反射された光は、第一の方向と第二の方向との曲率が異なるレンズ面を有する集光手段により集光されて略平行光となる。集光手段から射出された光は、第1シリンドリカルレンズにより第一の方向に集光され、第2シリンドリカルレンズにより第二の方向に集光され、光変調装置の各画素に入射する。
すなわち、第一の方向及び第二の方向のうち、例えば第一の方向がプロジェクタの厚み方向(短手方向)である場合、厚みを薄くするために、焦点距離を長くする必要が生じる。このとき、第一の方向の光束を細くすることにより、焦点距離を長くしても光変調手段の各画素に入射する光の入射角度が大きくなるのを抑えることができる。したがって、プロジェクタ全体の第一の方向の厚みをより薄くすることができるため、さらに小型化を図ることが可能となる。
In the projector according to the present invention, the light emitted from the light source is reflected by the reflecting portion. At this time, since the curvatures of the first direction and the second direction of the reflecting portion are different, the light emitted from the reflecting portion, for example, narrows the light flux in the first direction and changes the light flux in the second direction. Can be thick. And the light reflected by the reflection part is condensed by the condensing means which has a lens surface from which the curvature of a 1st direction and a 2nd direction differs, and becomes a substantially parallel light. The light emitted from the condensing means is condensed in the first direction by the first cylindrical lens, condensed in the second direction by the second cylindrical lens, and enters each pixel of the light modulation device.
That is, of the first direction and the second direction, for example, when the first direction is the thickness direction (short direction) of the projector, it is necessary to increase the focal length in order to reduce the thickness. At this time, by narrowing the light beam in the first direction, it is possible to suppress an increase in the incident angle of light incident on each pixel of the light modulation means even if the focal length is increased. Therefore, since the thickness of the whole projector in the first direction can be further reduced, it is possible to further reduce the size.

また、本発明のプロジェクタは、前記光源側から第1シリンドリカルレンズ、第2シリンドリカルレンズの順に配置されていることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the first cylindrical lens and the second cylindrical lens are arranged in this order from the light source side.

本発明に係るプロジェクタでは、例えば第一の方向がプロジェクタの厚み方向(短手方向)である場合、第1シリンドリカルレンズの焦点距離を長くし、第2シリンドリカルレンズの焦点距離を短くする。これにより、焦点距離が長い第1シリンドリカルレンズを光源側に配置し、焦点距離が短い第2シリンドリカルレンズを光変調手段側に配置することにより、光源から射出された光を第1,第2シリンドリカルレンズにより効率良く集光させることができる。   In the projector according to the present invention, for example, when the first direction is the thickness direction (short direction) of the projector, the focal length of the first cylindrical lens is increased and the focal length of the second cylindrical lens is decreased. Accordingly, the first cylindrical lens having a long focal length is arranged on the light source side, and the second cylindrical lens having a short focal length is arranged on the light modulation means side, whereby the light emitted from the light source is changed to the first and second cylindrical lenses. Light can be efficiently collected by the lens.

また、本発明のプロジェクタは、前記第1シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第1フィールドレンズと、前記第2シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第2フィールドレンズとを備え、前記第1フィールドレンズ及び前記第2フィールドレンズはシリンドリカルレンズであることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the first field lens that makes the main optical axis of the light emitted from the first cylindrical lens substantially perpendicular to the incident end surface of the light modulation unit, and the second cylindrical lens. It is preferable that the second field lens has a main optical axis of the light that is substantially perpendicular to the incident end face of the light modulation unit, and the first field lens and the second field lens are cylindrical lenses.

本発明に係るプロジェクタでは、マイクロレンズアレイから射出された光の主光軸が光変調手段の入射端面に略垂直となるように第一の方向に集光させる第1フィールドレンズと、マイクロレンズアレイから射出された光の主光軸が光変調手段の入射端面に略垂直となるように第二の方向に集光させる第2フィールドレンズとを備えている。すなわち、第1フィールドレンズ及び第2フィールドレンズにより、光変調手段に入射する光の入射角度が大きくなる。したがって、光変調手段の各画素を明るい照明光で照射することが可能となる。   In the projector according to the present invention, the first field lens that collects light in the first direction so that the main optical axis of the light emitted from the microlens array is substantially perpendicular to the incident end surface of the light modulation unit, and the microlens array And a second field lens that condenses light in the second direction so that the main optical axis of the light emitted from the light modulation means is substantially perpendicular to the incident end face of the light modulation means. That is, the incident angle of the light incident on the light modulation means is increased by the first field lens and the second field lens. Therefore, it becomes possible to irradiate each pixel of the light modulation means with bright illumination light.

さらに、第1フィールドレンズ及び第2フィールドレンズはシリンドリカルレンズであるため、例えば、レンチキュラレンズに比べて焦点距離を短くすることができる。したがって、光変調手段の画素のピッチが狭いときに、短い焦点距離を有する所望のレンズとして形成することができるため、微細な画素を有する光変調手段に対応可能となる。このように、画素のピッチに対応して第2フィールドレンズの焦点距離を短くすることができるため、第1,第2フィールドレンズを用いても装置全体の小型化を図ることが可能となる。   Furthermore, since the first field lens and the second field lens are cylindrical lenses, the focal length can be shortened as compared with, for example, a lenticular lens. Therefore, when the pixel pitch of the light modulation means is narrow, it can be formed as a desired lens having a short focal length, and therefore it is possible to cope with the light modulation means having fine pixels. As described above, since the focal length of the second field lens can be shortened in accordance with the pixel pitch, it is possible to reduce the size of the entire apparatus even if the first and second field lenses are used.

また、本発明のプロジェクタは、前記光源側から前記第1フィールドレンズ、前記第2フィールドレンズの順に配置されていることが好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the first field lens and the second field lens are arranged in this order from the light source side.

本発明に係るプロジェクタでは、例えば第一の方向がプロジェクタの厚み方向(短手方向)である場合、第一の方向に光を集光させる第1フィールドレンズの焦点距離を長くし、第二の方向に光を集光させる第2フィールドレンズの焦点距離を短くする。これにより、焦点距離が長い第1フィールドレンズを光源側に配置し、焦点距離が短い第2フィールドレンズを光変調手段側に配置することにより、光源から射出された光を第1,第2フィールドレンズにより効率良く集光させることができる。   In the projector according to the present invention, for example, when the first direction is the thickness direction (short direction) of the projector, the focal length of the first field lens that collects light in the first direction is increased, and the second direction The focal length of the second field lens that collects light in the direction is shortened. Accordingly, the first field lens having a long focal length is arranged on the light source side, and the second field lens having a short focal length is arranged on the light modulation means side, whereby the light emitted from the light source is changed to the first and second fields. Light can be efficiently collected by the lens.

本発明の光学素子は、複数の画素をアレイ状に有する光変調手段の各画素に光を入射させる光学素子であって、入射した光を前記複数の画素の配列方向である第一の方向に集光して前記画素に入射させる第1シリンドリカルレンズと、入射した光を前記第一の方向に略直交する第二の方向に集光して前記画素に入射させる第2シリンドリカルレンズとがそれぞれアレイ状に配列されてなるマイクロレンズアレイを備え、前記第1シリンドリカルレンズの第一の方向の径は、前記画素の前記第一の方向のピッチと略等しく、前記第2シリンドリカルレンズの第二の方向の径は、前記画素の前記第二の方向のピッチと略等しいことを特徴とする。   The optical element of the present invention is an optical element that causes light to enter each pixel of the light modulation unit having a plurality of pixels in an array, and the incident light is directed in a first direction that is an arrangement direction of the plurality of pixels. A first cylindrical lens that condenses and enters the pixel, and a second cylindrical lens that condenses incident light in a second direction substantially orthogonal to the first direction and enters the pixel, respectively. And the first cylindrical lens has a first direction diameter substantially equal to a pitch of the pixels in the first direction, and a second direction of the second cylindrical lens. The diameter is substantially equal to the pitch of the pixels in the second direction.

本発明に係る光学素子では、上述したように、光変調手段の画素の配列方向の第一の方向と第二の方向とに集光する第1,第2シリンドリカルレンズを別々に設けているため、それぞれの方向の焦点距離を別々に設計することができる。これにより、光変調手段の各画素に入射する光の照明効率の低下を抑えることが可能な光学素子を提供することができる。
また、第1シリンドリカルレンズの第一の方向の径は、画素の第一の方向のピッチと略等しく、第2シリンドリカルレンズの第二の方向の径は、画素の第二の方向のピッチと略等しい。これにより、光変調手段の1画素に1つの第1,第2シリンドリカルレンズを対応させることができるため、光変調手段の各画素に効率良く光を集光させることが可能となる。
さらに、第1,第2シリンドリカルレンズにより光変調手段の各画素に光を集光させているため、例えば、レンチキュラレンズに比べて焦点距離を短くすることができる。これにより、光変調手段の各画素への明るい照明が可能となる。
In the optical element according to the present invention, as described above, the first and second cylindrical lenses for condensing light in the first direction and the second direction in the arrangement direction of the pixels of the light modulation unit are separately provided. , The focal length in each direction can be designed separately. Thereby, the optical element which can suppress the fall of the illumination efficiency of the light which injects into each pixel of a light modulation means can be provided.
The diameter of the first cylindrical lens in the first direction is substantially equal to the pitch in the first direction of the pixel, and the diameter of the second cylindrical lens in the second direction is substantially equal to the pitch in the second direction of the pixel. equal. Thereby, since one 1st, 2nd cylindrical lens can be made to respond | correspond to 1 pixel of a light modulation means, it becomes possible to condense light efficiently to each pixel of a light modulation means.
Furthermore, since the light is condensed on each pixel of the light modulation means by the first and second cylindrical lenses, for example, the focal length can be made shorter than that of the lenticular lens. Thereby, bright illumination to each pixel of a light modulation means is attained.

また、本発明の光学素子は、前記第1シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第1フィールドレンズと、前記第2シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第2フィールドレンズとを備え、前記第1フィールドレンズ及び前記第2フィールドレンズはシリンドリカルレンズであることが好ましい。   The optical element of the present invention includes a first field lens that makes a main optical axis of light emitted from the first cylindrical lens substantially perpendicular to an incident end surface of the light modulation unit, and the second cylindrical lens. A second field lens that makes the main optical axis of the emitted light substantially perpendicular to the incident end face of the light modulator, and the first field lens and the second field lens are preferably cylindrical lenses. .

本発明に係る光学素子では、第1フィールドレンズ及び第2フィールドレンズを備えることにより、光変調手段に入射する光の入射角度が大きくなる。したがって、光変調手段の各画素を明るい照明光で照射することが可能となる。   In the optical element according to the present invention, by providing the first field lens and the second field lens, the incident angle of the light incident on the light modulation means is increased. Therefore, it becomes possible to irradiate each pixel of the light modulation means with bright illumination light.

本発明の光変調装置は、複数の画素をアレイ状に有し、入射した光を変調する光変調手段と、上記の光学素子とを備えることが好ましい。   The light modulation device of the present invention preferably includes a plurality of pixels in an array, and includes a light modulation unit that modulates incident light and the optical element described above.

本発明に係る光変調装置では、上述したように、光変調手段の画素の配列方向の第一の方向と第二の方向とに集光する第1,第2シリンドリカルレンズを別々に設けているため、それぞれの方向の焦点距離を別々に設計することができる。これにより、光変調手段の各画素に入射する光の照明効率の低下を抑えることが可能となる。
また、第1,第2シリンドリカルレンズにより光変調手段の各画素に集光させているため、例えば、レンチキュラレンズに比べて焦点距離を短くすることができる。したがって、上述したように、画素のピッチに対応して第2シリンドリカルレンズ,第2フィールドレンズの焦点距離を短くすることができるため、光変調装置全体の小型化を図ることも可能となる。
In the light modulation device according to the present invention, as described above, the first and second cylindrical lenses for condensing light in the first direction and the second direction in the arrangement direction of the pixels of the light modulation means are separately provided. Therefore, the focal length in each direction can be designed separately. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in illumination efficiency of light incident on each pixel of the light modulation unit.
Further, since the light is concentrated on each pixel of the light modulation means by the first and second cylindrical lenses, for example, the focal length can be shortened as compared with the lenticular lens. Therefore, as described above, since the focal lengths of the second cylindrical lens and the second field lens can be shortened in accordance with the pixel pitch, it is possible to reduce the size of the entire light modulation device.

以下、図面を参照して、本発明に係るプロジェクタ、光学素子及び光変調装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, embodiments of a projector, an optical element, and a light modulation device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

[第1実施形態]
本実施の形態のプロジェクタは、R(赤),G(緑),B(青)の異なる色光ごとに透過型液晶ライトバルブを備えた3板式の投射型カラー液晶プロジェクタであり、画像をスクリーンに投射させるものである。
[First Embodiment]
The projector according to the present embodiment is a three-plate projection type color liquid crystal projector provided with a transmissive liquid crystal light valve for each color light of R (red), G (green), and B (blue), and the image is displayed on the screen. Projected.

本実施形態に係るプロジェクタ1は、図1に示すように、光源部10と、色分離部(色分離手段)20と、マイクロレンズアレイ(光学素子)33と、液晶ライトバルブ(光変調装置)30と、投射レンズ(投射手段)40とを備えている。   As shown in FIG. 1, the projector 1 according to the present embodiment includes a light source unit 10, a color separation unit (color separation unit) 20, a microlens array (optical element) 33, and a liquid crystal light valve (light modulation device). 30 and a projection lens (projection means) 40.

光源部10は、光源11と、シリンドリカルレンズ12と、第1,第2フライアレイレンズ13a,13bと、偏光変換素子14と、重畳レンズ15とを備えている。また、光源11は、赤色光(以下、「R光」という。)と緑色光(以下、「G光」という。)と青色光(以下、「B光」という。)とを含む白色光を射出するものである。   The light source unit 10 includes a light source 11, a cylindrical lens 12, first and second fly array lenses 13 a and 13 b, a polarization conversion element 14, and a superimposing lens 15. The light source 11 emits white light including red light (hereinafter referred to as “R light”), green light (hereinafter referred to as “G light”), and blue light (hereinafter referred to as “B light”). It is to be ejected.

光源11は、光を射出する高圧水銀ランプ11aと、高圧水銀ランプ11aから射出された光を反射させるリフレクタ(反射部)11bとを備えている。リフレクタ11bは、縦方向(第一の方向、液晶ライトバルブ30の垂直方向:図1に示すX方向)と、横方向(第二の方向、液晶ライトバルブ30の水平方向:図1に示すY方向)との形状(曲率)が異なるアナモルフィックリフレクタである。また、本実施形態では、プロジェクタ1が収納された筐体(図示略)は、縦方向が短く、横方向が長い。以下、縦方向を適宜厚み方向と称する。
本実施形態のリフレクタ11bは、縦方向と横方向との曲率が異なり、リフレクタ11bから射出される光束の縦方向が細くなり、横方向が太くなるように形成されている。
シリンドリカルレンズ(集光手段)12は、縦方向と横方向との曲率が異なる凹状のレンズであり、縦方向の面における焦点距離が長く、横方向の面における焦点距離が短い。これにより、シリンドリカルレンズ12は、リフレクタ11bから射出された縦方向の光束が細く、横方向の光束が太い光を平行光として射出する。
The light source 11 includes a high-pressure mercury lamp 11a that emits light, and a reflector (reflecting portion) 11b that reflects the light emitted from the high-pressure mercury lamp 11a. The reflector 11b has a vertical direction (first direction, vertical direction of the liquid crystal light valve 30: X direction shown in FIG. 1) and a horizontal direction (second direction, horizontal direction of the liquid crystal light valve 30: Y shown in FIG. 1). Direction) and an anamorphic reflector having a different shape (curvature). In the present embodiment, the casing (not shown) in which the projector 1 is housed has a short vertical direction and a long horizontal direction. Hereinafter, the vertical direction is appropriately referred to as the thickness direction.
The reflector 11b according to the present embodiment is formed such that the vertical direction and the horizontal direction have different curvatures, the vertical direction of the light beam emitted from the reflector 11b is thin, and the horizontal direction is thick.
The cylindrical lens (condensing means) 12 is a concave lens having different curvatures in the vertical direction and the horizontal direction, and has a long focal length on the vertical surface and a short focal length on the horizontal surface. As a result, the cylindrical lens 12 emits light having a narrow vertical luminous flux emitted from the reflector 11b and a thick lateral luminous flux as parallel light.

第1,第2フライアレイレンズ13a,13bは、高圧水銀ランプ11aから射出された光の照度分布を均一化するレンズである。また、第1,第2フライアレイレンズ13a,13bは、図2に示すように、縦方向(X方向)が横方向(Y方向)に比べて短い。
偏光変換素子14は、均一化された不定偏光状態の光を特定の偏光方向の光に変換する素子である。
The first and second fly array lenses 13a and 13b are lenses that uniformize the illuminance distribution of light emitted from the high-pressure mercury lamp 11a. Further, as shown in FIG. 2, the first and second fly array lenses 13a and 13b are shorter in the vertical direction (X direction) than in the horizontal direction (Y direction).
The polarization conversion element 14 is an element that converts the uniform light with an indefinite polarization state into light with a specific polarization direction.

色分離部20は、図1に示すように、高圧水銀ランプ11aから射出された光のうち、R光を反射させ、G光及びB光を透過させるR光反射ダイクロイックミラー21と、G光を反射させ、B光を透過させるG光反射ダイクロイックミラー22とを備えている。
高圧水銀ランプ11aから射出された光のうちR光は、R光反射ダイクロイックミラー21において光路が90度折り曲げられ、反射ミラー25に入射する。そして、R光は、反射ミラー25により光路が90度折り曲げられ、R光用液晶ライトバルブ(空間光変調手段)30Rに入射される。
また、反射ミラー25とR光用液晶ライトバルブ30Rとの間の光路上には、コンデンサーレンズ37が配置されている。このコンデンサーレンズ37により、R光用液晶ライトバルブ30Rに入射するR光は均一な光となる。
As shown in FIG. 1, the color separation unit 20 reflects an R light reflecting dichroic mirror 21 that reflects R light and transmits G light and B light out of light emitted from the high-pressure mercury lamp 11 a, and G light. A G light reflecting dichroic mirror 22 that reflects and transmits B light is provided.
Of the light emitted from the high pressure mercury lamp 11 a, the R light is bent 90 degrees in the R light reflecting dichroic mirror 21 and enters the reflecting mirror 25. The optical path of the R light is bent 90 degrees by the reflecting mirror 25 and is incident on the R light liquid crystal light valve (spatial light modulation means) 30R.
Further, a condenser lens 37 is disposed on the optical path between the reflection mirror 25 and the R light liquid crystal light valve 30R. The condenser lens 37 makes the R light incident on the R light liquid crystal light valve 30R uniform.

高圧水銀ランプ11aから射出された光のうちG光は、R光反射ダイクロイックミラー21を透過し、G光反射ダイクロイックミラー22においてG光の光路が90度曲げられる。そして、G光はG光用液晶ライトバルブ(空間光変調手段)30Gに入射される。
また、G光反射ダイクロイックミラー22とG光用液晶ライトバルブ30Gとの間の光路上には、コンデンサーレンズ38が配置されている。このコンデンサーレンズ38により、G光用液晶ライトバルブ30Gに入射するG光は均一な光となる。
高圧水銀ランプ11aから射出された光のうちB光は、R光反射ダイクロイックミラー21及びG光反射ダイクロイックミラー22を透過し、リレーレンズ26を経由して反射ミラー27に入射する。反射ミラー27に入射したB光は、光路が90度曲げられ、リレーレンズ28を経由して反射ミラー29に入射する。反射ミラー29に入射した光は、光路が90度曲げられ、B光用液晶ライトバルブ(空間光変調手段)30Bに入射される。
また、反射ミラー29とB光用液晶ライトバルブ30Bとの間の光路上には、コンデンサーレンズ39が配置されている。このコンデンサーレンズ39により、B光用液晶ライトバルブ30Bに入射するG光は均一な光となる。
また、液晶ライトバルブ30R、30G,30Bに入射するR光,G光,B光はテレセントリックな照明光となっている。
Of the light emitted from the high pressure mercury lamp 11a, the G light is transmitted through the R light reflecting dichroic mirror 21, and the optical path of the G light is bent by 90 degrees at the G light reflecting dichroic mirror 22. Then, the G light is incident on the G light liquid crystal light valve (spatial light modulation means) 30G.
Further, a condenser lens 38 is disposed on the optical path between the G light reflecting dichroic mirror 22 and the G light liquid crystal light valve 30G. The condenser lens 38 makes the G light incident on the G light liquid crystal light valve 30G uniform.
Of the light emitted from the high-pressure mercury lamp 11 a, the B light passes through the R light reflecting dichroic mirror 21 and the G light reflecting dichroic mirror 22 and enters the reflecting mirror 27 via the relay lens 26. The B light incident on the reflection mirror 27 is incident on the reflection mirror 29 via the relay lens 28 with the optical path bent by 90 degrees. The light incident on the reflection mirror 29 has its optical path bent by 90 degrees and is incident on a B light liquid crystal light valve (spatial light modulation means) 30B.
A condenser lens 39 is disposed on the optical path between the reflection mirror 29 and the B light liquid crystal light valve 30B. With this condenser lens 39, the G light incident on the B light liquid crystal light valve 30B becomes uniform light.
The R light, G light, and B light incident on the liquid crystal light valves 30R, 30G, and 30B are telecentric illumination light.

次に、マイクロレンズアレイ33について、図3を参照して説明する。なお、図3はマイクロレンズアレイ33の一部を取り出して示した斜視図である。
また、コンデンサーレンズ37,38,39と液晶ライトバルブ30R,30G,30Bとのそれぞれの間の光路上に、マイクロレンズアレイ33が配置されている。
マイクロレンズアレイ33は、図3に示すように、縦方向に複数アレイ状に配列されるとともに、入射した光を縦方向に集光させる第1シリンドリカルレンズ34と、横方向に複数アレイ状に配列されるとともに、入射した光を横方向に集光させる第2シリンドリカルレンズ35とを備えている。また、第1シリンドリカルレンズ34の縦方向の径がL1であり、第2シリンドリカルレンズ35の横方向の径がL2である。
また、第1シリンドリカルレンズ34と第2シリンドリカルレンズ35との間は、例えば、樹脂からなる接着部材32aが設けられている。そして、この接着部材32aにより、第1シリンドリカルレンズ34と第2シリンドリカルレンズ35との固定が行われる。また、第2シリンドリカルレンズ35の液晶ライトバルブ30側の面にも、例えば、樹脂からなる接着部材32bが設けられており、この接着部材32bにより、マイクロレンズアレイ33の射出端面33bを平坦面にしている。
この接着部材32a,32bの屈折率は、第1,第2シリンドリカルレンズ34,35を構成する材料の屈折率との差が大きい方が好ましい。
Next, the microlens array 33 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a part of the microlens array 33 taken out.
A microlens array 33 is disposed on the optical path between the condenser lenses 37, 38, 39 and the liquid crystal light valves 30R, 30G, 30B.
As shown in FIG. 3, the microlens array 33 is arranged in a plurality of arrays in the vertical direction, the first cylindrical lenses 34 for converging incident light in the vertical direction, and a plurality of arrays in the horizontal direction. And a second cylindrical lens 35 that condenses incident light in the lateral direction. Further, the longitudinal diameter of the first cylindrical lens 34 is L1, and the lateral diameter of the second cylindrical lens 35 is L2.
In addition, an adhesive member 32a made of, for example, a resin is provided between the first cylindrical lens 34 and the second cylindrical lens 35. Then, the first cylindrical lens 34 and the second cylindrical lens 35 are fixed by the adhesive member 32a. Further, an adhesive member 32b made of, for example, a resin is also provided on the surface of the second cylindrical lens 35 on the liquid crystal light valve 30 side, and the injection end surface 33b of the microlens array 33 is made flat by the adhesive member 32b. ing.
It is preferable that the refractive index of the adhesive members 32a and 32b has a larger difference from the refractive index of the material constituting the first and second cylindrical lenses 34 and 35.

次に、液晶ライトバルブ30の構成と、マイクロレンズアレイ33と液晶ライトバルブ30との位置関係について図4を参照して説明する。
なお、図4では、実際には液晶ライトバルブ30はマトリクス状に画素31が配列されているが、X方向に1列のみ示す。
Next, the configuration of the liquid crystal light valve 30 and the positional relationship between the microlens array 33 and the liquid crystal light valve 30 will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, the liquid crystal light valve 30 actually has pixels 31 arranged in a matrix, but only one column is shown in the X direction.

液晶ライトバルブ30は、高温ポリシリコンTFTを用いた透過型の液晶パネルである。また、液晶ライトバルブ30R,30G,30Bは、それぞれに入射したR光,G光,B光を画像信号に応じて変調するものであり、複数の画素31をアレイ状に有している。また、ブラックマトリックス(BM)30bのそれぞれの開口部30cが各サブ画素31の光透過領域となる。   The liquid crystal light valve 30 is a transmissive liquid crystal panel using a high-temperature polysilicon TFT. The liquid crystal light valves 30R, 30G, and 30B modulate R light, G light, and B light incident on the liquid crystal light valves 30R, 30G, and 30B, respectively, and have a plurality of pixels 31 in an array. Further, each opening 30 c of the black matrix (BM) 30 b becomes a light transmission region of each sub-pixel 31.

また、第1シリンドリカルレンズ34の縦方向の径L1が、液晶ライトバルブ30の縦方向の1画素31のピッチP1と略同じである。また、第2シリンドリカルレンズ35の横方向の径L2が、液晶ライトバルブ30の横方向の1画素31のピッチP2と略同じである。
すなわち、図4に示すように、1つの第1シリンドリカルレンズ34に、液晶ライトバルブ30の縦方向の1つの画素31が対応し、1つの第2シリンドリカルレンズ35に、液晶ライトバルブ30の横方向の1つの画素31が対応している。
これらにより、マイクロレンズアレイ33に入射した光は、第1シリンドリカルレンズ34により縦方向に集光され、各液晶ライトバルブ30R,30G,30Bの各画素31の開口部30cから入射する。
また、第1シリンドリカルレンズ34から射出され第2シリンドリカルレンズ35に入射した光は、第2シリンドリカルレンズ35により横方向に集光され、各液晶ライトバルブ30R,30G,30Bの各画素31に効率良く入射する。
The vertical diameter L1 of the first cylindrical lens 34 is substantially the same as the pitch P1 of one pixel 31 in the vertical direction of the liquid crystal light valve 30. The horizontal diameter L2 of the second cylindrical lens 35 is substantially the same as the pitch P2 of one pixel 31 in the horizontal direction of the liquid crystal light valve 30.
That is, as shown in FIG. 4, one pixel 31 in the vertical direction of the liquid crystal light valve 30 corresponds to one first cylindrical lens 34, and the horizontal direction of the liquid crystal light valve 30 corresponds to one second cylindrical lens 35. Corresponds to one pixel 31.
Thus, the light incident on the microlens array 33 is condensed in the vertical direction by the first cylindrical lens 34 and is incident from the opening 30c of each pixel 31 of each liquid crystal light valve 30R, 30G, 30B.
In addition, the light emitted from the first cylindrical lens 34 and incident on the second cylindrical lens 35 is condensed in the horizontal direction by the second cylindrical lens 35 and efficiently applied to each pixel 31 of each liquid crystal light valve 30R, 30G, 30B. Incident.

また、図1に示すように、ダイクロイックプリズム(色光合成手段)36は、2つのダイクロイック膜36a,36bがX字型に直交して配置された構成となっている。ダイクロイック膜36aは、B光を反射させ、R光,G光を透過させる。また、ダイクロイック膜36bは、R光を反射させ、G光,B光を透過させる。このように、ダイクロイックプリズム36は、液晶ライトバルブ30R,30G,30Bのそれぞれにおいて変調されたR光,G光及びB光を合成する。そして、合成された光を投射レンズ(投射手段)40により、スクリーン45に向かって拡大投射する。   As shown in FIG. 1, the dichroic prism (color light combining means) 36 has a configuration in which two dichroic films 36a and 36b are arranged orthogonally in an X shape. The dichroic film 36a reflects B light and transmits R light and G light. The dichroic film 36b reflects R light and transmits G light and B light. In this manner, the dichroic prism 36 combines the R light, G light, and B light modulated in the liquid crystal light valves 30R, 30G, and 30B, respectively. Then, the combined light is enlarged and projected toward the screen 45 by the projection lens (projection means) 40.

本実施形態に係るプロジェクタ1では、縦方向に集光する第1シリンドリカルレンズ34と、横方向に集光する第2シリンドリカルレンズ35とを備えているため、縦方向と横方向との焦点距離を別々に設計することができる。すなわち、プロジェクタ1の厚み方向(短手方向)である縦方向に光を集光させる第1シリンドリカルレンズ34の焦点距離を長く設計することが可能となる。このように、第1シリンドリカルレンズ34の焦点距離を長くすることにより、液晶ライトバルブ30R,30G,30Bの画素31に入射する光の入射角度を小さくすることができる。したがって、厚み方向に光が広がらないので、後段に配置された投射レンズ40の縦方向の厚みを薄くすることが可能となる。すなわち、プロジェクタ1全体の縦方向の厚みを薄くすることができるため、小型化を図ることが可能となる。   Since the projector 1 according to this embodiment includes the first cylindrical lens 34 that condenses in the vertical direction and the second cylindrical lens 35 that condenses in the horizontal direction, the focal length between the vertical direction and the horizontal direction is set. Can be designed separately. That is, it is possible to design a long focal length of the first cylindrical lens 34 that collects light in the vertical direction, which is the thickness direction (short direction) of the projector 1. Thus, by increasing the focal length of the first cylindrical lens 34, the incident angle of the light incident on the pixels 31 of the liquid crystal light valves 30R, 30G, and 30B can be reduced. Therefore, since light does not spread in the thickness direction, it is possible to reduce the thickness in the vertical direction of the projection lens 40 disposed in the subsequent stage. That is, since the thickness of the entire projector 1 in the vertical direction can be reduced, the size can be reduced.

さらには、色分離部20により色分離された光を第1,第2シリンドリカルレンズ34,35により液晶ライトバルブ30の各画素31に集光させているため、例えば、レンチキュラレンズに比べて焦点距離の短いレンズを作製し易い。したがって、液晶ライトバルブ30の画素31のピッチP1が狭いときに、短い焦点距離を有する所望のレンズとして形成することができるため、微細な画素31を有する液晶ライトバルブ30に対応可能となる。すなわち、画素31のピッチP1に対応して第2シリンドリカルレンズ35の焦点距離を短くすることができるため、プロジェクタ1全体の小型化を図ることも可能となる。
さらに、第2シリンドリカルレンズ35の焦点距離を短く設計することにより、液晶ライトバルブ30の照明効率を向上させることが可能となる。
Furthermore, since the light color-separated by the color separation unit 20 is condensed on each pixel 31 of the liquid crystal light valve 30 by the first and second cylindrical lenses 34 and 35, for example, the focal length compared to the lenticular lens. It is easy to produce a short lens. Therefore, when the pitch P1 of the pixels 31 of the liquid crystal light valve 30 is narrow, it can be formed as a desired lens having a short focal length, so that the liquid crystal light valve 30 having the fine pixels 31 can be handled. That is, since the focal length of the second cylindrical lens 35 can be shortened corresponding to the pitch P1 of the pixels 31, the overall size of the projector 1 can be reduced.
Furthermore, the illumination efficiency of the liquid crystal light valve 30 can be improved by designing the focal length of the second cylindrical lens 35 to be short.

また、液晶ライトバルブ30R、30G,30Bに入射するR光,G光,B光はテレセントリックな照明光となっているため、光変調手段として、特に、液晶ライトバルブ30R、30G,30Bを用いた場合に、液晶ライトバルブ30の入射端面30aに対して垂直に光を入射させることができる。これにより、液晶ライトバルブ30を通過する光のコントラストを向上させることができる。   In addition, since the R light, G light, and B light incident on the liquid crystal light valves 30R, 30G, and 30B are telecentric illumination light, the liquid crystal light valves 30R, 30G, and 30B are particularly used as the light modulation means. In this case, it is possible to make light incident perpendicularly to the incident end face 30 a of the liquid crystal light valve 30. Thereby, the contrast of the light passing through the liquid crystal light valve 30 can be improved.

なお、第1シリンドリカルレンズ34と第2シリンドリカルレンズ35との間に、接着部材32a,32bを設けずに空気層であっても良い。
また、光源11のリフレクタ11bにより、縦方向の光束を細くし、横方向の光束を太くしたが、光源11から射出される光の形状はこれに限るものではない。
また、第1シリンドリカルレンズ34,第2シリンドリカルレンズ35の順に光源11側から配置したがこれに限るものではなく、第2シリンドリカルレンズ35,第1シリンドリカルレンズ34の順であっても良い。
さらに、図4では、マイクロレンズアレイ33と液晶ライトバルブ30とを間隔をあけて図示したが、極力近くに配置することが好ましく、接触していても良い。
Note that an air layer may be provided without providing the adhesive members 32 a and 32 b between the first cylindrical lens 34 and the second cylindrical lens 35.
Further, although the light beam in the vertical direction is thinned and the light beam in the horizontal direction is thickened by the reflector 11b of the light source 11, the shape of the light emitted from the light source 11 is not limited to this.
In addition, the first cylindrical lens 34 and the second cylindrical lens 35 are arranged in this order from the light source 11 side, but the present invention is not limited to this, and the second cylindrical lens 35 and the first cylindrical lens 34 may be arranged in this order.
Further, in FIG. 4, the microlens array 33 and the liquid crystal light valve 30 are illustrated with a space therebetween, but are preferably arranged as close as possible and may be in contact with each other.

[第1実施形態の変形例]
本変形例は、マイクロレンズアレイ33と液晶ライトバルブ30との間の光路上に、第1フィールドレンズ51及び第2フィールドレンズ52を有する光学素子50を備えている。このような変形例について、図5を参照して説明する。
第1フィールドレンズ51は、図5に示すように、第1シリンドリカルレンズ34と同様に、縦方向(X方向)に複数配列されており、第1シリンドリカルレンズ34から射出された光の主光軸を液晶ライトバルブ30の入射端面30aの縦方向に略垂直に入射させる。
また、第2フィールドレンズ52は、第2シリンドリカルレンズ35と同様に、横方向(Y方向)に複数配列されており、第2シリンドリカルレンズ35から射出された光の主光軸を液晶ライトバルブ30の入射端面30aの横方向に略垂直に入射させる。また、第1,第2フィールドレンズ51,52はシリンドリカルレンズである。
さらに、第1フィールドレンズ51が第2シリンドリカルレンズ35側に設けられており、第2フィールドレンズ52が液晶ライトバルブ30側に設けられている。
[Modification of First Embodiment]
This modification includes an optical element 50 having a first field lens 51 and a second field lens 52 on the optical path between the microlens array 33 and the liquid crystal light valve 30. Such a modification will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, a plurality of first field lenses 51 are arranged in the vertical direction (X direction) as in the first cylindrical lens 34, and the main optical axis of the light emitted from the first cylindrical lens 34. Is incident substantially perpendicularly to the longitudinal direction of the incident end face 30 a of the liquid crystal light valve 30.
Similarly to the second cylindrical lens 35, a plurality of second field lenses 52 are arranged in the lateral direction (Y direction), and the liquid crystal light valve 30 uses the main optical axis of the light emitted from the second cylindrical lens 35. Is incident substantially perpendicularly to the lateral direction of the incident end face 30a. The first and second field lenses 51 and 52 are cylindrical lenses.
Further, the first field lens 51 is provided on the second cylindrical lens 35 side, and the second field lens 52 is provided on the liquid crystal light valve 30 side.

また、第2シリンドリカルレンズ35と第1フィールドレンズ51との間は、例えば、樹脂からなる接着部材56aが設けられており、この接着部材56aにより、第2シリンドリカルレンズ35と第1フィールドレンズ51との固定が行われる。また、第1フィールドレンズ51と第2フィールドレンズ52との間にも、例えば、樹脂からなる接着部材56bが設けられており、この接着部材56bにより、第1フィールドレンズ51と第2フィールドレンズ52との固定が行われる。さらに、第2フィールドレンズ52の液晶ライトバルブ30側の面にも、例えば、樹脂からなる接着部材56cが設けられており、この接着部材56cにより、光学素子50の射出端面50bを平坦面にしている。
この接着部材56a,56b,56cの屈折率は、第2シリンドリカルレンズ35,第1,第2フィールドレンズ51,52を構成する材料の屈折率との差が大きい方が好ましい。
Further, an adhesive member 56a made of, for example, a resin is provided between the second cylindrical lens 35 and the first field lens 51, and the second cylindrical lens 35, the first field lens 51, and the like are provided by the adhesive member 56a. Is fixed. In addition, an adhesive member 56b made of, for example, resin is provided between the first field lens 51 and the second field lens 52, and the first field lens 51 and the second field lens 52 are provided by the adhesive member 56b. And fixing. Further, an adhesive member 56c made of, for example, a resin is also provided on the surface of the second field lens 52 on the liquid crystal light valve 30 side, and the emission end face 50b of the optical element 50 is made flat by the adhesive member 56c. Yes.
It is preferable that the refractive indexes of the adhesive members 56a, 56b, and 56c have a large difference from the refractive indexes of the materials constituting the second cylindrical lens 35 and the first and second field lenses 51 and 52.

本変形例では、第1フィールドレンズ51及び第2フィールドレンズ52により、液晶ライトバルブ30に入射する光の入射角度が大きくなる。したがって、液晶ライトバルブ30の各画素31を明るい照明光で照射することが可能となる。
また、第1フィールドレンズ51及び第2フィールドレンズ52により、液晶ライトバルブ30に垂直に光を入射させることで、液晶ライトバルブ30を通過する光のコントラストを向上させることができるため、鮮明な画像をスクリーン45に投射することが可能となる。
In this modification, the first field lens 51 and the second field lens 52 increase the incident angle of light incident on the liquid crystal light valve 30. Therefore, each pixel 31 of the liquid crystal light valve 30 can be irradiated with bright illumination light.
In addition, since the first field lens 51 and the second field lens 52 allow light to enter the liquid crystal light valve 30 perpendicularly, the contrast of light passing through the liquid crystal light valve 30 can be improved. Can be projected onto the screen 45.

また、縦方向がプロジェクタの厚み方向(短手方向)である場合、第1シリンドリカルレンズ34の焦点距離を長くし、第2シリンドリカルレンズ35の焦点距離を短くする。これにより、縦方向に光を集光させる第1フィールドレンズ51の焦点距離を長くし、横方向に光を集光させる第2フィールドレンズ52の焦点距離を短くするため、第1フィールドレンズ51を光源11側の第2シリンドリカルレンズ35側に配置し、焦点距離が短い第2フィールドレンズ52を液晶ライトバルブ30側に配置することにより、光源11から射出された光を第1,第2フィールドレンズ51,52により液晶ライトバルブ30に効率良く集光させることができる。
なお、本変形例において、縦方向と横方向とで別々の第1フィールドレンズ51及び第2フィールドレンズ52を設けたが、縦方向及び横方向にフィールドレンズ機能を有するレンズを1つ設けた構成であっても良い。
When the vertical direction is the thickness direction (short direction) of the projector, the focal length of the first cylindrical lens 34 is increased and the focal length of the second cylindrical lens 35 is decreased. Accordingly, in order to increase the focal length of the first field lens 51 that collects light in the vertical direction and shorten the focal length of the second field lens 52 that collects light in the horizontal direction, By arranging the second field lens 52 having a short focal distance on the liquid crystal light valve 30 side, which is arranged on the second cylindrical lens 35 side on the light source 11 side, the light emitted from the light source 11 is changed to the first and second field lenses. Thus, the light can be efficiently condensed on the liquid crystal light valve 30.
In this modification, the first field lens 51 and the second field lens 52 are provided separately in the vertical direction and the horizontal direction, but a configuration in which one lens having a field lens function is provided in the vertical direction and the horizontal direction. It may be.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、色光合成手段として、ダイクロイックプリズムを用いたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the dichroic prism is used as the color light combining means, the present invention is not limited to this. As the color light synthesizing means, for example, a dichroic mirror having a cross arrangement to synthesize color light, or a dichroic mirror arranged in parallel to synthesize color light can be used.

本発明の第1実施形態に係るプロジェクタを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to a first embodiment of the present invention. 図1のフライアレイレンズを示す平面図である。It is a top view which shows the fly array lens of FIG. 図1のマイクロレンズアレイの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the micro lens array of FIG. 図1のマイクロレンズアレイと液晶ライトバルブとの関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship between the micro lens array of FIG. 1, and a liquid crystal light valve. 図1のプロジェクタの変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the projector of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

L1,L2…径、P1,P2…ピッチ、1…プロジェクタ、11…光源、11b…リフレクタ(反射部)、12…シリンドリカルレンズ、20…色分離部(色分離手段)、30…液晶ライトバルブ(光変調手段)、30a…入射端面、33…マイクロレンズアレイ、34…第1シリンドリカルレンズ、35…第2シリンドリカルレンズ、40…投射レンズ(投射手段)、50…光学素子、51…第1フィールドレンズ、52…第2フィールドレンズ、   L1, L2 ... Diameter, P1, P2 ... Pitch, 1 ... Projector, 11 ... Light source, 11b ... Reflector (reflective part), 12 ... Cylindrical lens, 20 ... Color separation part (color separation means), 30 ... Liquid crystal light valve ( (Light modulation means), 30a ... incident end face, 33 ... microlens array, 34 ... first cylindrical lens, 35 ... second cylindrical lens, 40 ... projection lens (projection means), 50 ... optical element, 51 ... first field lens 52 ... second field lens,

Claims (8)

複数種の色光を含む光を射出する光源と、
該光源から射出された光を複数種の色光ごとに分離する色分離手段と、
該色分離手段により色分離された光を変調する複数の画素をアレイ状に有し、色光ごとに設けられた複数の光変調手段と、
前記色分離手段と前記複数の光変調手段の各々との間のそれぞれの光路上に配置され、入射した光を前記複数の画素の配列方向である第一の方向に集光して前記画素に入射させる第1シリンドリカルレンズと、入射した光を前記第一の方向に略直交する第二の方向に集光して前記画素に入射させる第2シリンドリカルレンズとがそれぞれアレイ状に配列されてなるマイクロレンズアレイと、
前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
A light source that emits light including multiple types of color light;
Color separation means for separating the light emitted from the light source into a plurality of types of color light;
A plurality of light modulation means provided for each color light, having a plurality of pixels that modulate light separated by the color separation means in an array;
Arranged on the respective optical paths between the color separation means and each of the plurality of light modulation means, and condenses incident light in a first direction that is an arrangement direction of the plurality of pixels, to the pixels. A first cylindrical lens to be incident and a second cylindrical lens that collects incident light in a second direction substantially orthogonal to the first direction and enters the pixel are arranged in an array. A lens array;
A projector comprising: projection means for projecting light modulated by the light modulation means.
前記第一の方向と前記第二の方向との曲率が異なり、前記光源から射出された光を反射させる反射部と、
前記光源と前記色分離手段との間の光路上に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向との曲率が異なるレンズ面を有し、前記反射部において反射した光を集光する集光手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。
The first direction and the second direction have different curvatures, and a reflection unit that reflects the light emitted from the light source;
A lens surface disposed on an optical path between the light source and the color separation unit, having a different curvature in the first direction and the second direction, collects the light reflected by the reflection unit. The projector according to claim 1, further comprising a light collecting unit.
前記光源側から第1シリンドリカルレンズ、第2シリンドリカルレンズの順に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 1, wherein the first cylindrical lens and the second cylindrical lens are arranged in this order from the light source side. 前記第1シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第1フィールドレンズと、
前記第2シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第2フィールドレンズとを備え、
前記第1フィールドレンズ及び前記第2フィールドレンズはシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプロジェクタ。
A first field lens that makes a main optical axis of light emitted from the first cylindrical lens substantially perpendicular to an incident end face of the light modulation unit;
A second field lens that makes the main optical axis of the light emitted from the second cylindrical lens substantially perpendicular to the incident end face of the light modulator;
The projector according to any one of claims 1 to 3, wherein the first field lens and the second field lens are cylindrical lenses.
前記光源側から前記第1フィールドレンズ、前記第2フィールドレンズの順に配置されていることを特徴とする請求項4に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 4, wherein the first field lens and the second field lens are arranged in this order from the light source side. 複数の画素をアレイ状に有する光変調手段の各画素に光を入射させる光学素子であって、
入射した光を前記複数の画素の配列方向である第一の方向に集光して前記画素に入射させる第1シリンドリカルレンズと、入射した光を前記第一の方向に略直交する第二の方向に集光して前記画素に入射させる第2シリンドリカルレンズとがそれぞれアレイ状に配列されてなるマイクロレンズアレイを備え、
前記第1シリンドリカルレンズの第一の方向の径は、前記画素の前記第一の方向のピッチと略等しく、
前記第2シリンドリカルレンズの第二の方向の径は、前記画素の前記第二の方向のピッチと略等しいことを特徴とする光学素子。
An optical element that makes light incident on each pixel of a light modulation unit having a plurality of pixels in an array,
A first cylindrical lens that collects incident light in a first direction, which is an arrangement direction of the plurality of pixels, and enters the pixel, and a second direction that is substantially orthogonal to the first direction. And a microlens array in which second cylindrical lenses that are condensed and incident on the pixels are arranged in an array,
The diameter of the first cylindrical lens in the first direction is substantially equal to the pitch of the pixels in the first direction;
An optical element, wherein a diameter of the second cylindrical lens in the second direction is substantially equal to a pitch of the pixels in the second direction.
前記第1シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第1フィールドレンズと、
前記第2シリンドリカルレンズから射出された光の主光軸を前記光変調手段の入射端面に対して略垂直とする第2フィールドレンズとを備え、
前記第1フィールドレンズ及び前記第2フィールドレンズはシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項6に記載の光学素子。
A first field lens that makes a main optical axis of light emitted from the first cylindrical lens substantially perpendicular to an incident end face of the light modulation unit;
A second field lens that makes the main optical axis of the light emitted from the second cylindrical lens substantially perpendicular to the incident end face of the light modulator;
The optical element according to claim 6, wherein the first field lens and the second field lens are cylindrical lenses.
複数の画素をアレイ状に有し、入射した光を変調する光変調手段と、
請求項6または請求項7に記載の光学素子とを備えることを特徴とする光変調装置。
A light modulation means for modulating incident light having a plurality of pixels in an array;
An optical modulation device comprising the optical element according to claim 6.
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