JPH11258547A - Color image projecting device - Google Patents
Color image projecting deviceInfo
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- JPH11258547A JPH11258547A JP10063315A JP6331598A JPH11258547A JP H11258547 A JPH11258547 A JP H11258547A JP 10063315 A JP10063315 A JP 10063315A JP 6331598 A JP6331598 A JP 6331598A JP H11258547 A JPH11258547 A JP H11258547A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、異なる色の光から
なる複数の光学画像を合成して投影する小型のカラー画
像投影装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compact color image projecting apparatus for synthesizing and projecting a plurality of optical images composed of light of different colors.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、透過型ＬＣＤ（liquid crystal d
isplay）よりも効率の高い反射型ＬＣＤが注目されてい
る。反射型ＬＣＤは、反射型ＬＣＤの表面から入射した
照明光を入射角とは逆符号でほぼ同じ反射角を持つ正反
射の投影光を射出する。2. Description of the Related Art Recently, transmission type LCD (liquid crystal d)
Attention has been focused on reflective LCDs that are more efficient than isplay). The reflective LCD emits illumination light incident from the surface of the reflective LCD as regular reflection projection light having a sign opposite to the incident angle and substantially the same reflection angle.
【０００３】この反射型ＬＣＤを用いた表示光学系とし
て、従来、反射型ＬＣＤに対してほぼ垂直方向から照明
し、垂直方向に投影光が射出するようにし、この投影光
が投影光学系を介して像を形成するように構成されたも
のが提案されている。図８に、この光学系の具体例（従
来例１）を示す。Conventionally, as a display optical system using the reflection type LCD, the reflection type LCD is illuminated from a substantially vertical direction so that projection light is emitted in the vertical direction, and the projection light is transmitted through the projection optical system. Some have been proposed that are configured to form an image. FIG. 8 shows a specific example (conventional example 1) of this optical system.
【０００４】図８は、光学系の水平断面図である。同図
において、５１は光源、５２は光源５１に連結され、光
源５１からの光を反射して集光するリフレクター、５４
はリフレクター５２の前部に配設され、後述の反射型Ｌ
ＣＤを効率よく、むらなく照明するための照明光学系、
５５、５６は特定の色の光のみを反射し残りの色の光を
透過するダイクロイックミラー、５７、５８、５９は偏
光ビームスプリッタ、６０、６１、６２はそれぞれ赤色
（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光学画像を形成する
反射型ＬＣＤパネル、６３はクロスダイクロイックプリ
ズム、６４は投影光学系である。FIG. 8 is a horizontal sectional view of the optical system. In the figure, reference numeral 51 denotes a light source; 52, a reflector connected to the light source 51 for reflecting and condensing light from the light source 51;
Is disposed at the front of the reflector 52, and is a reflection type L which will be described later.
An illumination optical system for efficiently and evenly illuminating a CD,
55 and 56 are dichroic mirrors that reflect only light of a specific color and transmit light of the remaining colors, 57, 58 and 59 are polarization beam splitters, and 60, 61 and 62 are red (R) and green (G), respectively. , A reflection type LCD panel for forming a blue (B) optical image, 63 is a cross dichroic prism, and 64 is a projection optical system.
【０００５】光源５１及び、光源５１からの光を反射す
るリフレクター５２からでた照明光は、照明光学系５３
を通過してダイクロイックミラー５５によりＢの光が反
射され、ダイクロイックミラー５６によりＧの光が反射
され、３色の光に分離される。分離されたＲ、Ｇ、Ｂの
光は、それぞれ偏光ビームスプリッタ５７、５８、５９
に入射し、ここでＳ偏光光束のみが反射され反射された
光が反射型ＬＣＤパネル６０、６１、６２に垂直入射す
る。[0005] Illumination light from a light source 51 and a reflector 52 that reflects light from the light source 51 is applied to an illumination optical system 53.
, The B light is reflected by the dichroic mirror 55, the G light is reflected by the dichroic mirror 56, and separated into three color lights. The separated R, G, and B lights are respectively polarized light beam splitters 57, 58, and 59.
, And here, only the S-polarized light beam is reflected and the reflected light is vertically incident on the reflective LCD panels 60, 61, and 62.
【０００６】垂直に入射した照明光は、反射型ＬＣＤパ
ネル６０、６１、６２で画素ごとに選択的にＰ偏光に変
換されて正反射される。反射型ＬＣＤパネル６０、６
１、６２で垂直に正反射された投影光は偏光ビームスプ
リッタ５７、５８、５９で反射せずに透過し、クロスダ
イクロイックプリズム６３に入射する。クロスダイクロ
イックプリズム６３で３色の投影光が合成され、投影光
学系６４によってスクリーン上に結像される。The vertically incident illumination light is selectively converted into P-polarized light for each pixel by the reflective LCD panels 60, 61, and 62 and is specularly reflected. Reflective LCD panel 60, 6
The projection light vertically specularly reflected by the light beams 1 and 62 is transmitted without being reflected by the polarization beam splitters 57, 58 and 59, and enters the cross dichroic prism 63. The projection light of three colors is synthesized by the cross dichroic prism 63 and is imaged on the screen by the projection optical system 64.
【０００７】また、特開昭６３−２９２８９２号公報で
は、反射型ＬＣＤに垂直でない照明光が入射する構成の
光学系（従来例２）が提案されている。該公報の光学系
では、反射型ＬＣＤの近傍にフレネルレンズが配置され
ている。このフレネルレンズにより、反射型ＬＣＤにお
ける照明光の入射角と投影光の反射角がパネルの領域に
応じて異なるようにしている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-292892 proposes an optical system (conventional example 2) in which illumination light which is not perpendicular to a reflection type LCD is incident. In the optical system of this publication, a Fresnel lens is arranged near a reflective LCD. With this Fresnel lens, the angle of incidence of illumination light and the angle of reflection of projection light in the reflective LCD are made different depending on the area of the panel.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】反射型ＬＣＤは、正反
射特性を持っている。このため、従来例１のように、照
明光が反射型ＬＣＤパネル６０、６１、６２に垂直に入
射する場合は、これを垂直に反射して投影光を形成する
ため、照明光と投影光が進行方向を逆にしただけのほぼ
同じ光路を辿ることになる。よって、照明光の光路と投
影光の光路を分離するための偏光分離プリズム５７、５
８、５９を配置する必要があり大きなガラスブロックと
多層の薄膜処理によるコストアップにつながる。The reflection type LCD has a specular reflection characteristic. Therefore, when illumination light is vertically incident on the reflective LCD panels 60, 61, and 62 as in Conventional Example 1, the illumination light and the projection light are reflected vertically to form projection light. The optical paths follow almost the same optical path only when the traveling direction is reversed. Therefore, the polarization splitting prisms 57, 5 for separating the optical path of the illumination light from the optical path of the projection light
It is necessary to dispose 8, 59, which leads to an increase in cost due to a large glass block and multilayer thin film processing.
【０００９】さらに、３色の投影光を合成するためのダ
イクロイックプリズム６３も必要となるために、結果的
にレンズバックには２つのプリズム６３、５８（または
５７または５９）を挿入する必要があるためにレンズバ
ックの長さが非常に長くなった。レンズバックの長さが
長くなると、その分だけレンズ枚数が増えたり収差補正
を困難にしたりと投影光学系にかかる負担が大きくな
る。Furthermore, since a dichroic prism 63 for synthesizing three colors of projection light is also required, it is necessary to insert two prisms 63, 58 (or 57 or 59) into the lens back. Therefore, the length of the lens back became very long. When the length of the lens back is increased, the load on the projection optical system is increased by increasing the number of lenses or making it difficult to correct aberrations.
【００１０】また、反射型ＬＣＤパネル６０、６１、６
２の正反射特性に合わせるため、投影光学系６４はテレ
セントリック光学系でなければならず、テレセントリッ
ク光学系にするためにもレンズ枚数が増えたり収差補正
を困難にしたりする。上記理由と合わせると、テレセン
トリック光学系で長いレンズバックを持たせようとする
と、非常に多くのレンズ枚数が必要であり、光学系が大
型化する。Further, the reflection type LCD panels 60, 61, 6
The projection optical system 64 must be a telecentric optical system in order to match the specular reflection characteristics of 2. The number of lenses increases and it becomes difficult to correct aberrations in order to use the telecentric optical system. In addition to the above reasons, if a telecentric optical system is to have a long lens back, a very large number of lenses is required, and the optical system becomes large.
【００１１】偏光ビームスプリッタ等を用いることなく
簡単な構成で照明光と投影光を分離できるようにするた
めには、反射型ＬＣＤに対して斜め方向から照明すれば
よい。このようにすれば、照明光と投影光の光路が異な
る。しかしながら、このようにした場合、正反射特性か
ら投影光も斜め方向に射出する。斜め方向に射出した投
影光に対して反射型ＬＣＤと共役でかつ良好な像を形成
する投影光学系を構成することは非常に困難である。In order to separate the illumination light and the projection light with a simple configuration without using a polarizing beam splitter or the like, the reflection type LCD may be illuminated from an oblique direction. With this configuration, the optical paths of the illumination light and the projection light are different. However, in this case, the projection light also exits in an oblique direction due to the regular reflection characteristics. It is very difficult to construct a projection optical system that forms a good image conjugate with a reflection type LCD with respect to projection light emitted in an oblique direction.
【００１２】従来例２においては、クロスダイクロイッ
クプリズムで色の分解合成を行っているが、投影光学系
の瞳が近くテレセントリックから大きく離れているため
に、クロスダイクロイック面における入射角が大きくか
つ軸外の光束と軸上の光束での角度が大きく異なるので
十分な色の分離を行えずに光量のロス及び投影面での色
むらが発生する。In the conventional example 2, the color separation and synthesis are performed by the cross dichroic prism. However, since the pupil of the projection optical system is close to and far away from the telecentric, the incident angle on the cross dichroic surface is large and off-axis. Since the angle between the luminous flux and the on-axis luminous flux greatly differs, sufficient color separation cannot be performed, and a loss of light amount and color unevenness on the projection surface occur.
【００１３】このように、テレセントリック光学系から
大きくはずれた光学系にクロスダイクロイックプリズム
を用いると、ダイクロイック面の入射光に対する角度依
存性により発生する色むらを除去することができないの
で好ましくない。また、良好な像を形成するためには、
その投影光学系や照明光学系の構成が重要となってくる
が、従来例２においてはこれらの具体的な構成が示され
ていない。As described above, it is not preferable to use the cross dichroic prism in an optical system largely deviated from the telecentric optical system, because it is not possible to remove color unevenness generated due to the angle dependence of incident light on the dichroic surface. In order to form a good image,
The configuration of the projection optical system and the illumination optical system becomes important, but the specific configuration is not shown in Conventional Example 2.
【００１４】本発明は、上記問題点に鑑み、照明光と投
影光を分離するための部材を用いることなく、かつ投影
面での色むらを低減させた、コンパクトで低コストのカ
ラー画像投影装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a compact and low-cost color image projection apparatus which does not use a member for separating illumination light and projection light and reduces color unevenness on a projection surface. The purpose is to provide.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の画素に分割された反射型表示パネ
ルにおいて照明光を前記画素ごと選択的に第１あるいは
第２の所定の特性を持つ光に変換して反射することによ
り第２の所定の特性を持つ光のみからなる投影光を形成
する同一構成の複数の表示手段と、前記表示手段に与え
る照明光を形成する照明光学系と、前記照明光学系から
の照明光を複数の色の光に分解して各色の光を対応する
前記表示手段に与えるとともに前記複数の表示手段で形
成された複数の色の投影光を合成する色分解合成手段
と、前記色分解合成手段で合成された投影光を投影して
投影面に結像させる投影光学系とを有するカラー画像投
影装置において、前記照明光の前記反射型表示パネルに
対する入射角と、前記投影光の該反射型表示パネルに対
する反射角とが、対応する前記反射型表示パネルの領域
によって異なるようにする反射角変換光学系を有し、前
記色分解合成手段は特定の色の光のみを反射し残りの色
の光を透過する複数のダイクロイックコート面を備え、
該ダイクロイックコート面と前記投影光学系の光軸との
なす角度が３５゜以下であり、前記投影光学系の焦点距
離をｆ、前記反射型表示パネル上の最軸外光線の像高を
ｙ、前記投影光学系に入射する前記投影光の最軸外光線
の主光線と軸上主光線がなす角度をθとすると、２＜ｙ
／ｔａｎθ／ｆ＜１０を満たし、前記照明光学系と前記
投影光学系の光軸を含む平面と、合成後前記投影光学系
の光軸を光路とする各色の投影光を含む平面とは直交す
る構成とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a reflective display panel divided into a plurality of pixels, which selectively emits illuminating light for each of the first or second predetermined pixels. A plurality of display units having the same configuration for forming projection light consisting of only light having a second predetermined characteristic by converting the light into light having characteristics and reflecting the light, and illumination optics for forming illumination light given to the display means System, the illumination light from the illumination optical system is decomposed into light of a plurality of colors, and the light of each color is provided to the corresponding display means, and the projection lights of the plurality of colors formed by the plurality of display means are combined. And a projection optical system configured to project the projection light combined by the color separation / combination means and form an image on a projection surface. Angle of incidence and front A reflection angle conversion optical system that makes a reflection angle of the projection light with respect to the reflection type display panel different depending on a region of the corresponding reflection type display panel, wherein the color separation / combination unit only outputs light of a specific color. Equipped with multiple dichroic coated surfaces that reflect and transmit the remaining color light,
The angle between the dichroic coat surface and the optical axis of the projection optical system is 35 ° or less, the focal length of the projection optical system is f, and the image height of the most off-axis ray on the reflective display panel is y, Assuming that the angle between the principal ray of the most off-axis ray of the projection light entering the projection optical system and the axial principal ray is θ, 2 <y
/ Tan θ / f <10, and the plane including the optical axes of the illumination optical system and the projection optical system and the plane including the projection light of each color having the optical axis of the projection optical system as an optical path after synthesis are orthogonal to each other. Configuration.
【００１６】上記構成において、反射型表示パネルとし
ては、例えば反射型ＬＣＤパネルやＤＭＤ（Digital Mi
cromirror Device）を用いることができる。反射角変換
光学系は、例えば複数の前記各反射型表示パネル近傍に
配置したコンデンサーレンズで構成することができる。
該コンデンサーレンズの光軸は対応する反射型表示パネ
ルから出射される投影光の内、合成後に前記投影光学系
の光軸を光路とする投影光の合成前の光路に対して偏心
していて、該偏心方向への前記反射型表示パネルの像高
をＨとしたとき、前記コンデンサーレンズの光軸は０．
３Ｈ〜２．０Ｈ平行に偏心しているものとする。前記色
分解合成手段としては、例えば、色分解合成プリズムや
色分解合成ミラーで構成することができる。In the above configuration, as the reflection type display panel, for example, a reflection type LCD panel or a DMD (Digital Mi
cromirror Device) can be used. The reflection angle conversion optical system can be constituted by, for example, a condenser lens arranged in the vicinity of each of the plurality of reflection type display panels.
The optical axis of the condenser lens is decentered with respect to the optical path before the synthesis of the projection light having the optical axis of the projection optical system as an optical path after the synthesis, out of the projection light emitted from the corresponding reflective display panel, When the image height of the reflective display panel in the eccentric direction is H, the optical axis of the condenser lens is 0.1 mm.
It is assumed that the eccentricity is 3H to 2.0H parallel. The color separation / synthesis unit may be constituted by, for example, a color separation / synthesis prism or a color separation / synthesis mirror.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。 〈第１の実施形態〉図１は、本発明の実施形態のカラー
画像投影装置の投影光学系の光軸を含む垂直断面図であ
る。図２は、投影光学系の光軸を含む水平断面図であ
る。１は光源、２は光源１を取り囲むように配置され、
光源１からの光をほぼ平行にする例えば放物面形状をし
たリフレクター、３は光源１及びリフレクター２から入
射する光の不要な波長域をカットするＩＲ-ＵＶカット
フィルターである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a vertical sectional view including an optical axis of a projection optical system of a color image projection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a horizontal sectional view including the optical axis of the projection optical system. 1 is a light source, 2 is arranged so as to surround the light source 1,
A parabolic reflector 3 for making the light from the light source 1 substantially parallel is an IR-UV cut filter for cutting unnecessary wavelength regions of the light incident from the light source 1 and the reflector 2.
【００１８】４は複数のレンズセル４ａがマトリックス
状に配置された第１のレンズアレイである。第１のレン
ズアレイ４は、後述する第２のレンズアレイ、コンデン
サーレンズの光学作用により、反射型ＬＥＤパネルに対
して共役関係となる位置に配置されている。５はＳ偏光
光束のみを反射するダイクロイックミラー面５ａと全反
射ミラー面５ｂを有する偏光分離プリズムである。Reference numeral 4 denotes a first lens array in which a plurality of lens cells 4a are arranged in a matrix. The first lens array 4 is arranged at a position conjugate with the reflective LED panel by the optical action of a second lens array and a condenser lens described later. Reference numeral 5 denotes a polarization splitting prism having a dichroic mirror surface 5a that reflects only the S-polarized light beam and a total reflection mirror surface 5b.
【００１９】６は複数のレンズセル６ａがマトリックス
状に配置された第２のレンズアレイである。第２のレン
ズアレイ６は、第１のレンズアレイ４、リフレクター２
の光学作用により光源１と共役関係となる位置に設けら
れている。第２のレンズアレイ６のレンズセル６ａの密
度は、第１のレンズアレイ４よりも横方向に倍になって
いる。Reference numeral 6 denotes a second lens array in which a plurality of lens cells 6a are arranged in a matrix. The second lens array 6 includes the first lens array 4, the reflector 2
Is provided at a position having a conjugate relationship with the light source 1 by the optical action of The density of the lens cells 6 a of the second lens array 6 is twice as large as that of the first lens array 4 in the lateral direction.
【００２０】尚、図示はしないが、第２のレンズアレイ
６のＰ偏光光束に対応するレンズセル６ａの入射面に
は、Ｐ偏光光束をＳ偏光光束に変換する半波長板が設け
られている。これにより第２のレンズアレイ６から出る
光は全てＳ偏光となる。Although not shown, a half-wave plate for converting the P-polarized light beam to the S-polarized light beam is provided on the incident surface of the lens cell 6a corresponding to the P-polarized light beam of the second lens array 6. . As a result, all the light emitted from the second lens array 6 becomes S-polarized light.
【００２１】７は、３つの６面体のプリズム７ａ、７
ｂ、７ｃから形成される色分解合成プリズムである。３
つのプリズム７ａ、７ｂ、７ｃは、プリズム７ａとプリ
ズム７ｂにより接合面７ｄが、プリズム７ｂとプリズム
７ｃにより接合面７ｅが形成されるように接合されてい
る。各面の角度等の詳細は後述する。Reference numeral 7 denotes three hexahedral prisms 7a and 7
b, 7c are color separation / combination prisms. 3
The two prisms 7a, 7b, 7c are joined such that a joint surface 7d is formed by the prisms 7a and 7b, and a joint surface 7e is formed by the prisms 7b and 7c. Details such as the angle of each surface will be described later.
【００２２】接合面７ｄには、可視光の内、略５１０nm
以下の波長（Ｂ）の光を反射し、その他の波長の光束を
透過するダイクロイック多層膜が蒸着（ダイクロイック
コート）され、接合面７ｅには、可視光の内、略５８０
nm以上の波長（Ｒ）の光を反射し、その他の波長の光束
を透過するダイクロイック多層膜が蒸着されている。On the bonding surface 7d, approximately 510 nm of visible light
A dichroic multilayer film that reflects light of the following wavelength (B) and transmits light of other wavelengths is deposited (dichroic coated), and approximately 580 of visible light is bonded to the bonding surface 7e.
A dichroic multilayer film that reflects light having a wavelength (R) of nm or more and transmits light having other wavelengths is deposited.
【００２３】８、９、１０は偏心したコンデンサーレン
ズ、１１、１２、１３はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの電気画像
を光学画像に変換する長方形の反射型ＬＣＤパネルであ
る。反射型ＬＣＤパネル１２を例に挙げていうと、矢印
２０が短辺方向、矢印２１が長辺方向である。照明光学
系の光軸と投影光学系の光軸を含む平面と反射型ＬＣＤ
パネル１１、１２、１３の短辺方向２０が平行である場
合は、照明光と投影光の分離角度を小さくできるので好
ましい。逆に、長辺方向２１と平行になると分離角度を
大きくするために偏心したコンデンサーレンズ８、９、
１０のパワーを強くする必要があるので投影光学系の収
差補正が困難になり好ましくない。Reference numerals 8, 9, and 10 denote decentered condenser lenses, and reference numerals 11, 12, and 13 denote rectangular reflective LCD panels for converting R, G, and B electrical images into optical images, respectively. Taking the reflection type LCD panel 12 as an example, an arrow 20 is a short side direction, and an arrow 21 is a long side direction. Flat and reflective LCDs including the optical axis of the illumination optical system and the optical axis of the projection optical system
It is preferable that the short sides 20 of the panels 11, 12, and 13 are parallel because the separation angle between the illumination light and the projection light can be reduced. Conversely, when the lens becomes parallel to the long side direction 21, the condenser lenses 8, 9, which are decentered to increase the separation angle,
Since it is necessary to increase the power of No. 10, it becomes difficult to correct the aberration of the projection optical system, which is not preferable.
【００２４】各反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３
は、入射光の内、各画素毎に選択的に偏光面を回転さ
せ、あるいは回転させずに反射する。そして、不図示の
偏光板で回転された光のうちＰ偏光成分のみを透過して
投影光を形成する。１４はプリズム７からの投影光を不
図示のスクリーン上に結像させる非テレセントリックな
光学系である投影光学系である。１５は、投影光学系１
４に設けられた絞りである。Each reflection type LCD panel 11, 12, 13
Is used to selectively rotate the polarization plane for each pixel of the incident light, or to reflect the light without rotation. Then, only the P-polarized light component of the light rotated by the polarizing plate (not shown) is transmitted to form projection light. Reference numeral 14 denotes a projection optical system which is a non-telecentric optical system that forms an image of projection light from the prism 7 on a screen (not shown). 15 is the projection optical system 1
4 is a stop provided in the shutter.
【００２５】上記構成において、１〜６までの構成を特
許請求の範囲でいうところの照明光学系、７の構成を同
じく色分解合成手段、８〜１０の構成を同じく反射角変
換光学系、１１〜１３の構成と上記不図示の偏光板を同
じく表示手段とする。In the above configuration, the configurations 1 to 6 are the illumination optical system described in the claims, the configuration 7 is the same color separation / synthesizing means, the configuration 8 to 10 is the reflection angle conversion optical system 11 13 to 13 and the above-mentioned polarizing plate (not shown) are also used as display means.
【００２６】上記構成において、光源１から放射された
ランダム偏光の光束は、一部は光源１から直接、残りは
リフレクタ２から反射され、ＩＲ-ＵＶカットフィルタ
ー３で不要成分をカットされた後、第１のレンズアレイ
４に入射される。第１のレンズアレイ４では複数の光束
に分離され、偏光分離プリズム５に入射されダイクロイ
ック面５ａでＳ偏光が反射され、全反射面５ｂでＰ偏光
が反射されることによりＳ偏光とＰ偏光に分離される。
Ｓ偏光は直接第２のレンズアレイ６に入射され、Ｐ偏光
は入射面で不図示の半波長板によりＳ偏光に偏光された
後、第２のレンズアレイ６に入射され、光源像を結像さ
れる。In the above configuration, a part of the randomly polarized light beam emitted from the light source 1 is directly reflected from the light source 1 and the rest is reflected from the reflector 2, and after unnecessary components are cut off by the IR-UV cut filter 3, The light is incident on the first lens array 4. The first lens array 4 separates the light into a plurality of light beams, enters the polarization splitting prism 5, reflects the S-polarized light on the dichroic surface 5a, and reflects the P-polarized light on the total reflection surface 5b. Separated.
The S-polarized light is directly incident on the second lens array 6, and the P-polarized light is polarized on the incident surface into S-polarized light by a half-wave plate (not shown), and then is incident on the second lens array 6 to form a light source image. Is done.
【００２７】この光源像を二次光源として、第２のレン
ズアレイ６から複数の光束が出射され、色分解合成プリ
ズム７の面７ｆに斜め上方から入射する。プリズム７に
入射された光束は接合面７ｄでＢの光束が反射され、接
合面７ｅでＲの光束が反射され、残りのＧの光束はコン
デンサーレンズ９を介して反射型ＬＣＤパネル１２に与
えられる。接合面７ｄで反射されたＢの光束は、面７ｆ
への入射角度が大きいのでここで全反射をおこしコンデ
ンサーレンズ８を介して反射型ＬＣＤパネル１１に与え
られる。接合面７ｅで反射されたＲの光束は、コンデン
サーレンズ１０を介して反射型ＬＣＤパネル１３に与え
られる。Using this light source image as a secondary light source, a plurality of light beams are emitted from the second lens array 6 and enter the surface 7f of the color separation / combination prism 7 from obliquely above. The light beam incident on the prism 7 reflects the B light beam at the joint surface 7d, reflects the R light beam at the joint surface 7e, and gives the remaining G light beam to the reflective LCD panel 12 via the condenser lens 9. . The luminous flux of B reflected on the joining surface 7d is reflected on the surface 7f
Since the angle of incidence on the light is large, the light is totally reflected here and is given to the reflection type LCD panel 11 via the condenser lens 8. The R light flux reflected by the joint surface 7e is provided to the reflective LCD panel 13 via the condenser lens 10.
【００２８】反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３で生
成されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の光学画像を形成する投影光
は、それぞれコンデンサーレンズ８、９、１０を介して
色分解合成プリズム７に入射する。Ｂの投影光は面７
ｆ、接合面７ｄで反射され、面７ｆに対する入射角がほ
ぼ０゜となって面７ｆを透過する。Ｇの投影光はそのま
ま面７ｆを透過する。Ｒの投影光は接合面７ｅで反射さ
れた後、面７ｆを透過する。結果的に、３色の投影光が
合成されて、色分解合成プリズム７から出射される。こ
の合成された投影光は投影光学系１４により不図示のス
クリーン上に結像される。The projection light for forming the R, G, and B optical images generated by the reflective LCD panels 11, 12, and 13 is passed through condenser lenses 8, 9, and 10 to a color separation / combination prism 7 respectively. Incident. The projection light of B is surface 7
f, the light is reflected by the joint surface 7d, and the incident angle with respect to the surface 7f becomes substantially 0 °, and transmits through the surface 7f. The G projection light passes through the surface 7f as it is. The R projection light is reflected by the joint surface 7e and then passes through the surface 7f. As a result, the three colors of projection light are combined and emitted from the color separation / combination prism 7. The synthesized projection light is imaged on a screen (not shown) by the projection optical system 14.
【００２９】上記のように、本実施形態においては、半
波長板を第２のレンズアレイのＰ偏光に対応するレンズ
セル６ａの入射面に設ける構成とし照明光としてＳ偏光
光束のみを用いるようにしたが、半波長板をＳ偏光に対
応するレンズセル６ａの入射面に設ける構成とし照明光
としてＰ偏光光束のみを用いるようにしてもよい。As described above, in this embodiment, the half-wave plate is provided on the entrance surface of the lens cell 6a corresponding to the P-polarized light of the second lens array, and only the S-polarized light beam is used as the illumination light. However, a configuration may be adopted in which a half-wave plate is provided on the incident surface of the lens cell 6a corresponding to S-polarized light, and only P-polarized light is used as illumination light.
【００３０】反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３を均
一にけられなく照明するためには、第２のレンズアレイ
６にできる第１のレンズアレイ４の光源像と投影光学系
１４の絞り１５が共役の関係にあることが必要となる
が、上記構成では第２のレンズアレイ６が絞り１５のほ
ぼ上にきているので、その関係を維持している。In order to uniformly illuminate the reflection type LCD panels 11, 12, and 13, the light source image of the first lens array 4 formed on the second lens array 6 and the stop 15 of the projection optical system 14 are required. Although it is necessary that the second lens array 6 has a conjugate relationship, the relationship is maintained because the second lens array 6 is almost above the stop 15 in the above configuration.
【００３１】このように、第２のレンズアレイ６を絞り
１５のほぼ上に位置するようにするには、投影光学系１
４の射出瞳距離とコンデンサーレンズ８、９、１０の焦
点距離をほぼ等しくするとよい。逆に、絞り１５から遠
く離れて位置するようにするには、コンデンサーレンズ
８、９、１０の焦点距離を長くすると、反射型ＬＣＤパ
ネル１１、１２、１３から第２のレンズアレイ６の間の
距離を長くすることができる。また、投影光学系１４の
絞り１５と共役な位置に第２レンズアレイ６を直接配置
してもよいが、ここに第２のレンズアレイ６と共役な像
を結ぶように光学系を配置するようにしてもよい。As described above, in order to position the second lens array 6 substantially above the stop 15, the projection optical system 1
The exit pupil distance of 4 and the focal length of the condenser lenses 8, 9 and 10 should be substantially equal. Conversely, in order to position the condenser lenses 8, 9, and 10 far away from the stop 15, the focal lengths of the condenser lenses 8, 9, and 10 are increased. The distance can be lengthened. Further, the second lens array 6 may be directly arranged at a position conjugate with the stop 15 of the projection optical system 14, but the optical system is arranged here so as to form a conjugate image with the second lens array 6. It may be.
【００３２】上記のように、本実施形態においては、色
分解合成手段として２つのダイクロイックコート面７
ｄ、７ｅを有する色分解合成プリズムが用いられる。一
般に、ダイクロイックコート面はその入射角により選択
的に透過される波長域が変化する。その変化の度合い
は、設計入射角が大きいほど角度による特性波長域の変
化の割合が大きい。よって、本実施形態のように軸上と
軸外の主光線角度が大きい非テレセントリックな光学系
においては、ダイクロイックコート面に入射する軸上の
主光線の角度が３５゜以下（条件式１とする）であるよ
うにする。As described above, in the present embodiment, two dichroic coat surfaces 7 are used as color separation / combination means.
A color separation / combination prism having d and 7e is used. In general, the wavelength range selectively transmitted on the dichroic coat surface changes depending on the incident angle. The degree of the change is such that the larger the designed incident angle is, the larger the ratio of the change of the characteristic wavelength range due to the angle is. Therefore, in a non-telecentric optical system having a large on-axis and off-axis principal ray angle as in the present embodiment, the on-axis principal ray incident on the dichroic coat surface has an angle of 35 ° or less (conditional expression 1). ).
【００３３】また、本実施形態は、非テレセントリック
な光学系であるので、ダイクロイックコート面７ｄ、７
ｅへの入射角が３５゜以下であっても、軸上光と軸外光
の特性の差が若干生じる。これを解決する方法として、
ダイクロイックコート面が場所ごと、例えば図２のダイ
クロイックコート面７ｅの上側から下側の間を特性が少
しずつ変化するようにした傾斜コーティングが知られて
いる。傾斜コーティングを用いる場合、傾斜コーティン
グをするダイクロイックコート面は、反射型ＬＣＤパネ
ルに近い方がよい。反射型ＬＣＤパネルに近い方のダイ
クロイックコート面７ｅでは、軸上光と軸外光の通過す
る場所が面７ｅ上で異なるので、軸上光と軸外光の入射
角の違いによるコートの特性の差をキャンセルするよう
な傾斜コーティングとする。通常、特性の差による色む
らを感じやすいのはＲとＧの光なので、ＲとＧの光の分
離を面７ｅで行うのがよい。Further, since the present embodiment is a non-telecentric optical system, the dichroic coat surfaces 7d, 7d
Even when the angle of incidence on e is 35 ° or less, there is a slight difference in the characteristics of the on-axis light and the off-axis light. To solve this,
2. Description of the Related Art There is known an inclined coating in which a dichroic coat surface has a characteristic that changes little by little from place to place, for example, from above to below a dichroic coat surface 7e in FIG. When a gradient coating is used, the dichroic coated surface on which the gradient coating is applied is preferably closer to the reflective LCD panel. In the dichroic coat surface 7e closer to the reflective LCD panel, the location where on-axis light and off-axis light pass is different on the surface 7e. A graded coating that cancels the difference. Usually, it is R and G lights that easily cause color unevenness due to the difference in characteristics, so it is preferable to separate the R and G lights on the surface 7e.
【００３４】ダイクロイックコート面に入射する軸上の
主光線の角度が３５゜を超えると、入射角度が大きくな
り表示面での色むらが大きくなる。さらに、３１゜以下
（条件式１′とする）であるとより色むらの少ない表示
を得ることができる。If the angle of the principal ray on the axis incident on the dichroic coat surface exceeds 35 °, the incident angle becomes large and the color unevenness on the display surface becomes large. When the angle is less than 31 ° (conditional expression 1 ′), a display with less color unevenness can be obtained.
【００３５】上記のように、本実施形態においては、反
射角変換光学系として、偏心したコンデンサーレンズ
８、９、１０を各反射型ＬＣＤパネル８、９、１０の直
前に配置している。コンデンサーレンズ８、９、１０が
反射型ＬＣＤパネル８、９、１０から大きく離れると長
いレンズバックが必要になり、投影光学系１４の性能を
維持するのも困難になるので好ましくない。As described above, in the present embodiment, the decentered condenser lenses 8, 9, and 10 are disposed immediately before the respective reflective LCD panels 8, 9, and 10 as the reflection angle conversion optical system. If the condenser lenses 8, 9, 10 are far away from the reflection type LCD panels 8, 9, 10, a long lens back is required, and it is difficult to maintain the performance of the projection optical system 14, which is not preferable.
【００３６】反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３のコ
ンデンサーレンズ８、９、１０の偏心方向の像高（反射
型ＬＣＤパネルの辺の長さ）をＨとしたとき、コンデン
サーレンズ８、９、１０はコンデンサーレンズ８、９、
１０のレンズ光軸αが投影光学系１４のレンズ光軸βか
ら０．３Ｈ〜２．０Ｈ（条件式２とする）平行に偏心し
ているものであるとする。When the image height (length of the side of the reflective LCD panel) in the eccentric direction of the condenser lenses 8, 9, 10 of the reflective LCD panels 11, 12, 13 is H, the condenser lenses 8, 9, 10 Are condenser lenses 8, 9,
It is assumed that the ten lens optical axes α are decentered parallel to the lens optical axis β of the projection optical system 14 by 0.3H to 2.0H (conditional expression 2).
【００３７】尚、コンデンサーレンズ８、１０の偏心量
は、上記βの代わりにそれぞれ合成後に投影光学系のレ
ンズ光軸βを光路とする合成前の投影光の光路β′、
β″を用いて上記と同様に扱う。Ｇの投影光に関して
は、レンズ光軸βを光路とする合成前の投影光の光路は
レンズ光軸β上にある。β、β′、β″は図２中に示し
てある。The decentering amounts of the condenser lenses 8 and 10 may be replaced by β instead of β, respectively, by using the optical path β ′ of the projection light before combining with the lens optical axis β of the projection optical system as the optical path after combining.
β ″ is used in the same manner as described above. For the G projection light, the optical path of the projection light before combining with the lens optical axis β as the optical path is on the lens optical axis β. β, β ′, β ″ are This is shown in FIG.
【００３８】偏心量が０．３Ｈ以下であると、偏心量が
少ないため、照明光と投影光を分離するためにはコンデ
ンサーレンズのパワーを強くする必要が生じ、投影光学
系の性能を劣化させてしまう。２．０Ｈ以上であると、
偏心量が多いため、コンデンサーレンズの径が大きくな
りコスト高になってしまう。さらに、変心量は０．４Ｈ
〜１．０Ｈ（条件式２′とする）である方が好ましい。When the amount of eccentricity is 0.3H or less, the amount of eccentricity is small, so that it is necessary to increase the power of the condenser lens in order to separate the illumination light from the projection light, which degrades the performance of the projection optical system. Would. If it is 2.0H or more,
Since the amount of eccentricity is large, the diameter of the condenser lens becomes large and the cost increases. Furthermore, the eccentricity is 0.4H
-1.0H (conditional expression 2 ') is more preferable.
【００３９】図３に、コンデンサーレンズ８、９、１０
及び反射型ＬＣＤパネル１１、１２１３の光路イメージ
図を示す。コンデンサーレンズ８、９、１０のレンズ光
軸を一点鎖線αで示す。図３において、右上からの照明
光は、偏心したコンデンサーレンズ８、９、１０を透過
して反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３の中央部Ｐ、
左部Ｐ′、右部Ｐ″に入射し、反射されて再度コンデン
サーレンズ８、９、１０を逆に通過して、同図の上方へ
と向かう。FIG. 3 shows condenser lenses 8, 9, 10
And optical path image diagrams of the reflection type LCD panels 11 and 1213 are shown. The optical axes of the condenser lenses 8, 9, and 10 are indicated by alternate long and short dash lines α. In FIG. 3, illumination light from the upper right is transmitted through decentered condenser lenses 8, 9, and 10, and the central portions P of the reflective LCD panels 11, 12, and 13.
The light enters the left portion P ′ and the right portion P ″, is reflected and passes through the condenser lenses 8, 9, and 10 again, and travels upward in FIG.
【００４０】反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３の各
領域における照明光の入射角、投影光の反射角は、コン
デンサーレンズ８、９、１０に入射する直前の照明光、
コンデンサーレンズ８、９、１０から出射直後の投影光
で考える。同図に示すように、反射型ＬＣＤパネル１
１、１２、１３の中央部Ｐにおいては、表面に対して入
射角２１．９゜、反射角−５．０゜で、コンデンサーレ
ンズ８、９、１０に照明光ｐ1、投影光ｐ2が出入りす
る。The angles of incidence of the illumination light and the angles of reflection of the projection light in the respective areas of the reflection type LCD panels 11, 12 and 13 correspond to the illumination light immediately before entering the condenser lenses 8, 9 and 10, respectively.
Consider projection light immediately after exiting from the condenser lenses 8, 9, and 10. As shown in FIG.
At the central part P of 1 , 12 , and 13 , the illumination light p 1 and the projection light p 2 are incident on the condenser lenses 8, 9, and 10 at an incident angle of 21.9 ° and a reflection angle of −5.0 ° with respect to the surface. coming and going.
【００４１】同図の反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１
３の左部Ｐ′においては、表面に対して入射角２５．２
゜、反射角１．７゜で、コンデンサーレンズ８、９、１
０に照明光ｐ1′、投影光ｐ2′が出入りする。このよう
に、コンデンサーレンズ８、９、１０は、照明光の反射
型ＬＣＤパネル１１、１２、１３に対する入射角と、投
影光の反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３に対する反
射角とが、対応する反射型表示パネル１１、１２、１３
の領域によって異なるようにする。The reflection type LCD panels 11, 12, 1 shown in FIG.
In the left part P 'of FIG. 3, the angle of incidence is 25.2 with respect to the surface.
゜, reflection angle 1.7 ゜, condenser lenses 8, 9, 1
The illumination light p 1 ′ and the projection light p 2 ′ enter and exit at 0. As described above, in the condenser lenses 8, 9, and 10, the incident angle of the illumination light to the reflective LCD panels 11, 12, and 13 corresponds to the reflection angle of the projection light to the reflective LCD panels 11, 12, and 13. Reflective display panels 11, 12, 13
In different areas.
【００４２】従って、反射型ＬＣＤパネル１１、１２、
１３の各素子に入射、反射する光線の角度はほぼ一定で
ありながら、投影光学系１４を非テレセントリック光学
系とすることが可能となり、投影光学系１４のレンズ径
を小さくし、レンズ枚数を少なくしてコストダウンと小
型化を図ることができる。また、各ＬＣＤ素子は一定の
角度に対する入射、反射特性を最適にすることができ
る。本実施形態は、上記のようにＬＣＤ素子に対する入
射、反射角度は反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１３の
全領域でほぼ等しくすることができるので好ましい。Therefore, the reflection type LCD panels 11, 12,
The projection optical system 14 can be made a non-telecentric optical system while the angles of light rays incident on and reflected from the respective elements 13 are substantially constant, so that the lens diameter of the projection optical system 14 is reduced and the number of lenses is reduced. As a result, cost reduction and size reduction can be achieved. Further, each LCD element can optimize the incidence and reflection characteristics for a certain angle. This embodiment is preferable because the angles of incidence and reflection with respect to the LCD element can be made substantially equal in the entire area of the reflection type LCD panels 11, 12, and 13 as described above.
【００４３】上記のように、本実施形態では投影光学系
１４を非テレセントリック光学系とすることが可能とな
る。しかし、投影光学系の射出瞳距離が小さすぎると色
分解合成プリズム７を挿入するためのレンズバックを確
保することが難しくなる。従って、投影光学系１４の射
出瞳距離を適切に保つための以下の条件を満たすことと
する。As described above, in this embodiment, the projection optical system 14 can be a non-telecentric optical system. However, if the exit pupil distance of the projection optical system is too small, it becomes difficult to secure a lens back for inserting the color separation / combination prism 7. Therefore, the following condition for appropriately maintaining the exit pupil distance of the projection optical system 14 is satisfied.
【００４４】焦点距離をｆ、反射型表示パネル１１、１
２、１３上の最外軸光線の像高（反射型表示パネルの対
角線の半分の値となる）をｙ、投影光学系に入射する投
影光の最外軸光線の主光線と軸上主光線がなす角度をθ
としたときに、ｙ／ｔａｎθ／ｆが２〜１０（条件式３
とする）となる。ｙ／ｔａｎθ／ｆが前記下限を超える
と十分なレンズバックを確保するのが困難になり、上限
を超えると投影光学系のレンズ枚数が増えるのでコスト
高になる。The focal length is f, and the reflective display panels 11, 1
Y is the image height of the outermost ray on 2, 13 (which is half the diagonal of the reflective display panel), and the principal ray and the axial principal ray of the outermost ray of the projection light entering the projection optical system. The angle made by θ
When y / tan θ / f is 2 to 10 (conditional expression 3
). If y / tan θ / f exceeds the lower limit, it becomes difficult to secure a sufficient lens back, and if y / tan θ / f exceeds the upper limit, the number of lenses of the projection optical system increases, resulting in an increase in cost.
【００４５】また、反射型ＬＣＤパネル１１、１２、１
３は偏心したコンデンサーレンズ８、９、１０による像
面の傾きを補正するため、投影光学系のレンズ光軸βま
たは光路β′、β″に対して、垂直より若干傾いてい
る。この傾きは、小さすぎると傾きを補正しきれず、大
きすぎると大きな歪曲が発生するため２゜＜｜傾き角度
｜＜８゜（条件式４とする）が望ましい。The reflective LCD panels 11, 12, 1
Numeral 3 is slightly inclined relative to the lens optical axis β or the optical paths β ′, β ″ of the projection optical system in order to correct the inclination of the image plane due to the decentered condenser lenses 8, 9, 10. If the angle is too small, the inclination cannot be corrected, and if the angle is too large, a large distortion occurs. Therefore, it is desirable that 2 ゜ <| tilt angle | <8 ゜ (conditional expression 4).
【００４６】以下に、本実施形態におけるコンストラク
ションデータを示す。データ中対応する各面は図１中に
図示する。データ中で＊印をつけた面は非球面であり、
非球面係数及び非球面を表す式も続いて示す。また、偏
心したレンズの偏心量や位置等も別途示す。光学系の構
成要素の位置関係は、図１に示すように紙面に平行で投
影光学系１４の光軸β方向であるＸ軸と、それと直角を
なすＹ軸及び紙面に垂直のＺ軸が示す３次元座標により
表される。The construction data according to the present embodiment will be described below. The corresponding surfaces in the data are shown in FIG. Surfaces marked with * in the data are aspherical,
Formulas representing aspheric coefficients and aspheric surfaces are also shown below. Also, the eccentric amount and position of the eccentric lens are separately shown. As shown in FIG. 1, the positional relationship of the components of the optical system is indicated by an X axis which is parallel to the plane of the drawing and which is the direction of the optical axis β of the projection optical system 14, a Y axis which is perpendicular thereto, and a Z axis which is perpendicular to the plane of the drawing. It is represented by three-dimensional coordinates.
【００４７】第１３面（r13）、第１４面（r14）を持つ
レンズが偏心したコンデンサーレンズ９である。尚、図
１には図示しないが、コンデンサーレンズ８、１０もコ
ンデンサーレンズ９と同様に、第１３面、第１４面を有
する構成となっている。The lens having the thirteenth surface (r13) and the fourteenth surface (r14) is the decentered condenser lens 9. Although not shown in FIG. 1, similarly to the condenser lens 9, the condenser lenses 8 and 10 also have a thirteenth surface and a fourteenth surface.
【００４８】また、図４にこの投影光学系１４の収差図
を示す。同図の球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線
における球面収差を表し、破線（ＳＣ）は正弦条件を表
している。また、非点収差図において、実線（ＤＳ）と
破線（ＤＭ）は、それぞれサジタル光束とメリディオナ
ル光束の非点収差を表している。ここでは簡便のために
コンデンサーレンズの偏心をなくして軸対称の状態での
収差を示した。FIG. 4 shows an aberration diagram of the projection optical system 14. In the spherical aberration diagram of FIG. 3, a solid line (d) represents spherical aberration at the d-line, and a broken line (SC) represents a sine condition. In the astigmatism diagram, a solid line (DS) and a broken line (DM) represent astigmatism of a sagittal light beam and a meridional light beam, respectively. Here, for the sake of simplicity, the eccentricity of the condenser lens is eliminated, and the aberration in the state of axial symmetry is shown.
【００４９】 〔面番号〕 〔曲率半径〕 〔軸上面間隔〕 〔ｄ線屈折率〕 〔アッベ数〕 投影面 ∞ 845 AIR r1 42.84830 1.100000 1.754500 51.5700 r2 26.50403 8.873609 AIR r3 31.60111 1.100000 1.670938 54.8859 *r4 18.35059 64.008095 AIR r5 53.90145 3.171023 1.791571 22.8126 r6 129.45774 35.881338 AIR 絞り１５ ∞ 12.869041 AIR r8 113.17508 7.218537 1.577914 60.6311 r9 -23.56948 1.100000 1.846661 23.8234 r10 -43.69099 0.100000 AIR r11 ∞ 90.000000 1.516800 65.2613 r12 ∞ 11.974200 AIR r13 159.89805 11.881196 1.516800 65.2613 r14 -90.60260 1.909300 AIR r15（像面） ∞ [Surface number] [curvature radius] [axis top surface interval] [d-line refractive index] [abbe number] Projection surface ∞ 845 AIR r1 42.84830 1.100000 1.754500 51.5700 r2 26.50403 8.873609 AIR r3 31.60111 1.100000 1.670938 54.8859 * r4 18.35059 64.008095 AIR r5 53.90145 3.171023 1.791571 22.8126 r6 129.45774 35.881338 AIR Aperture 15 ∞ 12.869041 AIR r8 113.17508 7.218537 1.577914 60.6311 r9 -23.56948 1.100000 1.846661 23.8234 r10 -43.69099 0.100000 AIR r11 ∞ 90.000000 1.516800 65.2613 r12 97411.9 AIR1. (Image surface) ∞
【００５０】〔第４面（*r4）の非球面係数〕 ε＝ ０．０１６４０４３７ Ａ＝ ０．９２６５２７×１０-5 Ｂ＝−０．１４３５７２×１０-7 Ｃ＝ ０．５３１０５９×１０-10 Ｄ＝−０．７１５９７９×１０-13 [Aspherical surface coefficient of fourth surface (* r4)] ε = 0.0164037 A = 0.926527 × 10 −5 B = −0.143572 × 10 −7 C = 0.531059 × 10 −10 D = −0.715979 × 10 -13
【００５１】〔非球面を表す式〕 ｘ＝ｆ（ｙ，ｚ）＝ｃｒ2／｛１＋（１−εｃ
2ｒ2）1/2｝＋Ａｒ4＋Ｂｒ6＋Ｃｒ8＋Ｄｒ10 この式において、 ｒ＝（ｙ2＋ｚ2）1/2 ε：２次曲面パラメータ ｃ：曲率（曲率半径ｃｒの逆数）[Expression representing aspherical surface] x = f (y, z) = cr 2 / ｛1+ (1-εc
2 r 2 ) 1/2 ｝ + Ar 4 + Br 6 + Cr 8 + Dr 10 In this equation, r = (y 2 + z 2 ) 1/2 ε: secondary surface parameter c: curvature (reciprocal of radius of curvature cr)
【００５２】〔反射型ＬＣＤパネルの大きさ〕 長辺：３５．８４mm 短辺（Ｈの値）：２１．５mm[Size of Reflective LCD Panel] Long side: 35.84 mm Short side (value of H): 21.5 mm
【００５３】〔投影光学系の焦点距離（ｆ）〕 ２８．６mm （ｙ／ｔａｎθ／ｆ＝３．５３となるので条件式３を満
たす）[Focal length (f) of projection optical system] 28.6 mm (y / tan θ / f = 3.53, so that conditional expression 3 is satisfied)
【００５４】〔第１３面（r13）の平行偏心〕 １３．９０７９００mm（ｙ軸方向に） （１３．９０７９００＝０．６４７Ｈとなるので条件式
２′を満たす）[Parallel eccentricity of the thirteenth surface (r13)] 13.907900 mm (in the y-axis direction) (13.907900 = 0.647H, so that conditional expression 2 'is satisfied)
【００５５】〔像面（r15）の傾き偏心〕 ５.３４１０８９゜ （条件式４を満たす）[Inclination eccentricity of image plane (r15)] 5.341089 ° (Satisfies conditional expression 4)
【００５６】〔ダイクロイックコート面の軸上主光線と
なす角度〕 ７ｄ面：２７．９゜（条件式１′を満たす） ７ｅ面：３２．１゜（条件式１を満たす）[Angle of the dichroic coat surface with the axial principal ray] 7d surface: 27.9 ° (satisfies conditional expression 1 ′) 7e surface: 32.1 ° (satisfies conditional expression 1)
【００５７】上記実施形態においては、色分解合成手段
として上記図２に示した色分解合成プリズム７を用いた
が、これ以外の構成のものでも本発明を達成できる。以
下、第２〜第４の実施形態として色分解合成手段の他の
例を示す。In the above embodiment, the color separation / synthesis prism 7 shown in FIG. 2 is used as the color separation / synthesis means. However, the present invention can be achieved with any other configuration. Hereinafter, other examples of the color separation / synthesis unit will be described as second to fourth embodiments.
【００５８】〈第２の実施形態〉図５は、本実施形態の
色分解合成手段とそれに対応させて配置したコンデンサ
ーレンズ８、９、１０と反射型ＬＣＤパネル１１、１
２、１３を含む図２に対応する図である。色分解合成手
段として、２つの６面体プリズム７２ａ、７２ｃと１つ
の５面体プリズム７２ｂの３つのプリズム７２ａ、７２
ｂ、７２ｃからなる色分解合成プリズム７２が用いられ
る。２つのプリズム７２ｂ、７２ｃは、プリズム７２ｂ
とプリズム７２ｃにより接合面７２ｅが形成されるよう
に接合されている。プリズム７２ａ、７２ｂは、わずか
な空気の層をおいて配置されている。隔たれたプリズム
面のうち、プリズム７２ａ側を面７２ｄ、プリズム７２
ｂ側を面７２ｇとする。<Second Embodiment> FIG. 5 shows the color separation / synthesis means of this embodiment, condenser lenses 8, 9, 10 and reflection type LCD panels 11, 1 arranged corresponding to them.
FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. As color separation / synthesis means, three prisms 72a, 72 of two hexahedral prisms 72a, 72c and one pentahedral prism 72b
A color separation / combination prism 72 composed of b and 72c is used. The two prisms 72b, 72c are
And the prism 72c to form a bonding surface 72e. The prisms 72a, 72b are arranged with a slight layer of air. Of the separated prism surfaces, the prism 72a side is the surface 72d, and the prism 72
The b side is defined as a surface 72g.
【００５９】面７２ｄには、Ｂの光束のみを反射しその
他の色の光束を透過するダイクロイック多層膜が蒸着さ
れ、接合面７２ｅには、Ｒの光束のみを反射しその他の
色の光束を透過するダイクロイック多層膜が蒸着されて
いる。面７２ｄ、接合面７２ｅの軸上主光線となす角度
はそれぞれ２７．９゜、１２．４゜でともに条件式１′
を満たす。A dichroic multilayer film that reflects only the B light beam and transmits other color light beams is deposited on the surface 72d, and the junction surface 72e reflects only the R light beam and transmits other color light beams. A dichroic multilayer film is deposited. The angles formed by the axial principal ray of the surface 72d and the joint surface 72e are 27.9 ° and 12.4 °, respectively, and both of the conditional expressions 1 ′
Meet.
【００６０】面７２ｆから入射した照明光のうちＢの光
束は面７２ｄで反射され、面７２ｆで全反射されたのち
対応する反射型ＬＣＤパネル１１に入射する。Ｒの光束
は接合面７２ｅで反射され、面７２ｇで全反射されたの
ち対応する反射型ＬＣＤパネル１３に入射する。Ｇの光
束は色分解合成プリズム７２の全ての面を透過して対応
する反射型ＬＣＤパネル１２に入射する。投影光につい
ては照明光の逆をたどれば説明がつくので、説明を省略
する。The luminous flux B of the illumination light incident from the surface 72f is reflected by the surface 72d, is totally reflected by the surface 72f, and then enters the corresponding reflective LCD panel 11. The R light beam is reflected by the joint surface 72e, totally reflected by the surface 72g, and then enters the corresponding reflective LCD panel 13. The G light flux passes through all surfaces of the color separation / combination prism 72 and enters the corresponding reflective LCD panel 12. The projection light can be explained by following the reverse of the illumination light, and the explanation is omitted.
【００６１】〈第３の実施形態〉図５は、本実施形態の
色分解合成手段とそれに対応させて配置したコンデンサ
ーレンズ８、９、１０と反射型ＬＣＤパネル１１、１
２、１３を含む図２に対応する図である。色分解合成手
段として、２つの６面体プリズム７３ａ、７３ｄと２つ
の５面体プリズム７３ｂ、７３ｃの４つのプリズム７３
ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄからなる色分解合成プリズ
ム７３が用いられる。４つのプリズム７３ａ、７３ｂ、
７３ｃ、７３ｄは、プリズム７３ａとプリズム７３ｂに
より接合面７３ｅが、プリズム７３ｃとプリズム７３ｄ
により接合面７３ｆが形成されるように接合されてい
る。プリズム７３ｂとプリズム７３ｃは、わずかな空気
の層をおいて配置されている。隔たれたプリズム面のう
ち、プリズム７３ｃ側の面を面７３ｇとする。<Third Embodiment> FIG. 5 shows the color separation / synthesis means of this embodiment, condenser lenses 8, 9, 10 and reflection type LCD panels 11, 1 arranged corresponding to them.
FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. Four prisms 73 of two hexahedral prisms 73a and 73d and two pentahedral prisms 73b and 73c are used as color separation / combination means.
A color separation / combination prism 73 including a, 73b, 73c, and 73d is used. Four prisms 73a, 73b,
The joining surfaces 73e of the prisms 73c and 73d are formed by the prism 73a and the prism 73b.
Are joined so as to form a joint surface 73f. The prism 73b and the prism 73c are arranged with a slight layer of air. Of the separated prism surfaces, the surface on the prism 73c side is defined as a surface 73g.
【００６２】接合面７３ｅには、Ｂの光束のみを反射し
その他の色の光束を透過するダイクロイック多層膜が蒸
着され、接合面７３ｆには、Ｒの光束のみを反射しその
他の色の光束を透過するダイクロイック多層膜が蒸着さ
れている。接合面７３ｅ、接合面７３ｆの軸上主光線と
なす角度はそれぞれ２７．９゜、２７．９゜でともに条
件式１′を満たす。A dichroic multilayer film that reflects only the B light beam and transmits other color light beams is deposited on the bonding surface 73e, and reflects only the R light beam and reflects other color light beams on the bonding surface 73f. A transmissive dichroic multilayer is deposited. The angles formed by the joint principal surface 73e and the joint principal surface 73f with the on-axis principal ray are 27.9 ° and 27.9 °, respectively, and both satisfy the conditional expression 1 ′.
【００６３】面７３ｈから入射した照明光のうちＢの光
束は接合面７３ｅで反射され、面７３ｈで全反射された
のち対応する反射型ＬＣＤパネル１１に入射する。Ｒの
光束は接合面７３ｆで反射され、面７３ｇで全反射され
たのち対応する反射型ＬＣＤパネル１３に入射する。Ｇ
の光束は色分解合成プリズム７３の全ての面を透過して
対応する反射型ＬＣＤパネル１２に入射する。投影光に
ついては照明光の逆をたどれば説明がつくので、説明を
省略する。The luminous flux B of the illumination light incident from the surface 73h is reflected on the joint surface 73e, is totally reflected on the surface 73h, and then enters the corresponding reflective LCD panel 11. The R light beam is reflected by the joint surface 73f, totally reflected by the surface 73g, and then enters the corresponding reflective LCD panel 13. G
Are transmitted through all surfaces of the color separation / combination prism 73 and are incident on the corresponding reflection type LCD panel 12. The projection light can be explained by following the reverse of the illumination light, and the explanation is omitted.
【００６４】〈第４の実施形態〉図６は、本実施形態の
色分解合成手段とそれに対応させて配置したコンデンサ
ーレンズ８、９、１０と反射型ＬＣＤパネル１１、１
２、１３を含む図２に対応する図である。色分解合成手
段は、２つのダイクロイックミラー７４ａ、７４ｂから
なる色分解合成ミラー７４である。２つのダイクロイッ
クミラー７４ａ、７４ｂの照明光の入射する面にはダイ
クロイック多層膜が蒸着されている。<Fourth Embodiment> FIG. 6 shows the color separation / synthesis means of this embodiment, condenser lenses 8, 9 and 10 and reflection type LCD panels 11 and 1 arranged corresponding to them.
FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. The color separation / combination unit is a color separation / combination mirror 74 including two dichroic mirrors 74a and 74b. A dichroic multilayer film is deposited on the surfaces of the two dichroic mirrors 74a and 74b where the illumination light enters.
【００６５】ダイクロイックミラー７４ａには、Ｂの光
束のみを反射しその他の色の光束を透過するダイクロイ
ック多層膜が蒸着され、ダイクロイックミラー７４ｂに
は、Ｒの光束のみを反射しその他の色の光束を透過する
ダイクロイック多層膜が蒸着されている。ダイクロイッ
クミラー７４ａ、７４ｂの軸上主光線となす角度はそれ
ぞれ３０゜、３０゜でともに条件式１′を満たす。On the dichroic mirror 74a, a dichroic multilayer film that reflects only the B light beam and transmits other color light beams is deposited. On the dichroic mirror 74b, only the R light beam is reflected and the other color light beams are reflected. A transmissive dichroic multilayer is deposited. The angles between the dichroic mirrors 74a and 74b and the on-axis principal rays are 30 ° and 30 °, respectively, and both satisfy the conditional expression 1 ′.
【００６６】照明光のうちＢの光束はダイクロイックミ
ラー７４ａで反射され、対応する反射型ＬＣＤパネル１
１に入射する。Ｒの光束はダイクロイックミラー７４ｂ
で反射され、対応する反射型ＬＣＤパネル１３に入射す
る。Ｇの光束は２つのダイクロイックミラー７４ａ、７
４ｂを透過して対応する反射型ＬＣＤパネル１２に入射
する。投影光については照明光の逆をたどれば説明がつ
くので、説明を省略する。The luminous flux B of the illumination light is reflected by the dichroic mirror 74a, and the corresponding reflection type LCD panel 1
Incident on 1. R beam is dichroic mirror 74b
And enters the corresponding reflective LCD panel 13. The luminous flux of G is divided into two dichroic mirrors 74a and 74
4b and enter the corresponding reflective LCD panel 12. The projection light can be explained by following the reverse of the illumination light, and the explanation is omitted.
【００６７】[0067]
【発明の効果】本発明のカラー画像投影装置によると、
照明光と投影光が異なった角度で入射反射を行うので、
照明光と投影光を分離するための偏光分離プリズム等が
必要なく、また投影光学系も非テレセントリック光学系
であるために少ないレンズ枚数で実現することが可能と
なっている。従って、装置全体の大きさをコンパクトに
でき、かつ光学部品及びそれを保持する部品の点数を大
幅に削減できるので安価な構成を達成できる。According to the color image projector of the present invention,
Since the illumination light and the projection light perform incident reflection at different angles,
There is no need for a polarization separation prism or the like for separating illumination light and projection light, and the projection optical system is a non-telecentric optical system, so that it can be realized with a small number of lenses. Therefore, the size of the entire apparatus can be made compact, and the number of optical components and components holding the optical components can be significantly reduced, so that an inexpensive configuration can be achieved.
【００６８】また、本発明では、ダイクロイックコート
面への照明光の入射角度が３５゜以下になる構成とした
ので、色むらのない良質が画像を表示することが可能と
なる。Further, according to the present invention, since the incident angle of the illumination light to the dichroic coat surface is set to 35 ° or less, it is possible to display an image with good quality without color unevenness.
【図１】 本発明の第１の実施形態のカラー画像投影装
置の垂直断面図。FIG. 1 is a vertical sectional view of a color image projector according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第１の実施形態のカラー画像投影装
置の水平断面図。FIG. 2 is a horizontal sectional view of the color image projector according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 コンデンサーレンズ及び反射型ＬＣＤパネル
の光路イメージ図。FIG. 3 is an optical path image diagram of a condenser lens and a reflective LCD panel.
【図４】 第１の実施形態における投影光学系の収差
図。FIG. 4 is an aberration diagram of the projection optical system according to the first embodiment.
【図５】 第２の実施形態の色分解合成プリズムの構成
を示す水平断面図。FIG. 5 is a horizontal sectional view showing a configuration of a color separation / combination prism according to a second embodiment.
【図６】 第３の実施形態の色分解合成プリズムの構成
を示す水平断面図。FIG. 6 is a horizontal sectional view illustrating a configuration of a color separation / combination prism according to a third embodiment.
【図７】 第４の実施形態の色分解合成ミラーの構成を
示す水平断面図。FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view illustrating a configuration of a color separation / combination mirror according to a fourth embodiment.
【図８】 従来例のカラー画像投影装置の水平断面図。FIG. 8 is a horizontal sectional view of a conventional color image projector.
【符号の説明】 １ 光源 ２ リフレクター ４ 第１のレンズアレイ ５ 偏光分離プリズム ６ 第２のレンズアレイ ７、７２、７３ 色分解合成プリズム ８、９、１０ コンデンサーレンズ １１、１２、１３ 反射型ＬＣＤパネル １４ 投影光学系 ７４ 色分解合成ミラー[Description of Signs] 1 Light source 2 Reflector 4 First lens array 5 Polarization separating prism 6 Second lens array 7, 72, 73 Color separation / combination prism 8, 9, 10 Condenser lens 11, 12, 13 Reflective LCD panel 14 Projection optical system 74 Color separation / combination mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G02F 1/1335 530 G02F 1/1335 530
Claims (4)
ルにおいて照明光を前記画素ごと選択的に第１あるいは
第２の所定の特性を持つ光に変換して反射することによ
り第２の所定の特性を持つ光のみからなる投影光を形成
する同一構成の複数の表示手段と、前記表示手段に与え
る照明光を形成する照明光学系と、前記照明光学系から
の照明光を複数の色の光に分解して各色の光を対応する
前記表示手段に与えるとともに前記複数の表示手段で形
成された複数の色の投影光を合成する色分解合成手段
と、前記色分解合成手段で合成された投影光を投影して
投影面に結像させる投影光学系とを有するカラー画像投
影装置において、 前記照明光の前記反射型表示パネルに対する入射角と、
前記投影光の該反射型表示パネルに対する反射角とが、
対応する前記反射型表示パネルの領域によって異なるよ
うにする反射角変換光学系を有し、 前記色分解合成手段は特定の色の光のみを反射し残りの
色の光を透過する複数のダイクロイックコート面を備
え、該ダイクロイックコート面と前記投影光学系の光軸
とのなす角度が３５゜以下であり、 前記投影光学系の焦点距離をｆ、前記反射型表示パネル
上の最軸外光線の像高をｙ、前記投影光学系に入射する
前記投影光の最軸外光線の主光線と軸上主光線がなす角
度をθとすると、２＜ｙ／ｔａｎθ／ｆ＜１０を満た
し、 前記照明光学系と前記投影光学系の光軸を含む平面と、
合成後前記投影光学系の光軸を光路とする各色の投影光
を含む平面とは直交することを特徴とするカラー画像投
影装置。1. A reflection type display panel divided into a plurality of pixels, wherein the illumination light is selectively converted into light having a first or second predetermined characteristic for each of the pixels and reflected, so that the second predetermined light is reflected. A plurality of display units having the same configuration for forming projection light consisting only of light having the characteristics described above, an illumination optical system for forming illumination light to be provided to the display unit, and an illumination light from the illumination optical system having a plurality of colors. A color separation / combination unit that separates the light into light and provides light of each color to the corresponding display unit, and combines projection lights of a plurality of colors formed by the plurality of display units, and a color separation / combination unit. A projection optical system for projecting projection light to form an image on a projection surface, wherein an incident angle of the illumination light with respect to the reflective display panel;
The reflection angle of the projection light with respect to the reflective display panel,
A plurality of dichroic coats that reflect only the light of a specific color and transmit the light of the remaining colors; An angle between the dichroic coat surface and the optical axis of the projection optical system is 35 ° or less, the focal length of the projection optical system is f, and the image of the most off-axis light beam on the reflective display panel. Assuming that the height is y and the angle between the principal ray of the most off-axis ray of the projection light incident on the projection optical system and the on-axis principal ray is θ, 2 <y / tan θ / f <10 is satisfied; A plane containing the system and the optical axis of the projection optical system,
A color image projection apparatus, wherein after the synthesis, the plane is orthogonal to a plane including projection light of each color whose optical path is the optical axis of the projection optical system.
該反射型表示パネルの短辺は、前記照明光学系と前記投
影光学系の光軸を含む平面と平行であることを特徴とす
る請求項１に記載のカラー画像投影装置。2. The reflective display panel is rectangular.
2. The color image projection apparatus according to claim 1, wherein a short side of the reflection type display panel is parallel to a plane including optical axes of the illumination optical system and the projection optical system.
１から第３の波長域の光に分解するとともに第１から第
３の波長域の光からなる投影光を合成する第１から第３
のプリズムで形成された色分解合成プリズムであり、 該色分解合成プリズムは、第１のプリズムに形成され
た、第１の波長域、第２の波長域、第３の波長域の光共
に垂直入射近傍では透過し、所定の角度以上では第１の
波長域の光に対し反射する照明光入射面と、第１のプリ
ズムと第２のプリズムの接合面に形成された第１の波長
域の光を反射する第１のダイクロイックコート面と、第
２のプリズムと第３のプリズムの接合面に形成された第
２の波長域の光を反射する第２のダイクロイックコート
面と、第１から第３のプリズムに形成された第１から第
３の波長域に対応する第１から第３の反射型表示パネル
に照明光を導く射出面とを有し、 前記照明光のうち第１の波長域の光は前記照明光入射面
に垂直入射近傍で入射し透過し、第１のダイクロイック
コート面で反射され、前記照明光入射面に所定の角度以
上で入射し反射され、第１のプリズムの前記射出面を透
過して第１の反射型表示パネルに導かれ、 前記照明光のうち第２の波長域の光は第１のプリズムの
全ての面を透過し、前記第２のダイクロイックコート面
で反射され、第２のプリズムの前記射出面を透過して第
２の反射型表示パネルに導かれ、 前記照明光のうち第３の波長域の光は第１のプリズム、
第２のプリズムの全ての面を透過し、第３のプリズムの
前記射出面を透過して第３の反射型表示パネルに導かれ
ることを特徴とする請求項１または２に記載のカラー画
像投影装置。3. The first to third color separation / combination means decomposes the illumination light into light in first to third wavelength ranges and combines projection light composed of light in the first to third wavelength ranges. Third
And a color separation / combination prism formed of the first prism. The color separation / combination prism is formed on the first prism, and the light of the first wavelength band, the second wavelength band, and the third wavelength band is perpendicular to each other. An illumination light incident surface that transmits near the incidence and reflects light in the first wavelength range at a predetermined angle or more, and a first wavelength range formed on the joint surface between the first prism and the second prism. A first dichroic coat surface for reflecting light, a second dichroic coat surface for reflecting light in a second wavelength band formed on a joint surface between the second prism and the third prism, and An exit surface for guiding illumination light to the first to third reflective display panels corresponding to the first to third wavelength ranges formed in the third prism; and a first wavelength range of the illumination light. Light is incident on the illumination light incident surface in the vicinity of vertical incidence, is transmitted, and The illumination light is reflected by the croic coat surface, is incident on the illumination light incident surface at a predetermined angle or more, is reflected, passes through the emission surface of the first prism, is guided to the first reflective display panel, and Of the light, the light in the second wavelength range passes through all surfaces of the first prism, is reflected by the second dichroic coat surface, passes through the exit surface of the second prism, and has a second reflection type. Light of a third wavelength range among the illumination light guided to the display panel;
3. The color image projection according to claim 1, wherein the light is transmitted through all surfaces of the second prism and transmitted through the exit surface of the third prism to be guided to the third reflective display panel. 4. apparatus.
反射型表示パネルの近傍に配置されたコンデンサーレン
ズからなり、該コンデンサーレンズの光軸は対応する反
射型表示パネルから出射される投影光の内、合成後に前
記投影光学系の光軸を光路とする投影光の合成前の光路
に対して偏心していて、該偏心方向への前記反射型表示
パネルの像高をＨとしたとき、前記コンデンサーレンズ
の光軸は０．３Ｈ〜２．０Ｈ平行に偏心していることを
特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のカラー画像
投影装置。4. The reflection angle conversion optical system comprises a plurality of condenser lenses arranged in the vicinity of each of the plurality of reflection type display panels, and the optical axes of the condenser lenses are projected from the corresponding reflection type display panels. When the light is decentered with respect to the optical path before the synthesis of the projection light having the optical axis of the projection optical system as the optical path after the synthesis, and the image height of the reflective display panel in the eccentric direction is H, The color image projector according to claim 1, wherein an optical axis of the condenser lens is decentered parallel to 0.3H to 2.0H.
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