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JP4273642B2 - Single-panel LCD projector - Google Patents

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JP4273642B2
JP4273642B2 JP2000221792A JP2000221792A JP4273642B2 JP 4273642 B2 JP4273642 B2 JP 4273642B2 JP 2000221792 A JP2000221792 A JP 2000221792A JP 2000221792 A JP2000221792 A JP 2000221792A JP 4273642 B2 JP4273642 B2 JP 4273642B2
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JP
Japan
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light
liquid crystal
lens
polarization
optical system
Prior art date
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Application number
JP2000221792A
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Japanese (ja)
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JP2002040416A (en
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靖昌 澤井
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Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は単板式液晶プロジェクタに関するものであり、更に詳しくは、マイクロレンズ−ダイクロイックミラー方式のカラー液晶プロジェクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的な単板式液晶プロジェクタには、R(赤),G(緑),B(青)のカラーフィルタが用いられている。しかし、カラーフィルタは光を吸収するため、光利用効率の低下を招いてしまう。いわゆるマイクロレンズ−ダイクロイックミラー方式では、カラーフィルタを用いないのでこのような問題は生じない。この方式によると、ランプからの光がダイクロイックミラーで角度の異なるRGBの各色光に色分解される。そして、液晶パネルの各画素毎に配置されたマイクロレンズに入射し、各色光毎に異なる位置で集光してRGBの各画素を照明する。この方式を採用した単板式液晶プロジェクタは、従来より種々提案されている(特開平11−32348号公報,特開平11−202429号公報等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロレンズ−ダイクロイックミラー方式の液晶プロジェクタにおいては、各色光の開口数(NA)を色分解方向に小さくする必要がある。NAが大きいと隣の画素への混色が起こり、色再現性の低下を招いてしまうからである。また、NAが小さすぎると、色分解方向においてランプからの光束の一部しか照明に使えなくなり、光利用効率が低下してしまう。
【0004】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、色再現性を良好に保ったまま光利用効率を上げて、明るく高品質な投写画像が得られる単板式液晶プロジェクタを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1の発明の液晶プロジェクタは、白色の自然光を発生させる光源と、該光源から射出した光を平行光に変換する形状変換光学系と、前記平行光の空間的なエネルギー分布を均一化するレンズアレイ方式のインテグレータ光学系と、前記エネルギー分布が均一化された光を角度差のある複数の色光に色分解する色分解光学系と、前記各色光が入射する側の表示領域の面にマイクロレンズアレイを有し、該マイクロレンズアレイ通過後の光を変調する液晶パネルと、該液晶パネルにより変調された光で画像投影を行う投影レンズと、を備えた単板式液晶プロジェクタであって、前記インテグレータ光学系が、複数のレンズセルで入射光を分割して複数の光源像を形成する第1レンズアレイ、及び該第1レンズアレイの各レンズセルと前記液晶パネルとを共役にするレンズセルを前記第1レンズアレイの各レンズセルと対を成すように同数だけ有する第2レンズアレイで構成され、さらに、前記第1レンズアレイによって形成される光源像が、偏光方向の異なる互いに隣り合った一対の光源像として形成されるように、入射光を偏光方向の異なる2つの偏光成分に分離する偏光分離素子と、その一方の偏光成分を他方の偏光成分と同じ偏光方向の偏光成分に変換する1/2波長板と、を備え、前記形状変換光学系が、前記光源から射出した光を方向により異なる圧縮率で平行光に変換し、前記液晶パネルの表示領域が長方形状を成し、その長方形の長辺に対応する方向と短辺に対応する方向とで前記圧縮率が異なり、その圧縮率の大きい方向と、前記液晶パネルの表示領域の長辺と、前記色分解光学系による色分解の方向と、が同一の平面に対して平行であり、前記偏光分離素子による2つの偏光成分への分離方向が前記平面に対して垂直であることを特徴とする。
【0007】
の発明の液晶プロジェクタは、上記第の発明の構成において、前記表示領域のアスペクト比をα:β(ただしα>β)とするとき、平行光の圧縮率の比が2α/β:1であることを特徴とする。
【0008】
の発明の液晶プロジェクタは、上記第1又は第2の発明の構成において、前記形状変換光学系が、前記光源位置に焦点を持つ放物面を反射面として有するリフレクタと、該リフレクタからの平行光を一方向のみに収束させる凸シリンドリカルレンズと、該凸シリンドリカルレンズで一方向のみに収束された光束を再び平行光に戻す凹シリンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする。
【0009】
の発明の液晶プロジェクタは、上記第1又は第2の発明の構成において、前記形状変換光学系が、前記光源位置に焦点を持ち水平方向と垂直方向とで曲率の異なるアナモフィック非球面を反射面として有するリフレクタと、該リフレクタからの光束を平行光に変換するために水平方向と垂直方向とで曲率の異なるレンズ面を有する凹シリンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した単板式液晶プロジェクタを、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【0011】
図1に、マイクロレンズ−ダイクロイックミラー方式のカラー液晶プロジェクタの一実施の形態を断面的に示す。図1(B)は、液晶プロジェクタ全体を液晶パネル(13)の長辺(α)側から{つまり短辺(β)に対して平行方向から}見た断面で示している。これに対し図1(A)は、図1(B)に示す略L字型の光路を一方向に展開した状態で示している。つまり図1(A)は、光源(1)からダイクロイックミラー(11)までを液晶パネル(13)の表示面に対して垂直方向から見た断面で示しており、フィールドレンズ(12)から投影レンズ(14)までを液晶パネル(13)の短辺(β)側から{つまり長辺(α)に対して平行方向から}見た断面で示している。
【0012】
この液晶プロジェクタは、光路の順に、光源(1),リフレクタ(2a),UV(ultraviolet ray)−IR(infrared ray)カットフィルター(3),凸シリンドリカルレンズ(4),凹シリンドリカルレンズ(5a),第1レンズアレイ(6),第2レンズアレイ(7),PBS(polarizing beam splitter)プリズムアレイ(8),1/2波長板(9),重ね合わせレンズ(10),ダイクロイックミラー(11),フィールドレンズ(12),液晶パネル(13),及び投影レンズ(14)を備えている。これらのうち、リフレクタ(2a)及び凸,凹のシリンドリカルレンズ(4,5a)が形状変換光学系、第1,第2レンズアレイ(6,7)及び重ね合わせレンズ(10)がレンズアレイ方式のインテグレータ光学系、PBSプリズムアレイ(8)及び1/2波長板(9)が偏光変換光学系、ダイクロイックミラー(11)が色分解光学系をそれぞれ構成している。
【0013】
光源(1)は、白色の自然光(ランダム偏光)を発生させる放電ランプ(例えば、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプ等)である。特に超高圧水銀ランプはショートアークであるため、照明効率を良くする上で望ましい。リフレクタ(2a)は、光源(1)の位置に焦点を持つ放物面を反射面として有している。したがって、光源(1)から射出した光は、リフレクタ(2a)によって平行光に変換される。リフレクタ(2a)から射出した平行光は、UV−IRカットフィルター(3)を透過した後、凸シリンドリカルレンズ(4)と凹シリンドリカルレンズ(5a)を通過する。
【0014】
凸シリンドリカルレンズ(4)と凹シリンドリカルレンズ(5a)は、入射してきた平行光に対し、水平方向(H)にはアフォーカル系として作用するが、垂直方向(V)には単なる平行平板として作用する。したがって、UV−IRカットフィルター(3)を透過した平行光は、凸シリンドリカルレンズ(4)により水平方向(H)にのみ収束され、その収束された光束は凹シリンドリカルレンズ(5a)により再び平行光に戻される。このようにシリンドリカルレンズ(4,5a)等から成る形状変換光学系によって、光源(1)からの光は水平方向(H)に圧縮された平行光に変換される。
【0015】
凹シリンドリカルレンズ(5a)から射出した平行光は、第1,第2レンズアレイ(6,7)に入射する。第1レンズアレイ(6)は、液晶パネル(13)の表示領域と略相似な長方形状のレンズセルを2次元のアレイ状に配列して成るものであり、複数のレンズセルで入射光を分割する。そして、第1レンズアレイ(6)と同様のアレイ構造を有する第2レンズアレイ(7)の近傍に、複数の光源像を形成する。第2レンズアレイ(7)は、第1レンズアレイ(6)の各レンズセルと対を成す同形状のレンズセルを同数だけ有している。第1レンズアレイ(6)の各レンズセルと液晶パネル(13)とは、第2レンズアレイ(7)の各レンズセルを介して共役な関係にあり、第1レンズアレイ(6)の各レンズセルの共役像が液晶パネル(13)上で重なり合うように、照明光は重ね合わせレンズ(10)によって集光される。このようにして照明光の空間的なエネルギー分布が均一化されて、液晶パネル(13)は無駄なく均一に照明される。
【0016】
第2レンズアレイ(7)から射出した照明光は、PBSプリズムアレイ(8)に入射する。PBSプリズムアレイ(8)は、PBSプリズムを垂直方向(V)のアレイ状に有する偏光分離素子である。各PBSプリズムは、入射してきた照明光をP偏光(透過光)とS偏光(反射光)とに分離する偏光分離面と、S偏光をP偏光と同じ方向に反射させる反射面と、を有している。したがって、入射光は偏光方向の異なる2つの偏光成分(P偏光とS偏光)に分離され、第1レンズアレイ(6)によって形成される光源像は、偏光方向の異なる互いに隣り合った一対の光源像(P像とS像)として形成される。PBSプリズムアレイ(8)の光線射出側の面には、S偏光が入射する位置に1/2波長板(9)が設けられている。S偏光とP偏光とは互いにズレた位置で結像するため、S偏光のみを1/2波長板(9)に入射させることは可能である。一方の偏光成分(S偏光)は1/2波長板(9)を通過することにより、他方の偏光成分(P偏光)と同じ偏光方向の偏光成分(P偏光)に変換される(偏波面が略90°回転)。
【0017】
上記のようにPBSプリズムアレイ(8)及び1/2波長板(9)から成る偏光変換光学系によって、照明光がランダム偏光から偏光方向の揃った直線偏光へと変換されて、照明光は全てP偏光となる。偏光変換光学系はインテグレータ光学系と組み合わされた状態で構成されているため、P・S両偏光による照明光ともエネルギー分布の強い照明光の中心軸をほとんどずらさずに照明を行うことができる。したがって、マイクロレンズアレイ(ML,図2)付きの液晶パネル(13)を照明する上で効率が良く、さらにインテグレータ機能により均一な照明光が得られる。
【0018】
上記偏光変換光学系で偏光方向が揃えられた照明光は、前記重ね合わせレンズ(10)を通過した後、角度差をつけて配置された3枚のダイクロイックミラー(11)に入射する。ダイクロイックミラー(11)は、入射光(白色光)を角度差のある3原色RGBの各色光に色分解する。ダイクロイックミラー(11)での色分解により生じたRGBの各色光は、フィールドレンズ(12)を通過した後、図2に示すように液晶パネル(13)を照明する。なお、フィールドレンズ(12)によって液晶パネル(13)側へのテレセントリック性が達成される。
【0019】
液晶パネル(13)は長方形状の表示領域を有しており、またRGB(図2中、R:破線,G:実線,B:二点鎖線)の各色光が互いに異なる角度で入射する側の表示領域の面に、マイクロレンズアレイ(ML)を有している。そして、マイクロレンズアレイ(ML)通過後の光を液晶層(LC)で変調する。液晶パネル(13)の偏光子(不図示)はP偏光を透過させる向きに配置されているので、偏光子による光量損失はほとんどなく、液晶パネル(13)に対して光利用効率の高い照明が達成可能となる。マイクロレンズアレイ(ML)の各レンズセルは液晶層(LC)の1組のRGBの画素単位毎に配置されており、各レンズセルにはRGBの各色光が角度差を持って入射する。このため、照明光はRGBの色光毎に異なる位置で結像し、各色に対応する画素がそれぞれ効率良く照明される。そして、液晶パネル(13)により変調された光で投影レンズ(14)が画像投影を行い、液晶パネル(13)の表示画像がスクリーン(不図示)上に投影される。
【0020】
図1(B)に示す色分解方向においては、照明光がRGBの各色光に角度分離されるため、照明光全体の開口数(NA)は単色(R,G,B)の3倍になる。このため、色分解方向においてダイクロイックミラー(11)への入射光のNAを、図1(A)に示す色分解しない方向の1/3以下にしておかないと、液晶パネル(13)で混色が生じて色再現性が低下したり、3倍になったNAを投影レンズ(14)で拾いきれず(例えば1/3しか使えなくなる)、光利用効率のロスや色ムラ等が生じたりすることになる。この問題を解消するために本液晶プロジェクタでは、前記形状変換光学系が光源(1)からの射出光を方向により異なる圧縮率で平行光に変換する構成としている。つまり、リフレクタ(2a)から射出した平行光の光束幅を、シリンドリカルレンズ系(4,5a)から成るアフォーカル系で水平方向(H)に圧縮することにより、液晶パネル(13)の表示領域において長辺(α)に対応する水平方向(H)と短辺(β)に対応する垂直方向(V)とで前記圧縮率が異なる構成としている。
【0021】
上記構成により、光源(1)からの光の取り込み量を減らさずに照明光のNAを1/3にすることができる。したがって、色再現性を良好に保ったまま光利用効率を上げて、明るく高品質な投写画像を得ることができる。なお、上記圧縮率の大きい方向{すなわち水平方向(H)}と、液晶パネル(13)の表示領域の長辺(α)と、ダイクロイックミラー(11)による色分解の方向と、は同一の平面(例えば紙面)に対して平行になっており、PBSプリズムアレイ(8)による2つの偏光成分(P,S偏光)への分離方向{すなわち垂直方向(V)}は前記平面に対して垂直になっている。
【0022】
図3(A)に、本液晶プロジェクタにおけるリフレクタ(2a)からの光束取り込み範囲をクロスハッチングで示し、図3(B)に、本液晶プロジェクタにおける第2レンズアレイ(7)の各レンズセルとその近傍に形成されるP像(IP)と1/2波長板(9)との位置関係を示す。また図4(A)に、本液晶プロジェクタにおいてシリンドリカルレンズ系(4,5a)を用いなかった場合の、リフレクタ(2a)からの光束取り込み範囲をクロスハッチングで示し、図4(B)に、本液晶プロジェクタにおいてシリンドリカルレンズ系(4,5a)を用いなかった場合の、第2レンズアレイ(7)の各レンズセルとその近傍に形成されるP像(IP)と1/2波長板(9)との位置関係を示す。PBSプリズムアレイ(8)による偏光分離方向は垂直方向(V)であるため、S像(不図示)は1/2波長板(9)の領域(斜線部)内に形成されることになる。
【0023】
図3(B),図4(B)に示すP像(IP)の形状を比較すると分かるように、本液晶プロジェクタにおいて第2レンズアレイ(7)近傍に形成される光源像は水平方向(H)に長くなる。これは光束幅を水平方向(H)にのみ圧縮するシリンドリカルレンズ系(4,5a)により、各方向(H,V)での圧縮率の差がその比率(すなわち圧縮比)に応じた倍率差として表れるためである。つまり、光源像の光束圧縮方向の長さは、シリンドリカルレンズ系(4,5a)のアフォーカル倍率に応じて決定される。
【0024】
ここで、液晶パネル(13)のアスペクト比を4:3とすると、第1及び第2レンズアレイ(6,7)のアスペクト比も略4:3になる。第2レンズアレイ(7)の近傍には1つのレンズセルに対して2つの光源像が形成されるが、その偏光分離方向が液晶パネル(13)の長辺(α)に対応する水平方向(H)であれば、1つの光源像に有効な領域のアスペクト比は2:3となる。また図3(B)に示すように、偏光分離方向が液晶パネル(13)の短辺(β)方向に対応する垂直方向(V)であれば、1つの光源像に有効な領域のアスペクト比は8:3となる。光源像の大きさは光束圧縮されている方向{つまり水平方向(H)}に約3倍大きいため、それと直交する垂直方向(V)を偏光分離方向とする方が、光源像の形状と第2レンズアレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチングが良く、したがって効率の良い照明が可能となる。本液晶プロジェクタの場合、光束の圧縮比を8:3にすると、光源像の形状と第2レンズアレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチングが最も良くなる。
【0025】
また、液晶パネル(13)のアスペクト比が16:9の場合、偏光分離方向を液晶パネル(13)の短辺(β)方向に対応する垂直方向(V)にすると、1つの光源像に有効な領域のアスペクト比は32:9となり、圧縮比を32:9にすると光源像の形状と第2レンズアレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチングが最も良くなる。この観点から、液晶パネル(13)の表示領域のアスペクト比をα:β(ただしα>β)とするとき、平行光の圧縮率の比は2α/β:1であることが望ましい。このような圧縮比の設定により、光源像の形状と第2レンズアレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチングが良くなり、効率の良い照明が可能となる。
【0026】
図5に、本発明に係る液晶プロジェクタの他の実施の形態を断面的に示す。図5(B)は、本液晶プロジェクタ全体を液晶パネル(13)の長辺(α)側から{つまり短辺(β)に対して平行方向から}見た断面で示している。これに対し図5(A)は、図5(B)に示す略L字型の光路を一方向に展開した状態で示している。つまり図5(A)は、光源(1)からダイクロイックミラー(11)までを液晶パネル(13)の表示面に対して垂直方向から見た断面で示しており、フィールドレンズ(12)から投影レンズ(14)までを液晶パネル(13)の短辺(β)側から{つまり長辺(α)に対して平行方向から}見た断面で示している。
【0027】
この液晶プロジェクタは、光路の順に、光源(1),リフレクタ(2b),UV−IRカットフィルター(3),凹シリンドリカルレンズ(5b),第1レンズアレイ(6),複屈折回折光学素子(15),第2レンズアレイ(7),1/2波長板(9),重ね合わせレンズ(10),ダイクロイックミラー(11),フィールドレンズ(12),液晶パネル(13),及び投影レンズ(14)を備えている。これらのうち、リフレクタ(2b)及び凹シリンドリカルレンズ(5b)が形状変換光学系、第1,第2レンズアレイ(6,7)及び重ね合わせレンズ(10)がレンズアレイ方式のインテグレータ光学系、複屈折回折光学素子(15)及び1/2波長板(9)が偏光変換光学系、ダイクロイックミラー(11)が色分解光学系をそれぞれ構成している。
【0028】
この液晶プロジェクタの第1の特徴は、形状変換光学系において凸シリンドリカルレンズの機能をリフレクタ(2b)に持たせた点にある。リフレクタ(2b)は、光源(1)の位置に焦点を持ち水平方向(H)と垂直方向(V)とで曲率の異なるアナモフィック非球面を反射面として有している。そのアナモフィック非球面形状は、図5(A)に示す断面において放物線であり、図5(B)に示す断面において楕円形状である。また凹シリンドリカルレンズ(5b)は、リフレクタ(2b)からの光束を平行光に変換するために、水平方向(H)と垂直方向(V)とで曲率の異なるアナモフィック非球面形状のレンズ面を有している。そのアナモフィック非球面形状は、図5(A)に示す断面において直線であり、図5(B)に示す断面において円形状である。さらに、その円の曲率は光軸上で最大となり、光軸から垂直方向(V)に離れるに従って緩やかに変化していく。このようにアナモフィック非球面を用いることにより、凸シリンドリカルレンズが不要となるため部品点数を減らすことができる。また、前述した光束幅の圧縮が効果的に達成される。
【0029】
この液晶プロジェクタの第2の特徴は、偏光分離素子として複屈折回折光学素子(15)を用いた点にある。複屈折回折光学素子(15)は、複屈折材料から成る光学的異方体層(例えば液晶)と、回折格子面で光学的異方体層に隣接する光学的等方体層(例えばガラス基板)と、を備え、その複屈折作用と回折作用により偏光分離を行う。例えば、P偏光が回折格子面で回折せずにそのまま複屈折回折光学素子(15)を透過し、S偏光が回折格子面での回折により偏向することになる。そしてその偏光分離により、P偏光とS偏光とで結像位置(すなわち光源像位置)に光軸垂直方向のズレが生じて、S偏光のみが1/2波長板(9)を通過することになる。
【0030】
ところで、照明光を圧縮した後、第1レンズアレイ(6)に入射させる構成では、その圧縮方向での分割数が少なくなりがちであり、均一照明するためには各レンズセルを小さくする必要が生じる。そのため、偏光分離方向でのレンズセル数はかなり多くなり、図1に示すようにPBSプリズムアレイ(8)を用いた場合には、それを構成するPBSプリズム数も多くなる。したがって、構成する部品点数が多くなるため、高コスト化が懸念される。図5に示すように複屈折回折光学素子(15)を用いれば、レンズセル数に依存することなく偏光分離を行うことが可能であり、また複屈折回折光学素子(15)は非常に少ない部品点数で構成可能であるため、低コストの偏光分離を効果的に行うことができる。例えば、ガラス基板と回折格子基板との間に複屈折材料である液晶を封入すれば、非常に少ない部品点数で低コストの複屈折回折光学素子(15)を構成することができる。
【0031】
また本液晶プロジェクタの第3の特徴は、第2レンズアレイ(7)の光線射出側の面に設けられている1/2波長板(9)が、高分子フィルムではなく、アモルファス複屈折薄膜で構成されている点にある。偏光分離方向のレンズセル数が多くなると1/2波長板の数も多くなるため、1/2波長板を高分子フィルムで構成した場合には貼り付け工数が増えて高コストになる。また、レンズセルサイズが小さくなっているので、貼り付け位置の誤差の影響も大きくなる。アモルファス複屈折薄膜は蒸着によって形成されるため、アモルファス複屈折薄膜から成る1/2波長板(9)は一度に形成可能であり、しかも1/2波長板(9)を形成する位置の誤差を小さくする上でも有効である。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、形状変換光学系が光源からの射出光を方向により異なる圧縮率で平行光に変換する構成になっているため、色再現性を良好に保ったまま光利用効率を上げて、明るく高品質な投写画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶プロジェクタの一実施の形態を断面的に示す光学構成図。
【図2】図1の液晶プロジェクタにおける液晶パネルの要部構造と各色光の光路を断面的に示す図。
【図3】図1の液晶プロジェクタにおける、光源からの光束取り込み範囲と第2レンズアレイ近傍での光束有効領域を模式的に示す図。
【図4】図1の液晶プロジェクタにおいてシリンドリカルレンズ系を用いない場合の、光源からの光束取り込み範囲と第2レンズアレイ近傍での光束有効領域を模式的に示す図。
【図5】液晶プロジェクタの他の実施の形態を断面的に示す光学構成図。
【符号の説明】
1 …光源
2a …リフレクタ
2b …リフレクタ
4 …凸シリンドリカルレンズ
5a …凹シリンドリカルレンズ
5b …凹シリンドリカルレンズ
6 …第1レンズアレイ
7 …第2レンズアレイ
8 …PBSプリズムアレイ
9 …1/2波長板
10 …重ね合わせレンズ
11 …ダイクロイックミラー
13 …液晶パネル
ML …マイクロレンズアレイ
14 …投影レンズ
15 …複屈折回折光学素子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a single plate type liquid crystal projector, and more particularly to a microlens-dichroic mirror type color liquid crystal projector.
[0002]
[Prior art]
A general single-panel liquid crystal projector uses R (red), G (green), and B (blue) color filters. However, since the color filter absorbs light, the light use efficiency is lowered. In the so-called microlens-dichroic mirror system, such a problem does not occur because a color filter is not used. According to this method, the light from the lamp is separated into RGB color lights having different angles by the dichroic mirror. Then, the light enters the microlens arranged for each pixel of the liquid crystal panel, and is condensed at different positions for each color light to illuminate each pixel of RGB. Various single-plate liquid crystal projectors employing this method have been proposed in the past (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-32348, 11-202429, etc.).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In a microlens-dichroic mirror type liquid crystal projector, the numerical aperture (NA) of each color light needs to be reduced in the color separation direction. This is because when the NA is large, color mixing occurs in adjacent pixels, resulting in a decrease in color reproducibility. On the other hand, if the NA is too small, only a part of the light flux from the lamp can be used for illumination in the color separation direction, and the light utilization efficiency decreases.
[0004]
The present invention has been made in view of such a situation, and provides a single-plate liquid crystal projector capable of increasing light utilization efficiency while maintaining good color reproducibility and obtaining a bright and high-quality projected image. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal projector according to a first aspect of the present invention includes a light source that generates white natural light, a shape conversion optical system that converts light emitted from the light source into parallel light, and a spatial light of the parallel light. A lens array integrator optical system for uniforming a uniform energy distribution, a color separation optical system for color-separating the light with uniform energy distribution into a plurality of color lights having an angle difference, and a side on which each color light is incident A single plate type comprising a microlens array on the surface of the display area, a liquid crystal panel that modulates light after passing through the microlens array, and a projection lens that projects an image with the light modulated by the liquid crystal panel A liquid crystal projector, wherein the integrator optical system divides incident light by a plurality of lens cells to form a plurality of light source images, and the first lens array The second lens array has the same number of lens cells as conjugates of the lens cells and the liquid crystal panel so as to form a pair with the lens cells of the first lens array, and is further formed by the first lens array. A polarization separation element that separates incident light into two polarization components having different polarization directions, and one of the polarization components so that the light source image formed is formed as a pair of adjacent light source images having different polarization directions. A half-wave plate for converting into a polarization component having the same polarization direction as the other polarization component, and the shape conversion optical system converts the light emitted from the light source into parallel light at a different compression ratio depending on the direction , The display area of the liquid crystal panel has a rectangular shape, and the compression rate differs between a direction corresponding to the long side of the rectangle and a direction corresponding to the short side, and the direction in which the compression rate is large, and the liquid crystal panel And the direction of color separation by the color separation optical system is parallel to the same plane, and the direction of separation into two polarization components by the polarization separation element is relative to the plane. and wherein the vertical der Rukoto Te.
[0007]
The liquid crystal projector according to a second aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the first aspect, wherein the ratio of the parallel light compression ratio is 2α / β: when the aspect ratio of the display area is α: β (where α> β). It is characterized by 1.
[0008]
A liquid crystal projector according to a third aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the first or second aspect , wherein the shape conversion optical system includes a reflector having a paraboloid having a focal point at the light source position as a reflection surface, It comprises a convex cylindrical lens that converges parallel light only in one direction, and a concave cylindrical lens that returns a light beam converged only in one direction by the convex cylindrical lens back to parallel light.
[0009]
In a liquid crystal projector according to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect , the shape conversion optical system reflects an anamorphic aspherical surface having a focal point at the light source position and different curvatures in the horizontal direction and the vertical direction. It is characterized by comprising a reflector having a surface, and a concave cylindrical lens having lens surfaces having different curvatures in the horizontal direction and the vertical direction in order to convert the light beam from the reflector into parallel light.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a single-plate type liquid crystal projector embodying the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the embodiment and the like are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.
[0011]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a color liquid crystal projector of a microlens-dichroic mirror system. FIG. 1B shows a cross section of the entire liquid crystal projector as viewed from the long side (α) side of the liquid crystal panel (13) {that is, from a direction parallel to the short side (β)}. On the other hand, FIG. 1A shows a substantially L-shaped optical path shown in FIG. 1B developed in one direction. That is, FIG. 1A shows a section from the light source (1) to the dichroic mirror (11) as viewed from the direction perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel (13). Up to (14) is shown in a cross section viewed from the short side (β) side of the liquid crystal panel (13) {that is, from a direction parallel to the long side (α)}.
[0012]
The liquid crystal projector includes a light source (1), a reflector (2a), a UV (ultraviolet ray) -IR (infrared ray) cut filter (3), a convex cylindrical lens (4), a concave cylindrical lens (5a), in the order of the optical path. First lens array (6), second lens array (7), PBS (polarizing beam splitter) prism array (8), half-wave plate (9), superposition lens (10), dichroic mirror (11), A field lens (12), a liquid crystal panel (13), and a projection lens (14) are provided. Among these, the reflector (2a) and the convex and concave cylindrical lenses (4, 5a) are the shape conversion optical system, and the first and second lens arrays (6, 7) and the overlapping lens (10) are the lens array type. The integrator optical system, PBS prism array (8) and half-wave plate (9) constitute a polarization conversion optical system, and dichroic mirror (11) constitutes a color separation optical system.
[0013]
The light source (1) is a discharge lamp (for example, a metal halide lamp or an ultrahigh pressure mercury lamp) that generates white natural light (random polarization). In particular, an ultra-high pressure mercury lamp is a short arc, which is desirable for improving illumination efficiency. The reflector (2a) has a parabolic surface having a focal point at the position of the light source (1) as a reflecting surface. Therefore, the light emitted from the light source (1) is converted into parallel light by the reflector (2a). The parallel light emitted from the reflector (2a) passes through the UV-IR cut filter (3) and then passes through the convex cylindrical lens (4) and the concave cylindrical lens (5a).
[0014]
Convex cylindrical lens (4) and concave cylindrical lens (5a) act as an afocal system in the horizontal direction (H) for incident parallel light but as a simple parallel plate in the vertical direction (V). To do. Accordingly, the parallel light transmitted through the UV-IR cut filter (3) is converged only in the horizontal direction (H) by the convex cylindrical lens (4), and the converged light beam is again collimated by the concave cylindrical lens (5a). Returned to In this way, the light from the light source (1) is converted into parallel light compressed in the horizontal direction (H) by the shape conversion optical system including the cylindrical lenses (4, 5a) and the like.
[0015]
The parallel light emitted from the concave cylindrical lens (5a) is incident on the first and second lens arrays (6, 7). The first lens array (6) is formed by arranging rectangular lens cells that are substantially similar to the display area of the liquid crystal panel (13) in a two-dimensional array, and divides incident light by a plurality of lens cells. To do. Then, a plurality of light source images are formed in the vicinity of the second lens array (7) having the same array structure as the first lens array (6). The second lens array (7) has the same number of lens cells of the same shape that are paired with the lens cells of the first lens array (6). Each lens cell of the first lens array (6) and the liquid crystal panel (13) are in a conjugate relationship via each lens cell of the second lens array (7), and each lens of the first lens array (6). The illumination light is collected by the overlapping lens (10) so that the conjugate images of the cells overlap on the liquid crystal panel (13). In this way, the spatial energy distribution of the illumination light is made uniform, and the liquid crystal panel (13) is illuminated uniformly without waste.
[0016]
The illumination light emitted from the second lens array (7) enters the PBS prism array (8). The PBS prism array (8) is a polarization separating element having PBS prisms in an array in the vertical direction (V). Each PBS prism has a polarization separation surface that separates incident illumination light into P-polarized light (transmitted light) and S-polarized light (reflected light), and a reflective surface that reflects S-polarized light in the same direction as P-polarized light. is doing. Therefore, incident light is separated into two polarization components (P-polarized light and S-polarized light) having different polarization directions, and the light source image formed by the first lens array (6) is a pair of light sources adjacent to each other with different polarization directions. It is formed as an image (P image and S image). A half-wave plate (9) is provided at the position where the S-polarized light is incident on the surface of the PBS prism array (8) on the light emission side. Since the S-polarized light and the P-polarized light are imaged at positions shifted from each other, only the S-polarized light can be incident on the half-wave plate (9). One polarization component (S-polarized light) passes through the half-wave plate (9) and is converted to a polarization component (P-polarized light) having the same polarization direction as the other polarization component (P-polarized light) (the polarization plane is Approximately 90 ° rotation).
[0017]
As described above, the illumination light is converted from random polarized light to linearly polarized light with a uniform polarization direction by the polarization conversion optical system comprising the PBS prism array (8) and the half-wave plate (9). P-polarized light. Since the polarization conversion optical system is configured in combination with the integrator optical system, illumination can be performed with almost no shift of the central axis of illumination light having a strong energy distribution for both illumination light with both P and S polarizations. Therefore, it is efficient in illuminating the liquid crystal panel (13) with the microlens array (ML, FIG. 2), and uniform illumination light can be obtained by the integrator function.
[0018]
The illumination light whose polarization direction is aligned by the polarization conversion optical system passes through the superposing lens (10) and then enters the three dichroic mirrors (11) arranged with an angle difference. The dichroic mirror (11) separates incident light (white light) into each color light of three primary colors RGB having an angle difference. Each color light of RGB generated by color separation in the dichroic mirror (11) passes through the field lens (12) and then illuminates the liquid crystal panel (13) as shown in FIG. The field lens (12) achieves telecentricity toward the liquid crystal panel (13).
[0019]
The liquid crystal panel (13) has a rectangular display area, and RGB light (in FIG. 2, R: broken line, G: solid line, B: two-dot chain line) is incident on the side where light beams are incident at different angles. A microlens array (ML) is provided on the surface of the display area. Then, the light after passing through the microlens array (ML) is modulated by the liquid crystal layer (LC). Since the polarizer (not shown) of the liquid crystal panel (13) is arranged in a direction that transmits the P-polarized light, there is almost no light loss due to the polarizer, and the liquid crystal panel (13) is illuminated with high light utilization efficiency. Achievable. Each lens cell of the microlens array (ML) is arranged for each set of RGB pixel units of the liquid crystal layer (LC), and each color light of RGB is incident on each lens cell with an angle difference. For this reason, the illumination light is imaged at different positions for each of the RGB color lights, and the pixels corresponding to the respective colors are illuminated efficiently. Then, the projection lens (14) projects an image with the light modulated by the liquid crystal panel (13), and a display image on the liquid crystal panel (13) is projected on a screen (not shown).
[0020]
In the color separation direction shown in FIG. 1B, since the illumination light is angularly separated into RGB color lights, the numerical aperture (NA) of the entire illumination light is three times that of a single color (R, G, B). . Therefore, if the NA of the incident light to the dichroic mirror (11) in the color separation direction is not set to 1/3 or less of the non-color separation direction shown in FIG. The color reproducibility is reduced and the NA tripled cannot be picked up by the projection lens (14) (for example, only 1/3 can be used), resulting in loss of light use efficiency and color unevenness. become. In order to solve this problem, in the present liquid crystal projector, the shape conversion optical system is configured to convert the light emitted from the light source (1) into parallel light at different compression rates depending on directions. In other words, in the display area of the liquid crystal panel (13), the beam width of the parallel light emitted from the reflector (2a) is compressed in the horizontal direction (H) by an afocal system composed of a cylindrical lens system (4, 5a). The compression rate is different between the horizontal direction (H) corresponding to the long side (α) and the vertical direction (V) corresponding to the short side (β).
[0021]
With the above configuration, the NA of the illumination light can be reduced to 1/3 without reducing the amount of light taken in from the light source (1). Therefore, it is possible to increase the light use efficiency while maintaining good color reproducibility, and obtain a bright and high-quality projected image. The direction in which the compression rate is large {that is, the horizontal direction (H)}, the long side (α) of the display area of the liquid crystal panel (13), and the direction of color separation by the dichroic mirror (11) are the same plane. The direction of separation of the two polarization components (P, S polarization) by the PBS prism array (8) {ie, the vertical direction (V)} is perpendicular to the plane. It has become.
[0022]
FIG. 3 (A) shows the light beam capturing range from the reflector (2a) in the liquid crystal projector by cross hatching, and FIG. 3 (B) shows each lens cell of the second lens array (7) in the liquid crystal projector and its lens cell. The positional relationship between the P image (IP) formed in the vicinity and the half-wave plate (9) is shown. Also, FIG. 4A shows the cross-hatching of the light flux capturing range from the reflector 2a when the cylindrical lens system 4,5a is not used in the liquid crystal projector, and FIG. When the cylindrical lens system (4, 5a) is not used in the liquid crystal projector, the P image (IP) and the half-wave plate (9) formed in the vicinity of each lens cell of the second lens array (7) The positional relationship is shown. Since the polarization separation direction by the PBS prism array (8) is the vertical direction (V), the S image (not shown) is formed in the region (hatched portion) of the half-wave plate (9).
[0023]
As can be seen by comparing the shapes of the P image (IP) shown in FIGS. 3B and 4B, the light source image formed in the vicinity of the second lens array 7 in this liquid crystal projector is in the horizontal direction (H ) Become longer. This is because the cylindrical lens system (4, 5a) compresses the beam width only in the horizontal direction (H), and the difference in compression rate in each direction (H, V) is a magnification difference corresponding to that ratio (i.e., compression ratio). Because it appears as That is, the length of the light source image in the light beam compression direction is determined according to the afocal magnification of the cylindrical lens system (4, 5a).
[0024]
Here, if the aspect ratio of the liquid crystal panel (13) is 4: 3, the aspect ratio of the first and second lens arrays (6, 7) is also about 4: 3. Two light source images are formed for one lens cell in the vicinity of the second lens array (7), and the polarization separation direction thereof is the horizontal direction corresponding to the long side (α) of the liquid crystal panel (13) ( H), the aspect ratio of the area effective for one light source image is 2: 3. As shown in FIG. 3B, if the polarization separation direction is the vertical direction (V) corresponding to the short side (β) direction of the liquid crystal panel (13), the aspect ratio of the effective area for one light source image is obtained. Becomes 8: 3. Since the size of the light source image is about three times larger in the direction {that is, the horizontal direction (H)} in which the light beam is compressed, the vertical direction (V) perpendicular thereto is the polarization separation direction. The matching with the shape of the effective region of the luminous flux in the vicinity of the two-lens array (7) is good, and therefore efficient illumination is possible. In the case of the present liquid crystal projector, when the light beam compression ratio is set to 8: 3, matching between the shape of the light source image and the shape of the effective light beam region in the vicinity of the second lens array (7) is best.
[0025]
Also, when the aspect ratio of the liquid crystal panel (13) is 16: 9, it is effective for one light source image when the polarization separation direction is the vertical direction (V) corresponding to the short side (β) direction of the liquid crystal panel (13). When the compression ratio is 32: 9, matching between the shape of the light source image and the shape of the luminous flux effective region in the vicinity of the second lens array (7) is the best. From this viewpoint, when the aspect ratio of the display area of the liquid crystal panel (13) is α: β (where α> β), the ratio of the parallel light compression ratio is preferably 2α / β: 1. By setting the compression ratio in this manner, matching between the shape of the light source image and the shape of the light flux effective region in the vicinity of the second lens array (7) is improved, and efficient illumination is possible.
[0026]
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the liquid crystal projector according to the present invention. FIG. 5B shows the entire liquid crystal projector as viewed from the long side (α) side of the liquid crystal panel (13) {that is, from a direction parallel to the short side (β)}. On the other hand, FIG. 5A shows the substantially L-shaped optical path shown in FIG. 5B developed in one direction. That is, FIG. 5A shows a section from the light source (1) to the dichroic mirror (11) as viewed from the direction perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel (13). Up to (14) is shown in a cross section viewed from the short side (β) side of the liquid crystal panel (13) {that is, from a direction parallel to the long side (α)}.
[0027]
This liquid crystal projector includes a light source (1), a reflector (2b), a UV-IR cut filter (3), a concave cylindrical lens (5b), a first lens array (6), a birefringent diffractive optical element (15) in the order of the optical path. ), Second lens array (7), half-wave plate (9), superposition lens (10), dichroic mirror (11), field lens (12), liquid crystal panel (13), and projection lens (14) It has. Among these, the reflector (2b) and the concave cylindrical lens (5b) are the shape converting optical system, the first and second lens arrays (6, 7) and the superposing lens (10) are the lens array integrator optical system, the compound optical system. The refractive diffraction optical element (15) and the half-wave plate (9) constitute a polarization conversion optical system, and the dichroic mirror (11) constitutes a color separation optical system.
[0028]
The first feature of this liquid crystal projector is that the reflector (2b) has the function of a convex cylindrical lens in the shape conversion optical system. The reflector (2b) has an anamorphic aspheric surface having a focal point at the position of the light source (1) and having different curvatures in the horizontal direction (H) and the vertical direction (V) as a reflecting surface. The anamorphic aspheric shape is a parabola in the cross section shown in FIG. 5 (A), and is elliptical in the cross section shown in FIG. 5 (B). The concave cylindrical lens (5b) has an anamorphic aspherical lens surface with different curvatures in the horizontal direction (H) and vertical direction (V) in order to convert the light beam from the reflector (2b) into parallel light. is doing. The anamorphic aspheric shape is a straight line in the cross section shown in FIG. 5A, and is circular in the cross section shown in FIG. Further, the curvature of the circle becomes maximum on the optical axis and gradually changes as the distance from the optical axis increases in the vertical direction (V). By using an anamorphic aspherical surface in this way, a convex cylindrical lens is not necessary, and the number of parts can be reduced. Further, the above-described compression of the light beam width is effectively achieved.
[0029]
The second feature of this liquid crystal projector is that a birefringent diffractive optical element (15) is used as a polarization separating element. The birefringent diffractive optical element (15) includes an optically anisotropic layer (for example, liquid crystal) made of a birefringent material and an optically isotropic layer (for example, a glass substrate) adjacent to the optically anisotropic layer on the diffraction grating surface. ), And polarization separation is performed by the birefringence action and the diffraction action. For example, P-polarized light passes through the birefringent diffractive optical element (15) as it is without being diffracted on the diffraction grating surface, and S-polarized light is deflected by diffraction on the diffraction grating surface. Then, due to the polarization separation, the image forming position (that is, the light source image position) is shifted in the direction perpendicular to the optical axis between the P polarized light and the S polarized light, and only the S polarized light passes through the half-wave plate (9). Become.
[0030]
By the way, in the configuration in which the illumination light is compressed and then incident on the first lens array (6), the number of divisions in the compression direction tends to be small, and it is necessary to make each lens cell small for uniform illumination. Arise. Therefore, the number of lens cells in the polarization separation direction is considerably increased, and when the PBS prism array (8) is used as shown in FIG. 1, the number of PBS prisms constituting the same is increased. Therefore, since the number of parts to configure increases, there is a concern about cost increase. If the birefringent diffractive optical element (15) is used as shown in FIG. 5, it is possible to perform polarization separation without depending on the number of lens cells, and the birefringent diffractive optical element (15) has very few parts. Since it can be configured by the number of points, low-cost polarization separation can be effectively performed. For example, if a liquid crystal, which is a birefringent material, is sealed between a glass substrate and a diffraction grating substrate, a low-cost birefringent diffractive optical element (15) can be configured with a very small number of parts.
[0031]
The third feature of the liquid crystal projector is that the half-wave plate (9) provided on the light emitting side surface of the second lens array (7) is not a polymer film but an amorphous birefringent thin film. It is in the point which is comprised. When the number of lens cells in the polarization separation direction is increased, the number of half-wave plates is also increased. Therefore, when the half-wave plate is formed of a polymer film, the number of attaching steps increases and the cost is increased. Further, since the lens cell size is reduced, the influence of the error in the pasting position is also increased. Since the amorphous birefringent thin film is formed by vapor deposition, the half-wave plate (9) made of the amorphous birefringent thin film can be formed at one time, and the error of the position where the half-wave plate (9) is formed is reduced. It is also effective in reducing the size.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the shape conversion optical system is configured to convert the light emitted from the light source into parallel light at different compression ratios depending on the direction. It is possible to increase the utilization efficiency and obtain a bright and high-quality projected image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an optical configuration diagram showing a cross section of an embodiment of a liquid crystal projector.
2 is a cross-sectional view showing a main part structure of a liquid crystal panel and an optical path of each color light in the liquid crystal projector of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram schematically showing a light flux capturing range from a light source and a light flux effective area in the vicinity of a second lens array in the liquid crystal projector of FIG. 1;
4 is a diagram schematically illustrating a light beam capturing range from a light source and a light beam effective region in the vicinity of a second lens array when the cylindrical lens system is not used in the liquid crystal projector of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical configuration of another embodiment of a liquid crystal projector.
[Explanation of symbols]
1… Light source
2a… Reflector
2b… Reflector
4 ... Convex cylindrical lens
5a ... Concave cylindrical lens
5b ... Concave cylindrical lens
6 ... 1st lens array
7… Second lens array
8… PBS prism array
9… 1/2 wave plate
10 ... Overlapping lens
11… Dichroic mirror
13 ... LCD panel
ML ... Micro lens array
14 ... Projection lens
15 ... Birefringent diffractive optical element

Claims (4)

白色の自然光を発生させる光源と、該光源から射出した光を平行光に変換する形状変換光学系と、前記平行光の空間的なエネルギー分布を均一化するレンズアレイ方式のインテグレータ光学系と、前記エネルギー分布が均一化された光を角度差のある複数の色光に色分解する色分解光学系と、前記各色光が入射する側の表示領域の面にマイクロレンズアレイを有し、該マイクロレンズアレイ通過後の光を変調する液晶パネルと、該液晶パネルにより変調された光で画像投影を行う投影レンズと、を備えた単板式液晶プロジェクタであって、
前記インテグレータ光学系が、複数のレンズセルで入射光を分割して複数の光源像を形成する第1レンズアレイ、及び該第1レンズアレイの各レンズセルと前記液晶パネルとを共役にするレンズセルを前記第1レンズアレイの各レンズセルと対を成すように同数だけ有する第2レンズアレイで構成され、
さらに、前記第1レンズアレイによって形成される光源像が、偏光方向の異なる互いに隣り合った一対の光源像として形成されるように、入射光を偏光方向の異なる2つの偏光成分に分離する偏光分離素子と、その一方の偏光成分を他方の偏光成分と同じ偏光方向の偏光成分に変換する1/2波長板と、を備え、
前記形状変換光学系が、前記光源から射出した光を方向により異なる圧縮率で平行光に変換し、
前記液晶パネルの表示領域が長方形状を成し、その長方形の長辺に対応する方向と短辺に対応する方向とで前記圧縮率が異なり、その圧縮率の大きい方向と、前記液晶パネルの表示領域の長辺と、前記色分解光学系による色分解の方向と、が同一の平面に対して平行であり、前記偏光分離素子による2つの偏光成分への分離方向が前記平面に対して垂直であることを特徴とする液晶プロジェクタ。
A light source that generates white natural light; a shape conversion optical system that converts light emitted from the light source into parallel light; a lens array integrator optical system that uniformizes a spatial energy distribution of the parallel light; and A color separation optical system for color-separating light having a uniform energy distribution into a plurality of color lights having an angle difference; and a microlens array on a surface of a display area on which each color light is incident, the microlens array A single-plate liquid crystal projector comprising: a liquid crystal panel that modulates light after passing; and a projection lens that projects an image with light modulated by the liquid crystal panel,
The integrator optical system divides incident light by a plurality of lens cells to form a plurality of light source images, and a lens cell that conjugates each lens cell of the first lens array and the liquid crystal panel. A second lens array having the same number to form a pair with each lens cell of the first lens array,
Further, polarization separation that separates incident light into two polarization components having different polarization directions so that a light source image formed by the first lens array is formed as a pair of adjacent light source images having different polarization directions. An element and a half-wave plate for converting one polarization component of the element into a polarization component having the same polarization direction as the other polarization component,
The shape conversion optical system converts light emitted from the light source into parallel light at different compression rates depending on directions ,
The display area of the liquid crystal panel has a rectangular shape, and the compression ratio differs between the direction corresponding to the long side and the direction corresponding to the short side of the rectangle, and the direction in which the compression ratio is large, and the display of the liquid crystal panel The long side of the region and the direction of color separation by the color separation optical system are parallel to the same plane, and the separation direction into two polarization components by the polarization separation element is perpendicular to the plane. a liquid crystal projector according to claim Rukoto Oh.
前記表示領域のアスペクト比をα:β(ただしα>β)とするとき、平行光の圧縮率の比が2α/β:1であることを特徴とする請求項記載の液晶プロジェクタ。Wherein the aspect ratio of the display area alpha: beta (but alpha> beta) to the time, the ratio of the compression ratio of the parallel light 2.alpha / beta: a liquid crystal projector according to claim 1, wherein the 1. 前記形状変換光学系が、前記光源位置に焦点を持つ放物面を反射面として有するリフレクタと、該リフレクタからの平行光を一方向のみに収束させる凸シリンドリカルレンズと、該凸シリンドリカルレンズで一方向のみに収束された光束を再び平行光に戻す凹シリンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液晶プロジェクタ。The shape conversion optical system includes a reflector having a paraboloid having a focal point at the light source position as a reflection surface, a convex cylindrical lens for converging parallel light from the reflector in only one direction, and the convex cylindrical lens in one direction. 3. A liquid crystal projector according to claim 1, further comprising: a concave cylindrical lens that returns the light beam focused only on the light to parallel light. 前記形状変換光学系が、前記光源位置に焦点を持ち水平方向と垂直方向とで曲率の異なるアナモフィック非球面を反射面として有するリフレクタと、該リフレクタからの光束を平行光に変換するために水平方向と垂直方向とで曲率の異なるレンズ面を有する凹シリンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液晶プロジェクタ。The shape conversion optical system has a reflector having an anamorphic aspheric surface having a focal point at the light source position and different curvatures in the horizontal direction and the vertical direction as a reflecting surface, and a horizontal direction for converting the light flux from the reflector into parallel light 3. The liquid crystal projector according to claim 1 , wherein the liquid crystal projector comprises a concave cylindrical lens having lens surfaces having different curvatures in the vertical direction.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102681308A (en) * 2011-03-11 2012-09-19 精工爱普生株式会社 Projector
US9575402B2 (en) 2010-12-27 2017-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Illumination optical system with light-compressing lens arrays having no optical power on one section and image projection apparatus having the same
CN110634417A (en) * 2019-10-29 2019-12-31 云谷(固安)科技有限公司 Display module and display device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040068691A (en) 2003-01-27 2004-08-02 삼성전자주식회사 Color illuminating system and projection type image display apparatus employing the same
KR20040077224A (en) 2003-02-28 2004-09-04 삼성전자주식회사 Scrolling unit, color illuminating system and projection system employing the same
JP5509827B2 (en) * 2009-12-11 2014-06-04 コニカミノルタ株式会社 Illumination optical system and projection apparatus
JP5428822B2 (en) * 2009-12-14 2014-02-26 セイコーエプソン株式会社 Lighting device and projector
WO2012039895A1 (en) 2010-09-22 2012-03-29 3M Innovative Properties Company Tilted dichroic color combiner iii
JP5188612B2 (en) * 2011-08-01 2013-04-24 キヤノン株式会社 Lens array optical system, projection optical unit, image projection apparatus, and image display system
JP5247867B2 (en) * 2011-09-16 2013-07-24 キヤノン株式会社 Illumination optical system and projection display device using the same
JP5725138B2 (en) * 2013-12-02 2015-05-27 セイコーエプソン株式会社 Lighting device and projector
JP5797302B2 (en) * 2014-06-09 2015-10-21 キヤノン株式会社 Illumination optical system and image display apparatus using the same
CN113405775A (en) * 2020-03-16 2021-09-17 瑞鼎科技股份有限公司 Optical machine platform inspection method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9575402B2 (en) 2010-12-27 2017-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Illumination optical system with light-compressing lens arrays having no optical power on one section and image projection apparatus having the same
CN102681308A (en) * 2011-03-11 2012-09-19 精工爱普生株式会社 Projector
CN102681308B (en) * 2011-03-11 2016-08-31 精工爱普生株式会社 Scialyscope
CN110634417A (en) * 2019-10-29 2019-12-31 云谷(固安)科技有限公司 Display module and display device
CN110634417B (en) * 2019-10-29 2021-10-22 云谷(固安)科技有限公司 Display module and display device

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