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JP2010276757A - Projector and electro-optical device - Google Patents

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JP2010276757A
JP2010276757A JP2009127509A JP2009127509A JP2010276757A JP 2010276757 A JP2010276757 A JP 2010276757A JP 2009127509 A JP2009127509 A JP 2009127509A JP 2009127509 A JP2009127509 A JP 2009127509A JP 2010276757 A JP2010276757 A JP 2010276757A
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Japan
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light
light source
horizontal
incident
light guide
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Application number
JP2009127509A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Miyamae
章 宮前
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】光源からの光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターおよび電気光学装置を提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクター1は、光源7R,7G,7Bと、導光ロッド8と、マイクロレンズアレイ4と、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bと、投射光学系6と、を備え、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bは、少なくとも一つの画素を含む単位画素パターンの繰り返しで構成される有効光変調領域を有し、導光ロッド8の入射端面の水平/垂直寸法比が、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの単位画素パターンの水平/垂直寸法比と一致し、かつ、導光ロッド8の射出端面の水平/垂直寸法比が、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの有効光変調領域の水平/垂直寸法比と一致している。
【選択図】図1
Provided are a projector and an electro-optical device that can obtain a high-luminance image with high use efficiency of light from a light source.
A projector 1 of the present invention includes light sources 7R, 7G, and 7B, a light guide rod 8, a microlens array 4, liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B, and a projection optical system 6. The liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B have an effective light modulation region configured by repeating a unit pixel pattern including at least one pixel, and the horizontal / vertical dimension ratio of the incident end face of the light guide rod 8 is the liquid crystal light. The horizontal / vertical dimension ratio of the unit pixel pattern of the bulbs 3R, 3G, 3B and the horizontal / vertical dimension ratio of the exit end face of the light guide rod 8 are effective light modulation regions of the liquid crystal light valves 3R, 3G, 3B. It corresponds to the horizontal / vertical dimension ratio.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、プロジェクターおよび電気光学装置に関する。   The present invention relates to a projector and an electro-optical device.

点光源アレイから射出される複数の光束をマイクロレンズアレイによって液晶パネルの画素開口部に合わせて集束させ、その集束光によって液晶パネルを照明する照明方式を利用した電気光学装置が知られている(例えば、下記の特許文献1,2参照)。この照明方式では点光源アレイから射出される光の大部分を表示に利用できるため、例えばプロジェクターや電気光学装置に応用すれば、光の利用効率が高く、明るい画像を表示することが可能な電気光学装置やプロジェクターを実現できる。   There is known an electro-optical device using an illumination method in which a plurality of light beams emitted from a point light source array are focused on a pixel opening of a liquid crystal panel by a microlens array and the liquid crystal panel is illuminated by the focused light ( For example, see Patent Documents 1 and 2 below). In this illumination method, most of the light emitted from the point light source array can be used for display. Therefore, for example, when applied to a projector or an electro-optical device, the light is highly efficient and can display a bright image. Optical devices and projectors can be realized.

特開2002−236287号公報JP 2002-236287 A 特開2002−357826号公報JP 2002-357826 A

しかしながら、プロジェクターや電気光学装置に上記の照明方式を採用しようとすると、光源の構成について、以下のような問題がある。
点光源アレイは、発光ダイオード(Light Emitting Diode, 以下、LEDと略記する)やレーザー等の発光素子をアレイ状に配置して構成するが、液晶パネルの複数の画素開口部に合わせて照明するためには、発光素子の数ができるだけ多い方が望ましい。また、液晶パネルを照明する光の照度分布を均一にするためには、各発光素子から射出される光の強度ができるだけ均一であることが望ましい。
ところが、現実的には、プロジェクター等の機器に利用できる程度の高い輝度、高い効率を有し、強度が均一な多数の発光素子を備えた点光源アレイの実現は極めて難しい。したがって、従来、この種の光源はアレイの形態ではなく、単一の発光素子でしか実現できず、十分な光量が得られなかった。
However, when the above-described illumination method is employed in a projector or an electro-optical device, there are the following problems with respect to the configuration of the light source.
A point light source array is configured by arranging light emitting elements such as light emitting diodes (hereinafter abbreviated as LEDs) and lasers in an array shape, and illuminates in accordance with a plurality of pixel openings of a liquid crystal panel. It is desirable that the number of light emitting elements is as large as possible. In order to make the illuminance distribution of the light illuminating the liquid crystal panel uniform, it is desirable that the intensity of light emitted from each light emitting element is as uniform as possible.
However, in reality, it is extremely difficult to realize a point light source array having a large number of light emitting elements with high brightness and high efficiency that can be used in a device such as a projector and uniform intensity. Therefore, conventionally, this type of light source is not in the form of an array, and can only be realized by a single light emitting element, and a sufficient amount of light cannot be obtained.

また、液晶パネル等の光変調素子の形状は一般的に矩形であるから、光の利用効率を高めるためには、光源から射出される光を均一な照度で矩形状に変換した後、液晶パネルを照明することが望ましい。ところが、上記の特許文献1,2の構成では、光源からの光を均一な照度で矩形状に変換するのが難しく、照度のむらが生じたり、光源からの光が液晶パネルの外部に漏れて無駄になったりする虞があった。また、光源からの光を矩形状に均一に変換する手段として、フライアイインテグレーターやロッドインテグレーターが従来からよく用いられるが、これらと点光源アレイを組み合わせて用いると、点光源アレイからの光がフライアイインテグレーターやロッドインテグレーターで乱される。その結果、その後段のマイクロレンズアレイで画素開口部に合わせて集光するのが難しくなるため、光の利用効率を高めることができない。   In addition, since the shape of a light modulation element such as a liquid crystal panel is generally rectangular, in order to increase the light use efficiency, after the light emitted from the light source is converted into a rectangular shape with uniform illuminance, the liquid crystal panel It is desirable to illuminate. However, in the configurations of Patent Documents 1 and 2, it is difficult to convert the light from the light source into a rectangular shape with uniform illuminance, resulting in uneven illuminance or light from the light source leaking outside the liquid crystal panel. There was a risk of becoming. In addition, fly eye integrators and rod integrators have been conventionally used as means for uniformly converting light from a light source into a rectangular shape. However, when these are used in combination with a point light source array, the light from the point light source array is Disturbed by eye integrators and rod integrators. As a result, it becomes difficult for the subsequent microlens array to condense in accordance with the pixel aperture, so that the light utilization efficiency cannot be increased.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源からの光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターおよび電気光学装置を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a projector and an electro-optical device that have high use efficiency of light from a light source and can obtain a high-luminance image.

上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光を射出する光源と、前記光源から射出された光が入射される矩形状の入射端面と、入射された光を反射させる反射側面と、前記反射側面で反射した光を射出させる矩形状の射出端面と、を有する導光体と、複数のレンズがアレイ状に配列され、前記導光体から射出された光が入射されるレンズアレイと、前記レンズアレイを構成する前記複数のレンズの各々から射出された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、が備えられ、前記光変調素子は、複数の画素がマトリクス状に配列され、少なくとも一つの前記画素を含む単位画素パターンの繰り返しで構成される有効光変調領域を有するとともに、前記複数の画素に対応した複数の画素開口部が設けられ、前記導光体の前記入射端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記単位画素パターンの水平/垂直寸法比と一致し、かつ、前記導光体の前記射出端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記有効光変調領域の水平/垂直寸法比と一致していることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a projector according to the present invention includes a light source that emits light, a rectangular incident end surface on which light emitted from the light source is incident, and a reflective side surface that reflects incident light. A light guide having a rectangular emission end surface for emitting light reflected by the reflective side surface, and a lens array in which a plurality of lenses are arranged in an array and light emitted from the light guide is incident And a light modulation element that modulates the light emitted from each of the plurality of lenses constituting the lens array, and a projection optical system that projects the light modulated by the light modulation element onto a projection surface. The light modulation element includes an effective light modulation region in which a plurality of pixels are arranged in a matrix and is configured by repeating a unit pixel pattern including at least one of the pixels. A plurality of corresponding pixel openings, a horizontal / vertical dimension ratio of the incident end face of the light guide coincides with a horizontal / vertical dimension ratio of the unit pixel pattern of the light modulation element, and the light guide The horizontal / vertical dimension ratio of the exit end face of the light body is equal to the horizontal / vertical dimension ratio of the effective light modulation area of the light modulation element.

本発明のプロジェクターにおいては、光源からの光が導光体に入射され、導光体の反射側面で複数回反射すると、反射側面の外側に光源の虚像が繰り返し現れ、光源の実像とその周囲に位置する複数の虚像とからなるマトリクス状の光源像パターンが形成される。すなわち、光源を1個使用しただけでも、あたかも複数個の光源をマトリクス状に配列したかのような光源像パターンが形成される。このようにすれば、実際の光源を複数個配列させて高輝度で均一な光源アレイを形成するのが難しいとしても、1個の光源を用いて高輝度で均一な光源像パターンを形成することができる。   In the projector of the present invention, when light from the light source is incident on the light guide and is reflected a plurality of times on the reflective side surface of the light guide, a virtual image of the light source repeatedly appears on the outside of the reflective side surface. A matrix-like light source image pattern composed of a plurality of positioned virtual images is formed. That is, even when only one light source is used, a light source image pattern is formed as if a plurality of light sources are arranged in a matrix. In this way, even if it is difficult to form a high-brightness and uniform light source array by arranging a plurality of actual light sources, a single light source is used to form a high-brightness and uniform light source image pattern. Can do.

また、導光体の入射端面の水平/垂直寸法比が、光変調素子の単位画素パターンの水平/垂直寸法比と一致しているため、実像と虚像とで構成される上述の光源像パターンは、光変調素子の有効光変調領域内の画素のパターンと略相似形をなす。そして、各光源像(実像、虚像)からの光がレンズアレイによって光変調素子の画素開口部に集光されるため、光源からの光の大部分は画素開口部を通過し、有効な光束として画像の形成に寄与する。一方、導光体の射出端面の水平/垂直寸法比が、光変調素子の有効光変調領域の水平/垂直寸法比と一致しているため、有効光変調領域外への光の漏洩が最小限で済み、導光体から射出された光の略全てが画像の形成に寄与する。このようにして、本発明によれば、光源からの光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターを実現できる。   In addition, since the horizontal / vertical dimension ratio of the incident end face of the light guide matches the horizontal / vertical dimension ratio of the unit pixel pattern of the light modulation element, the above-described light source image pattern composed of a real image and a virtual image is This is substantially similar to the pattern of pixels in the effective light modulation region of the light modulation element. And since the light from each light source image (real image, virtual image) is condensed on the pixel opening of the light modulation element by the lens array, most of the light from the light source passes through the pixel opening and becomes an effective light beam. Contributes to image formation. On the other hand, since the horizontal / vertical dimension ratio of the exit end face of the light guide coincides with the horizontal / vertical dimension ratio of the effective light modulation area of the light modulation element, light leakage outside the effective light modulation area is minimized. And almost all of the light emitted from the light guide contributes to image formation. In this way, according to the present invention, it is possible to realize a projector that can use light from the light source with high efficiency and obtain a high-luminance image.

本発明のプロジェクターにおいて、前記画素の水平/垂直寸法比が1であり、前記単位画素パターンがn(n:自然数)個の前記画素を含むとき、前記有効光変調領域の水平/垂直寸法比Aが、√{n×(n−1)}<A≦√{n×(n+1)}を満たすことが望ましい。
本発明のプロジェクターにおいて、導光体の入射端面と射出端面とは同一の寸法にはならず、反射側面は入射端面および射出端面に対して垂直以外の角度で接し、導光体の形状がテーパー形状をなすのが通常である。そこで、光変調素子の有効光変調領域の水平/垂直寸法比Aは装置固有の一定値であるから、上の不等式を満たすようにn、すなわち単位画素パターンに含まれる画素の個数を最適化することにより、導光体のテーパー角度が極力大きくならず、好ましい。導光体のテーパー角度が大きくなり過ぎると、光源像パターンの平面からの歪みが大きくなり、光量の損失が生じるからである。なお、不等式の意味については後述する。
In the projector according to the aspect of the invention, when the horizontal / vertical dimension ratio of the pixels is 1, and the unit pixel pattern includes n (n: natural number) pixels, the horizontal / vertical dimension ratio A of the effective light modulation region is obtained. However, it is desirable that √ {n × (n−1)} <A ≦ √ {n × (n + 1)} is satisfied.
In the projector according to the present invention, the incident end face and the exit end face of the light guide are not the same size, the reflective side surface is in contact with the incident end face and the exit end face at an angle other than perpendicular, and the shape of the light guide is tapered. It is normal to make a shape. Therefore, since the horizontal / vertical dimension ratio A of the effective light modulation area of the light modulation element is a constant value unique to the apparatus, n, that is, the number of pixels included in the unit pixel pattern is optimized so as to satisfy the above inequality. This is preferable because the taper angle of the light guide is not increased as much as possible. This is because if the taper angle of the light guide becomes too large, the distortion of the light source image pattern from the plane increases, resulting in a loss of light quantity. The meaning of the inequality will be described later.

本発明のプロジェクターにおいて、前記光源からの光が、前記導光体の前記入射端面の中心に入射される構成とすることができる。
この構成によれば、1個の画素を含む単位画素パターンを最も正確かつ容易に形成でき、光量の損失を最小限に抑えることができる。
In the projector according to the aspect of the invention, the light from the light source may be incident on the center of the incident end face of the light guide.
According to this configuration, a unit pixel pattern including one pixel can be most accurately and easily formed, and loss of light amount can be minimized.

もしくは、本発明のプロジェクターにおいて、前記単位画素パターンは、一つの前記画素が水平方向および垂直方向に2分割されたことにより全体として4分割された画素部を含み、前記光源からの光が、前記導光体の前記入射端面の角部に入射される構成とすることができる。
この構成によれば、例えば光源からの光を入射端面の中心に入射させる場合と同じ光源を4分割して用いることができ、画像の均一性や光源の放熱性の面で有利である。
Alternatively, in the projector according to the aspect of the invention, the unit pixel pattern includes a pixel portion that is divided into four as a whole by dividing one pixel into two in the horizontal direction and the vertical direction, and the light from the light source is It can be set as the structure which injects into the corner | angular part of the said incident end surface of a light guide.
According to this configuration, for example, the same light source as that in the case where light from the light source is incident on the center of the incident end face can be divided into four parts, which is advantageous in terms of image uniformity and heat dissipation of the light source.

その場合、前記角部に入射される光のうち、少なくとも一部の光が他の光とは異なる色の光であっても良い。
この構成によれば、場合によっては1つの光変調素子のみでカラー画像を表示することができる。その場合、複数の光変調素子からの光を合成する光合成手段が不要となり、小型で低コストのプロジェクターを実現できる。
In that case, at least a part of the light incident on the corner may be a light of a different color from the other light.
According to this configuration, in some cases, a color image can be displayed with only one light modulation element. In this case, a light combining unit that combines light from a plurality of light modulation elements is not necessary, and a compact and low-cost projector can be realized.

本発明のプロジェクターにおいて、前記光源が、前記導光体の前記入射端面上に配置された構成としても良い。
この構成によれば、光源からの光を導光体まで導くための他の導光体やレンズ等の光学部材が不要となり、小型で低コストのプロジェクターを実現できる。
In the projector according to the aspect of the invention, the light source may be arranged on the incident end face of the light guide.
According to this configuration, other optical members such as a light guide and a lens for guiding light from the light source to the light guide are not required, and a small and low-cost projector can be realized.

本発明のプロジェクターにおいて、前記光源から射出された光が入射され、入射された光を偏光変換する偏光変換素子が備えられ、前記偏光変換素子によって偏光変換された光が前記導光体に入射される構成としても良い。
この構成によれば、光変調素子が例えば液晶ライトバルブのように一種類の偏光を用いるものである場合、光利用効率をより高められ、高効率、低消費電力のプロジェクターを実現できる。
In the projector according to the aspect of the invention, the light emitted from the light source is incident, and a polarization conversion element that performs polarization conversion of the incident light is provided, and the light that has undergone polarization conversion by the polarization conversion element is incident on the light guide. It is good also as a structure.
According to this configuration, when the light modulation element uses one type of polarized light, such as a liquid crystal light valve, the light utilization efficiency can be further increased, and a projector with high efficiency and low power consumption can be realized.

本発明のプロジェクターにおいて、前記光源が、矩形状の射出端面を有する固体光源で構成されていても良い。
この光源の構成は、ランプ型の光源よりも本発明に適しており、光利用効率が高く、小型のプロジェクターを実現できる。
In the projector according to the aspect of the invention, the light source may be a solid light source having a rectangular emission end surface.
This light source configuration is more suitable for the present invention than a lamp-type light source, and has a high light utilization efficiency and can realize a compact projector.

本発明のプロジェクターにおいて、前記導光体の前記入射端面上での光源像のピッチをP1、前記光変調素子における前記単位画素パターンの水平/垂直ピッチをP2、前記レンズアレイのレンズピッチをPL、前記光源と前記レンズアレイとの間の光学距離をL1、前記レンズアレイと前記光変調素子との間の光学距離をL2としたとき、以下の(1)式、(2)式をともに満足することが望ましい。
PL=(m×P1×P2)/(P1+P2) …(1)(m:自然数)
L2/L1=P2/P1 …(2)
この構成によれば、光源から光変調素子に直接照射される光と、導光体の反射側面で反射して光変調素子に照射される光とが、レンズアレイの異なるレンズを通って同じ画素に重ねて集光される構成を実現できる。
In the projector of the present invention, the pitch of the light source image on the incident end face of the light guide is P1, the horizontal / vertical pitch of the unit pixel pattern in the light modulation element is P2, the lens pitch of the lens array is PL, When the optical distance between the light source and the lens array is L1, and the optical distance between the lens array and the light modulation element is L2, both the following expressions (1) and (2) are satisfied. It is desirable.
PL = (m × P1 × P2) / (P1 + P2) (1) (m: natural number)
L2 / L1 = P2 / P1 (2)
According to this configuration, the light directly irradiated on the light modulation element from the light source and the light reflected on the reflection side surface of the light guide and irradiated on the light modulation element pass through different lenses of the lens array, and the same pixel. It is possible to realize a configuration in which light is condensed on top of each other.

さらに、前記レンズアレイの集光側の開口数をNA、前記画素開口部の水平方向および垂直方向の寸法をa、前記光源からの光の波長をλとしたとき、以下の(3)式を満足することが望ましい。
a≧λ/NA …(3)
この構成によれば、レンズアレイによって集光され、結像された光源像の回折光による広がりが画素開口部の寸法よりも小さくなるので、光の利用効率をより高めることができる。
Further, when the numerical aperture on the condensing side of the lens array is NA, the horizontal and vertical dimensions of the pixel aperture are a, and the wavelength of light from the light source is λ, the following equation (3) is obtained. It is desirable to be satisfied.
a ≧ λ / NA (3)
According to this configuration, since the spread of the light source image focused and imaged by the lens array due to the diffracted light is smaller than the size of the pixel opening, the light use efficiency can be further increased.

本発明のプロジェクターにおいて、前記レンズアレイの結像点が前記光変調素子の前記画素開口部内に位置していることが望ましい。
この構成によれば、光量の損失が最も少なく、光の利用効率をより高めることができる。
In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that an image forming point of the lens array is located in the pixel opening of the light modulation element.
According to this configuration, the light loss is the least, and the light utilization efficiency can be further increased.

本発明の電気光学装置は、光を射出する光源と、前記光源から射出された光が入射される矩形状の入射端面と、入射された光を反射させる反射面と、前記反射面で反射した光を射出させる矩形状の射出端面と、を有する導光体と、複数のレンズがアレイ状に配列され、前記導光体から射出された光が入射されるレンズアレイと、前記レンズアレイを構成する前記複数のレンズの各々から射出された光を変調する光変調素子と、が備えられ、前記光変調素子は、複数の画素がマトリクス状に配列され、少なくとも一つの前記画素を含む単位画素パターンの繰り返しで構成される有効光変調領域を有するとともに、前記複数の画素に対応した複数の画素開口部が設けられ、前記導光体の前記入射端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記単位画素パターンの水平/垂直寸法比と一致し、かつ、前記導光体の前記射出端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記有効光変調領域の水平/垂直寸法比と一致していることを特徴とする。   The electro-optical device according to the aspect of the invention reflects a light source that emits light, a rectangular incident end surface on which light emitted from the light source is incident, a reflective surface that reflects incident light, and the reflective surface. A light guide having a rectangular emission end surface for emitting light, a plurality of lenses arranged in an array, a lens array into which light emitted from the light guide is incident, and the lens array A light modulation element that modulates light emitted from each of the plurality of lenses, wherein the light modulation element includes a plurality of pixels arranged in a matrix and a unit pixel pattern including at least one of the pixels And a plurality of pixel openings corresponding to the plurality of pixels, and a horizontal / vertical dimension ratio of the incident end surface of the light guide is determined by the light modulation element. Of the above And the horizontal / vertical dimension ratio of the exit end face of the light guide coincides with the horizontal / vertical dimension ratio of the effective light modulation area of the light modulation element. It is characterized by.

本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明のプロジェクターと同様、各光源像(実像、虚像)からの光の大部分が画像の形成に寄与するとともに、光変調素子の有効光変調領域の外部への光の漏洩が最小限で済む。これにより、光源からの光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られる電気光学装置を実現できる。   According to the electro-optical device of the present invention, as in the projector of the present invention described above, most of the light from each light source image (real image, virtual image) contributes to image formation, and the effective light modulation region of the light modulation element. Leakage of light to the outside is minimal. Accordingly, it is possible to realize an electro-optical device that has high use efficiency of light from the light source and can obtain a high-luminance image.

本発明の第1実施形態のプロジェクターの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to a first embodiment of the invention. 導光ロッドとマイクロレンズアレイの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a light guide rod and a micro lens array. 液晶ライトバルブの画素パターンを示す平面図である。It is a top view which shows the pixel pattern of a liquid crystal light valve. 光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the part of a light source and a light guide rod. 光源像パターンを示す図である。It is a figure which shows a light source image pattern. 本発明の第2実施形態のプロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the part of the light source and light guide rod in the projector of 2nd Embodiment of this invention. 光源像パターンを示す図である。It is a figure which shows a light source image pattern. 本発明の第3実施形態のプロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the part of the light source and light guide rod in the projector of 3rd Embodiment of this invention. 偏光ビームスプリッターの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a polarization beam splitter. 本発明の第4実施形態のプロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the part of the light source and light guide rod in the projector of 4th Embodiment of this invention. 光源像パターンを示す図である。It is a figure which shows a light source image pattern. 本発明の第5実施形態のプロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the part of the light source and light guide rod in the projector of 5th Embodiment of this invention. 光源像パターンを示す図である。It is a figure which shows a light source image pattern. 本発明の第6実施形態のプロジェクターの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projector of 6th Embodiment of this invention. 光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the part of a light source and a light guide rod. 光源像パターンを示す図である。It is a figure which shows a light source image pattern. マイクロレンズアレイの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a micro lens array.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を参照しながら説明する。
本実施形態は、3組の液晶ライトバルブを用いたプロジェクター、いわゆる3板式のプロジェクターの例である。
図1は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。図2は、本プロジェクターにおける導光ロッドとマイクロレンズアレイの作用を説明するための図である。図3は、本プロジェクターにおける液晶ライトバルブの画素パターンを示す平面図である。図4は、本プロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。図5は、光源像パターンを示す図である。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素に応じて寸法の比率や縮尺を適宜変えることがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This embodiment is an example of a projector using three sets of liquid crystal light valves, that is, a so-called three-plate projector.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the light guide rod and the microlens array in the projector. FIG. 3 is a plan view showing a pixel pattern of a liquid crystal light valve in the projector. FIG. 4 is a perspective view showing portions of the light source and the light guide rod in the projector. FIG. 5 is a diagram showing a light source image pattern.
In the following drawings, in order to make each component easy to see, the ratio of dimensions and the scale may be appropriately changed depending on the component.

本実施形態のプロジェクター1は、図1に示すように、3組の照明光学系2R,2G,2Bと、各照明光学系2R,2G,2Bに対応した3組の液晶ライトバルブ3R,3G,3B(光変調素子)と、各液晶ライトバルブ3R,3G,3Bに対応して設けられたマイクロレンズアレイ4(レンズアレイ)と、クロスプリズム5と、投射光学系6と、を備えている。3組の照明光学系2R,2G,2Bは、それぞれ赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の各色光を射出するものである。   As shown in FIG. 1, the projector 1 according to this embodiment includes three sets of illumination optical systems 2R, 2G, and 2B, and three sets of liquid crystal light valves 3R, 3G, and 2B corresponding to the illumination optical systems 2R, 2G, and 2B. 3B (light modulation element), a microlens array 4 (lens array) provided corresponding to each of the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B, a cross prism 5, and a projection optical system 6. The three sets of illumination optical systems 2R, 2G, and 2B emit red (R) light, green (G) light, and blue (B) light, respectively.

各照明光学系2R,2G,2Bは、各色光を射出するLED光源7R,7G,7B(光源、固体光源)と、各LED光源7R,7G,7Bからの色光を後段の光学系に向けて導光する導光ロッド8(導光体)と、を備えている。各液晶ライトバルブ3R,3G,3Bは、各照明光学系2R,2G,2Bからマイクロレンズアレイ4を経て入射された各色光を変調するものである。マイクロレンズアレイ4は、照明光学系2R,2G,2Bからの光を液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの画素開口部に集光させるものである。クロスプリズム5は、各液晶ライトバルブ3R,3G,3Bによって変調された3つの色光を合成するものである。投射光学系6は、クロスプリズム5によって合成された光をスクリーン9(被投射面)上に投射するものである。   Each illumination optical system 2R, 2G, 2B directs the color light from each of the LED light sources 7R, 7G, 7B (light source, solid light source) that emits each color light, and the LED light sources 7R, 7G, 7B to the subsequent optical system. A light guide rod 8 (light guide) for guiding light. Each liquid crystal light valve 3R, 3G, 3B modulates each color light incident through the microlens array 4 from each illumination optical system 2R, 2G, 2B. The microlens array 4 collects light from the illumination optical systems 2R, 2G, and 2B at the pixel openings of the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B. The cross prism 5 combines the three color lights modulated by the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B. The projection optical system 6 projects the light combined by the cross prism 5 onto the screen 9 (projected surface).

本実施形態の液晶ライトバルブ3R,3G,3Bは、一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネル(図示せず)の光入射側および光射出側にそれぞれ偏光板(図示せず)が配置されたものである。液晶ライトバルブ3R,3G,3Bは、図3に示すように、額縁部分となる周辺領域11を除いて、複数の画素12がマトリクス状に配列された有効光変調領域13を有している。有効光変調領域13が、実質的に表示に寄与する領域である。また、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bは、各画素12に対応した画素開口部14を有する格子状の遮光膜15(ブラックマトリクス)を備えている。   In the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B of this embodiment, polarizing plates (not shown) are arranged on the light incident side and the light emission side of a liquid crystal panel (not shown) in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, respectively. It has been done. As shown in FIG. 3, the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B have an effective light modulation region 13 in which a plurality of pixels 12 are arranged in a matrix except for the peripheral region 11 serving as a frame portion. The effective light modulation area 13 is an area that substantially contributes to display. In addition, the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B include a lattice-shaped light shielding film 15 (black matrix) having a pixel opening 14 corresponding to each pixel 12.

各画素12の形状は正方形であり、水平方向、垂直方向の寸法(ピッチ)はともに12μmである。画素開口部14は各画素12の中央に設けられている。画素開口部14の形状は正方形であり、水平方向、垂直方向の寸法はともに9μmである。したがって、画素開口率は、(9×9)/(12×12)≒0.56となり、約56%である。液晶ライトバルブ3R,3G,3Bは、水平画素数が1024、垂直画素数が768であり、いわゆるXGAと呼ばれる解像度を有している。有効光変調領域13の水平方向の寸法は約12.3mm、垂直方向の寸法は約9.2mmであり、水平/垂直寸法比(アスペクト比)は4:3である。   The shape of each pixel 12 is a square, and the horizontal dimension and the vertical dimension (pitch) are both 12 μm. The pixel opening 14 is provided at the center of each pixel 12. The shape of the pixel opening 14 is a square, and the horizontal and vertical dimensions are both 9 μm. Therefore, the pixel aperture ratio is (9 × 9) / (12 × 12) ≈0.56, which is about 56%. The liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B have 1024 horizontal pixels and 768 vertical pixels, and have a so-called XGA resolution. The effective light modulation region 13 has a horizontal dimension of about 12.3 mm, a vertical dimension of about 9.2 mm, and a horizontal / vertical dimension ratio (aspect ratio) of 4: 3.

導光ロッド8は、屈折率1.5の透明なガラスで形成された中実の棒状部材である。導光ロッド8の入射端面8aは、図4に示すように、水平方向の寸法が9.4mm、垂直方向の寸法が9.4mmの正方形である。導光ロッド8の射出端面8bは、水平方向の寸法が12.5mm、垂直方向の寸法が9.4mmの長方形である。したがって、導光ロッド8は、水平方向のみが入射端面8a側から射出端面8b側に向けて先広がりのテーパー形状となっており、垂直方向にはテーパー形状となっていない。また、導光ロッド8の入射端面8aの形状は液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの画素12の形状と相似であり、導光ロッド8の射出端面8bの形状は液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの有効光変調領域13の形状と略相似である。ここで、導光ロッド8の射出端面8bが液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの有効光変調領域13よりも若干大きいのは、端部での光漏れにより光量が減少して画面の明るさが不均一になるのを防ぐ目的で多少余裕を持たせるためである。そして、入射端面8aと射出端面8bとに接する4つの側面は、内部を通る光を反射させる反射側面8cとなっている。   The light guide rod 8 is a solid rod-like member made of transparent glass having a refractive index of 1.5. As shown in FIG. 4, the incident end face 8 a of the light guide rod 8 is a square having a horizontal dimension of 9.4 mm and a vertical dimension of 9.4 mm. The exit end face 8b of the light guide rod 8 is a rectangle having a horizontal dimension of 12.5 mm and a vertical dimension of 9.4 mm. Therefore, the light guide rod 8 has a tapered shape that is widened only in the horizontal direction from the incident end face 8a side to the exit end face 8b side, and is not tapered in the vertical direction. The shape of the incident end face 8a of the light guide rod 8 is similar to the shape of the pixels 12 of the liquid crystal light valves 3R, 3G, 3B, and the shape of the exit end face 8b of the light guide rod 8 is the liquid crystal light valves 3R, 3G, 3B. The shape of the effective light modulation region 13 is substantially similar. Here, the exit end face 8b of the light guide rod 8 is slightly larger than the effective light modulation area 13 of the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B. This is to give some margin to prevent non-uniformity. The four side surfaces in contact with the incident end surface 8a and the exit end surface 8b serve as reflective side surfaces 8c that reflect light passing through the inside.

導光ロッド8の入射端面8aの中央には、水平方向の寸法が7mm、垂直方向の寸法が7mmの正方形状のLED光源7R,7G,7Bが1個配置されている。このLED光源7R,7G,7Bは、上述したように、R光、G光、B光のうちのいずれかを射出するものである。LED光源7R,7G,7Bは、光射出側の面を導光ロッド8の入射端面8aに対向させた姿勢で、光学接着剤等により導光ロッド8に固定されている。LED光源7R,7G,7Bから射出された光は、入射端面8aから導光ロッド8の内部に入射された後、反射側面8cで複数回反射し、射出端面8bから導光ロッド8の外部に射出される。   In the center of the incident end face 8a of the light guide rod 8, one square LED light source 7R, 7G, 7B having a horizontal dimension of 7 mm and a vertical dimension of 7 mm is disposed. As described above, the LED light sources 7R, 7G, and 7B emit one of R light, G light, and B light. The LED light sources 7R, 7G, and 7B are fixed to the light guide rod 8 with an optical adhesive or the like in a posture in which the light emission side surface is opposed to the incident end surface 8a of the light guide rod 8. The light emitted from the LED light sources 7R, 7G, and 7B is incident on the inside of the light guide rod 8 from the incident end face 8a, then is reflected a plurality of times by the reflective side face 8c, and is reflected from the exit end face 8b to the outside of the light guide rod 8. It is injected.

このとき、LED光源7R,7G,7Bからの光が導光ロッド8の反射側面8cで多重反射を起こすと、図2に示すように、反射側面8cの外側にLED光源7R,7G,7Bの虚像が形成される。図2では、1回の反射による虚像のみを図示したが、実際には様々な回数の反射による虚像が1回の反射による虚像の外側に繰り返し現れる。これを導光ロッド8の射出端面8b側から見た図が図4であり、LED光源7R,7G,7Bの実像17の周囲にLED光源7R,7G,7Bの虚像18がマトリクス状に複数配置されたパターン(以下、このパターンのことを光源像パターン19と称する)が形成されたことになる。   At this time, when light from the LED light sources 7R, 7G, and 7B undergoes multiple reflections on the reflective side surface 8c of the light guide rod 8, as shown in FIG. 2, the LED light sources 7R, 7G, and 7B are placed outside the reflective side surface 8c. A virtual image is formed. In FIG. 2, only a virtual image resulting from one reflection is illustrated, but actually, a virtual image resulting from various times of reflection repeatedly appears outside the virtual image resulting from one reflection. FIG. 4 shows this as viewed from the exit end face 8b side of the light guide rod 8, and a plurality of virtual images 18 of the LED light sources 7R, 7G, 7B are arranged in a matrix around the real image 17 of the LED light sources 7R, 7G, 7B. The formed pattern (hereinafter, this pattern is referred to as the light source image pattern 19) is formed.

このとき、導光ロッド8は水平方向のみがテーパー状になっているため、図5に示した光源像パターン19は、実際には平面状に形成されるのではなく、図2にその一部を示したように、曲面状(折れ曲がった形状)に歪んで形成される。ところが、導光ロッド8の導光方向の寸法は、例えば数十mmと実際には図2に示したイメージよりも長く、テーパー角度(入射端面8aと反射側面8cとのなす角度から90度を引いた値)は十分に小さい。したがって、光源像パターン19が曲面状に歪んだとしても、その曲率は小さく、光源像パターン19が曲面状に歪むことによる各光源像17,18の位置ズレはさほど問題とならない。ただし、光源像パターン19の曲率が大きくならないように、テーパー角度は極力小さい方が望ましい。このため、本実施形態では、垂直方向をテーパー形状とせずに、水平方向のみをテーパー形状とした。しかしながら、垂直方向、水平方向のテーパー形状をどの程度に設定するかは設計上の各種要素を考慮して最適な値を用いれば良く、限定されるものではない。一例として、射出端面8bの面積を変えずに、入射端面の面積を例えば10mm×10mmともう少し大きくし、垂直方向を先細りの逆テーパー形状としても良い。   At this time, since the light guide rod 8 is tapered only in the horizontal direction, the light source image pattern 19 shown in FIG. 5 is not actually formed in a planar shape, but a part thereof is shown in FIG. As shown, it is distorted into a curved surface (bent shape). However, the dimension of the light guide rod 8 in the light guide direction is, for example, several tens of millimeters, which is actually longer than the image shown in FIG. 2, and the taper angle (90 degrees from the angle formed by the incident end face 8a and the reflective side face 8c). Subtracted value) is small enough. Therefore, even if the light source image pattern 19 is distorted into a curved surface, the curvature is small, and the positional deviation of the light source images 17 and 18 due to the light source image pattern 19 being distorted into a curved surface does not cause much problem. However, it is desirable that the taper angle is as small as possible so that the curvature of the light source image pattern 19 does not increase. Therefore, in this embodiment, the vertical direction is not tapered, and only the horizontal direction is tapered. However, the degree to which the taper shape in the vertical direction and the horizontal direction is set is not limited as long as optimum values are used in consideration of various design factors. As an example, without changing the area of the exit end face 8b, the area of the entrance end face may be made slightly larger, for example, 10 mm × 10 mm, and the vertical direction may be a tapered reverse taper shape.

本実施形態の場合、1個の画素12を単位画素パターンと考え、この単位画素パターンの繰り返しで有効光変調領域13が構成されていると考える。すると、導光ロッド8の入射端面8aの水平/垂直寸法比(9.4:9.4=1:1)が、単位画素パターンの水平/垂直寸法比(12:12=1:1)と一致している。さらに、導光ロッド8の入射端面8aの一辺の寸法に対するLED光源7R,7G,7Bの一辺の寸法の比(7:9.4)は、単位画素パターン(画素12)の一辺の寸法に対する画素開口部14の一辺の寸法の比(9:12)と略一致している。また、導光ロッド8の射出端面8bの水平/垂直寸法比(12.5:9.4)が、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの有効光変調領域13の水平/垂直寸法比(12.3:9.2)と略一致している。   In the present embodiment, one pixel 12 is considered as a unit pixel pattern, and it is considered that the effective light modulation region 13 is configured by repeating this unit pixel pattern. Then, the horizontal / vertical dimension ratio (9.4: 9.4 = 1: 1) of the incident end face 8a of the light guide rod 8 is the horizontal / vertical dimension ratio (12: 12 = 1: 1) of the unit pixel pattern. Match. Furthermore, the ratio (7: 9.4) of the dimension of one side of the LED light sources 7R, 7G, and 7B to the dimension of one side of the incident end face 8a of the light guide rod 8 is the pixel with respect to the dimension of one side of the unit pixel pattern (pixel 12). This substantially coincides with the ratio of the dimensions of one side of the opening 14 (9:12). Further, the horizontal / vertical dimension ratio (12.5: 9.4) of the exit end face 8b of the light guide rod 8 is equal to the horizontal / vertical dimension ratio (12.9.4) of the effective light modulation region 13 of the liquid crystal light valves 3R, 3G, 3B. 3: 9.2).

マイクロレンズアレイ4は、図1、図2に示すように、ガラス基板の表面にウェットエッチングにより多数の凹部が形成され、屈折率の高い樹脂が凹部内に充填されることにより作製されたものであり、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの光入射側の基板に貼り付けられている。また、マイクロレンズアレイ4は、導光ロッド8の射出端面8bと接触するように配置されている。マイクロレンズアレイ4を構成する任意の一つのマイクロレンズは、光源像パターン19を構成する各光源像17,18を各画素開口部14内に縮小して結像し、光源像17,18と画素開口部14とがちょうど重なるように、焦点距離と位置とが設定されている。そして、隣接するマイクロレンズは、図2に示すように、光源像パターン19が有効光変調領域13上でn画素分(本実施形態ではn=1)ずれた位置に結像されるように、マイクロレンズ間のピッチが設定されている。このことにより、各画素開口部14には各光源像(実像17、虚像18)からの光が重ね合わされて集光される。光源像パターン19の歪み、マイクロレンズの収差、回折限界などの影響が微小であれば、LED光源7R,7G,7Bからの光の略全てが画素開口部14を通過し、有効な光束として投射画像の形成に寄与する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the microlens array 4 is manufactured by forming a large number of recesses on the surface of a glass substrate by wet etching and filling the recesses with a resin having a high refractive index. Yes, it is affixed to the substrate on the light incident side of the liquid crystal light valves 3R, 3G, 3B. Further, the microlens array 4 is disposed so as to be in contact with the exit end face 8 b of the light guide rod 8. Any one microlens constituting the microlens array 4 reduces the light source images 17 and 18 constituting the light source image pattern 19 into the respective pixel openings 14 to form the light source images 17 and 18 and the pixels. The focal length and the position are set so that the opening 14 just overlaps. Then, as shown in FIG. 2, the adjacent microlenses are imaged so that the light source image pattern 19 is shifted on the effective light modulation area 13 by n pixels (in this embodiment, n = 1). The pitch between microlenses is set. As a result, the light from each light source image (real image 17, virtual image 18) is superimposed and condensed on each pixel opening 14. If the influence of the distortion of the light source image pattern 19, the aberration of the microlens, the diffraction limit, etc. is minute, almost all of the light from the LED light sources 7R, 7G, and 7B passes through the pixel opening 14 and is projected as an effective light beam. Contributes to image formation.

ここで、導光ロッド8の入射端面8a上での光源像17,18のピッチをP1、液晶ライトバルブ3R,3G,3Bにおける単位画素パターンの水平/垂直ピッチをP2、マイクロレンズアレイ4のレンズピッチをPL、LED光源7R,7G,7Bとマイクロレンズアレイ4との間の光学距離をL1、マイクロレンズアレイ4と液晶ライトバルブ3R,3G,3Bとの間の光学距離をL2とすると、光源像17,18のピッチは入射端面8aの一辺と等しいため、P1=9.4mmであり、単位画素パターンの水平/垂直ピッチは画素ピッチと等しいため、P2=12μmである。また、マイクロレンズアレイ4のレンズピッチPLを水平方向、垂直方向ともに11.98μm、LED光源−マイクロレンズアレイ間の光学距離L1を40mm、マイクロレンズアレイ−液晶ライトバルブ(遮光膜の画素開口部)間の光学距離L2を51μmと設定すると、下記の(1)式、(2)式の条件をともに満足する。   Here, the pitch of the light source images 17 and 18 on the incident end face 8a of the light guide rod 8 is P1, the horizontal / vertical pitch of the unit pixel pattern in the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B is P2, and the lenses of the microlens array 4 When the pitch is PL, the optical distance between the LED light sources 7R, 7G, and 7B and the microlens array 4 is L1, and the optical distance between the microlens array 4 and the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B is L2, the light source Since the pitch of the images 17 and 18 is equal to one side of the incident end face 8a, P1 = 9.4 mm, and since the horizontal / vertical pitch of the unit pixel pattern is equal to the pixel pitch, P2 = 12 μm. The lens pitch PL of the microlens array 4 is 11.98 μm in both the horizontal and vertical directions, the optical distance L1 between the LED light source and the microlens array is 40 mm, and the microlens array-liquid crystal light valve (pixel opening of the light shielding film) When the optical distance L2 between them is set to 51 μm, both the conditions of the following expressions (1) and (2) are satisfied.

PL=(n×P1×P2)/(P1+P2) …(1)(n:自然数)
L2/L1=P2/P1 …(2)
ただし、ここでの「n」は、隣接するマイクロレンズにより光源像パターン19がずれた位置に結像される際の画素数であり、上述の通り、本実施形態ではn=1である。
PL = (n × P1 × P2) / (P1 + P2) (1) (n: natural number)
L2 / L1 = P2 / P1 (2)
However, “n” here is the number of pixels when the light source image pattern 19 is imaged at a position shifted by the adjacent microlens, and as described above, n = 1 in this embodiment.

(1)式、(2)式は、LED光源7R,7G,7Bから液晶ライトバルブ3R,3G,3Bに直接照射される光と、導光ロッド8の反射側面8cで反射して液晶ライトバルブ3R,3G,3Bに照射される光とが、異なるマイクロレンズを通って同じ画素に重ねて集光されるための条件である。
なお、上ではLED光源−マイクロレンズアレイ間の光学距離L1を40mmと表したが、これは空気中での光学距離に換算した値であり、導光ロッド8の屈折率は1.5であるから、導光ロッド8の実際の長さは60mmである。同様に、マイクロレンズアレイ−液晶ライトバルブ間の光学距離L2=51μmも、空気中での光学距離に換算した値であり、この間の実際の長さは76.5mmである。また、マイクロレンズアレイ−液晶ライトバルブ間の光学距離L2は、マイクロレンズの焦点距離と一致している。
The formulas (1) and (2) are the liquid crystal light valves that are reflected directly on the liquid crystal light valves 3R, 3G, and 3B from the LED light sources 7R, 7G, and 7B and reflected on the reflective side surface 8c of the light guide rod 8. This is a condition for the light irradiated to 3R, 3G, and 3B to be condensed on the same pixel through different microlenses.
In the above, the optical distance L1 between the LED light source and the microlens array is expressed as 40 mm. This is a value converted into an optical distance in the air, and the refractive index of the light guide rod 8 is 1.5. Therefore, the actual length of the light guide rod 8 is 60 mm. Similarly, the optical distance L2 = 51 μm between the microlens array and the liquid crystal light valve is also a value converted into an optical distance in the air, and the actual length therebetween is 76.5 mm. Further, the optical distance L2 between the microlens array and the liquid crystal light valve coincides with the focal length of the microlens.

さらに、マイクロレンズアレイ4の集光側の開口数NAを0.117、画素開口部14の水平方向および垂直方向の寸法aを9μmとし、LED光源7R,7G,7Bからの光の波長λを、例えばG光の場合で0.632μmとしたとき、以下の(3)式を満足する。
a≧λ/NA …(3)
(3)式のλ/NAは、マイクロレンズアレイ4によって集光され、結像された光源像の回折光による広がりを示している。(3)式を満足する場合、光源像の広がりが画素開口部14の寸法よりも小さくなるので、光の利用効率をより高めることができる。
Further, the numerical aperture NA on the light condensing side of the microlens array 4 is 0.117, the horizontal and vertical dimensions a of the pixel openings 14 are 9 μm, and the wavelength λ of light from the LED light sources 7R, 7G, 7B is set. For example, in the case of G light and 0.632 μm, the following expression (3) is satisfied.
a ≧ λ / NA (3)
Λ / NA in the expression (3) indicates the spread of the light source image focused and imaged by the microlens array 4 due to the diffracted light. When the expression (3) is satisfied, since the spread of the light source image is smaller than the size of the pixel opening 14, the light use efficiency can be further increased.

一般に、LED光源は、面内の均一性が不十分で放射輝度分布を持っているため、そのまま使用すると、液晶ライトバルブ上で輝度分布や明るさムラが発生してしまう。その点、本実施形態のプロジェクター1においては、LED光源7R,7G,7Bからの光を導光ロッド8内に透過させることにより多重反射した光が重畳されるため、輝度分布が均一化される。そして、導光ロッド8の射出端面8bと液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの有効光変調領域13とが略同一形状、略同一寸法であるため、有効光変調領域13の外部への光の漏洩が最小限で済み、導光ロッド8から射出された光の略全てが画像の形成に寄与する。また、光源像パターン19と画素パターンとが相似の関係にあり、各光源像(実像17、虚像18)からの光がマイクロレンズアレイ4によって液晶ライトバルブ3R,3G,3Bの画素開口部14に集光されて重畳される。これにより、光の大部分は画素開口部14を通過でき、有効な光束として画像の形成に寄与する。このようにして、本実施形態によれば、LED光源からの光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターを実現できる。   In general, since the LED light source has insufficient in-plane uniformity and has a radiance distribution, if it is used as it is, the luminance distribution and brightness unevenness occur on the liquid crystal light valve. In that respect, in the projector 1 of the present embodiment, the light reflected from the LED light sources 7R, 7G, and 7B is transmitted through the light guide rod 8 so that the multiple reflected light is superimposed, so that the luminance distribution is made uniform. . Since the exit end face 8b of the light guide rod 8 and the effective light modulation regions 13 of the liquid crystal light valves 3R, 3G, 3B have substantially the same shape and substantially the same size, light leaks outside the effective light modulation region 13. Therefore, almost all of the light emitted from the light guide rod 8 contributes to the formation of an image. Further, the light source image pattern 19 and the pixel pattern are similar to each other, and light from each light source image (real image 17, virtual image 18) enters the pixel openings 14 of the liquid crystal light valves 3 R, 3 G, and 3 B by the microlens array 4. It is condensed and superimposed. Thereby, most of the light can pass through the pixel opening 14 and contribute to the formation of an image as an effective light beam. In this way, according to the present embodiment, it is possible to realize a projector that has high utilization efficiency of light from the LED light source and can obtain a high-luminance image.

[第2実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図6、図7を参照しながら説明する。
本実施形態も3板式のプロジェクターの例である。プロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、導光ロッドの形状とLED光源の配置が第1実施形態と異なっている。したがって、本実施形態ではプロジェクターの基本構成の説明を省略し、第1実施形態と異なる点のみを説明する。
図6は、本実施形態のプロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。図7は、光源像パターンを示す図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This embodiment is also an example of a three-plate projector. The basic configuration of the projector is the same as that of the first embodiment, and the shape of the light guide rod and the arrangement of the LED light sources are different from those of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, description of the basic configuration of the projector is omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
FIG. 6 is a perspective view showing portions of the light source and the light guide rod in the projector according to the present embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a light source image pattern.

第1実施形態では1個の画素で一つの単位画素パターンを構成したのに対し、本実施形態では2個の画素で一つの単位画素パターンを構成している。本実施形態において、液晶ライトバルブの画素は正方形であり、水平方向、垂直方向の寸法(ピッチ)はともに10μmである。画素開口部は正方形であり、水平方向、垂直方向の寸法はともに8μmである。したがって、画素開口率は約64%である。液晶ライトバルブは、水平画素数が1920、垂直画素数が1080であり、いわゆるフルハイビジョンと呼ばれる解像度を有している。有効光変調領域の水平方向の寸法は約19.2mm、垂直方向の寸法は約10.8mmであり、水平/垂直寸法比(アスペクト比)は16:9である。   In the first embodiment, one unit pixel pattern is composed of one pixel, whereas in this embodiment, one unit pixel pattern is composed of two pixels. In this embodiment, the pixels of the liquid crystal light valve are square, and the horizontal and vertical dimensions (pitch) are both 10 μm. The pixel opening is square, and the horizontal and vertical dimensions are both 8 μm. Therefore, the pixel aperture ratio is about 64%. The liquid crystal light valve has a horizontal pixel number of 1920 and a vertical pixel number of 1080, and has a so-called full high-definition resolution. The effective light modulation area has a horizontal dimension of about 19.2 mm, a vertical dimension of about 10.8 mm, and a horizontal / vertical dimension ratio (aspect ratio) of 16: 9.

導光ロッド21の入射端面21aは、図6に示すように、水平方向の寸法が20mm、垂直方向の寸法が10mmの長方形である。導光ロッド21の射出端面21bは、水平方向の寸法が20mm、垂直方向の寸法が11.6mmの長方形である。したがって、導光ロッド21は、垂直方向のみが入射端面側から射出端面側に向けて先広がりのテーパー形状となっており、水平方向にはテーパー形状となっていない。導光ロッド21の入射端面21aの形状は、10mm×10mmの正方形2個を水平方向に並べた形態の長方形であり、各正方形の中心に相当する部分に水平方向の寸法が8mm、垂直方向の寸法が8mmの正方形状のLED光源22R,22G,22Bが2個配置されている。   As shown in FIG. 6, the incident end face 21a of the light guide rod 21 is a rectangle having a horizontal dimension of 20 mm and a vertical dimension of 10 mm. The exit end face 21b of the light guide rod 21 is a rectangle having a horizontal dimension of 20 mm and a vertical dimension of 11.6 mm. Therefore, the light guide rod 21 has a taper shape in which only the vertical direction widens from the incident end surface side to the exit end surface side, and is not tapered in the horizontal direction. The shape of the incident end face 21a of the light guide rod 21 is a rectangular shape in which two squares of 10 mm × 10 mm are arranged in the horizontal direction, and the horizontal dimension is 8 mm in the portion corresponding to the center of each square, and the vertical direction Two square LED light sources 22R, 22G, and 22B having a size of 8 mm are arranged.

本実施形態の場合、2個の画素を単位画素パターンと考え、この単位画素パターンの繰り返しで有効光変調領域が構成されていると考える。ここで、導光ロッド21の入射端面21aの水平/垂直寸法比(20:10=2:1)が、単位画素パターンの水平/垂直寸法比(20:10=2:1)と一致している。さらに、導光ロッド21の入射端面21aの垂直方向の寸法に対するLED光源22R,22G,22Bの垂直方向の寸法の比(8:10)は、単位画素パターン(画素)の垂直方向の寸法に対する画素開口部の垂直方向の寸法の比(8:10)と一致している。また、導光ロッド21の射出端面21bの水平/垂直寸法比(20:11.6)が、液晶ライトバルブの有効光変調領域の水平/垂直寸法比(19.2:10.8)と略一致している。   In the present embodiment, two pixels are considered as a unit pixel pattern, and it is considered that an effective light modulation region is configured by repeating this unit pixel pattern. Here, the horizontal / vertical dimension ratio (20: 10 = 2: 1) of the incident end face 21a of the light guide rod 21 matches the horizontal / vertical dimension ratio (20: 10 = 2: 1) of the unit pixel pattern. Yes. Furthermore, the ratio (8:10) of the vertical dimension of the LED light sources 22R, 22G, and 22B to the vertical dimension of the incident end face 21a of the light guide rod 21 is the pixel with respect to the vertical dimension of the unit pixel pattern (pixel). This corresponds to the ratio of the vertical dimension of the opening (8:10). Further, the horizontal / vertical dimension ratio (20: 11.6) of the exit end face 21b of the light guide rod 21 is substantially the same as the horizontal / vertical dimension ratio (19.2: 10.8) of the effective light modulation area of the liquid crystal light valve. Match.

2つのLED光源22R,22G,22Bからの光が導光ロッド21の反射側面21cで多重反射を起こすと、図7に示すように、2つのLED光源の実像23の周囲に2つのLED光源の虚像24がマトリクス状に繰り返し配置された光源像パターン25が形成される。この光源像パターン25は、第1実施形態で述べたように、導光ロッド21がテーパー形状であるため、実際には曲面状に形成されるが、これを平面として近似すると、画素パターンと略相似形をなす。   When the light from the two LED light sources 22R, 22G, and 22B undergoes multiple reflections at the reflection side surface 21c of the light guide rod 21, the two LED light sources are arranged around the real image 23 of the two LED light sources as shown in FIG. A light source image pattern 25 in which virtual images 24 are repeatedly arranged in a matrix is formed. As described in the first embodiment, since the light guide rod 21 has a tapered shape, the light source image pattern 25 is actually formed in a curved surface shape. It has a similar shape.

本実施形態のように、液晶ライトバルブのアスペクト比が16:9のようなワイド画面の場合、それに対応して導光ロッド21の射出端面21bが水平方向に長い長方形となるため、第1実施形態のように1個の画素を一つの単位画素パターンとすると、導光ロッドの水平方向のテーパー角度が大きくなり過ぎ、光源像パターンの曲率が大きくなる。すると、光源像パターンが曲面状に歪むことによる光源像の位置ズレが無視できなくなり、光量の損失を生じてしまう。したがって、光量の損失を極力生じさせないためには、2個の画素を一つの単位画素パターンとするのが望ましいのである。   In the case of a wide screen such as the liquid crystal light valve having an aspect ratio of 16: 9 as in the present embodiment, the exit end face 21b of the light guide rod 21 has a rectangular shape that is long in the horizontal direction. When one pixel is used as one unit pixel pattern as in the embodiment, the horizontal taper angle of the light guide rod becomes too large, and the curvature of the light source image pattern becomes large. Then, the positional deviation of the light source image due to the distortion of the light source image pattern in a curved surface cannot be ignored, resulting in a loss of light quantity. Therefore, in order to prevent the loss of the light amount as much as possible, it is desirable that the two pixels be one unit pixel pattern.

液晶ライトバルブのアスペクト比に応じて、1個の画素を一つの単位画素パターンとすべきか、2個の画素を一つの単位画素パターンとすべきかの判断は、例えば以下のように考えることができる。
すなわち、任意の縦横比を有する矩形が、縦横比1:1の正方形に近いのか、縦横比1:2の長方形に近いのかを判断するための境界(閾値)を求めればよい。その境界では、縦横比1:xと縦横比x:2が等しくなるため、x=√2となる。よって、液晶ライトバルブのアスペクト比Aが、A≦√2を満たす場合には、形状が正方形に近いと判断し、1個の画素を一つの単位画素パターンとするのが望ましい。一方、液晶ライトバルブのアスペクト比Aが、√2<A≦√6を満たす場合には、形状が縦横比1:2の長方形に近いと判断し、2個の画素を一つの単位画素パターンとするのが望ましい。液晶ライトバルブのアスペクト比Aが√6を超えると、形状が縦横比1:3の長方形に近くなり、3個の画素を一つの単位画素パターンとするのが望ましい。これを一般化すると、液晶ライトバルブのアスペクト比Aが、√{n×(n−1)}<A≦√{n×(n+1)}(n:自然数)を満たすとき、n個の画素を一つの単位画素パターンとするのが望ましい。
The determination of whether one pixel should be one unit pixel pattern or two pixels should be one unit pixel pattern according to the aspect ratio of the liquid crystal light valve can be considered as follows, for example. .
That is, a boundary (threshold) for determining whether a rectangle having an arbitrary aspect ratio is close to a square having an aspect ratio of 1: 1 or a rectangle having an aspect ratio of 1: 2 may be obtained. At the boundary, since the aspect ratio 1: x and the aspect ratio x: 2 are equal, x = √2. Therefore, when the aspect ratio A of the liquid crystal light valve satisfies A ≦ √2, it is determined that the shape is close to a square, and one pixel is preferably used as one unit pixel pattern. On the other hand, when the aspect ratio A of the liquid crystal light valve satisfies √2 <A ≦ √6, it is determined that the shape is close to a rectangle having an aspect ratio of 1: 2, and two pixels are regarded as one unit pixel pattern. It is desirable to do. When the aspect ratio A of the liquid crystal light valve exceeds √6, the shape is close to a rectangle with an aspect ratio of 1: 3, and it is desirable that the three pixels be one unit pixel pattern. Generalizing this, when the aspect ratio A of the liquid crystal light valve satisfies √ {n × (n−1)} <A ≦ √ {n × (n + 1)} (n: natural number), n pixels are It is desirable to use one unit pixel pattern.

本実施形態の場合、導光ロッド21の入射端面21a上での光源像のピッチP1は10mm、単位画素パターンの水平/垂直ピッチP2は10μm、マイクロレンズアレイのレンズピッチPLは水平方向、垂直方向ともに9.99μm、LED光源−マイクロレンズアレイ間の光学距離L1(空気中)は50mm(導光ロッドの実長さは75mm)であり、マイクロレンズアレイ−液晶ライトバルブ間の光学距離L2(空気中)およびマイクロレンズの焦点は50μm(実長さは75mm)であり、第1実施形態に記載した(1)式、(2)式をともに満足する。   In the case of this embodiment, the pitch P1 of the light source image on the incident end face 21a of the light guide rod 21 is 10 mm, the horizontal / vertical pitch P2 of the unit pixel pattern is 10 μm, and the lens pitch PL of the microlens array is horizontal and vertical. In both cases, the optical distance L1 (in the air) between the LED light source and the microlens array is 50 mm (the actual length of the light guide rod is 75 mm), and the optical distance L2 between the microlens array and the liquid crystal light valve (air) The focal point of the middle lens and the microlens is 50 μm (actual length is 75 mm), which satisfies both the expressions (1) and (2) described in the first embodiment.

本実施形態においても、LED光源から射出される光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターを実現できる、という第1実施形態と同様の効果が得られる。   Also in the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, in which a projector that can use a light emitted from an LED light source and that can obtain a high-luminance image can be realized.

[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図8、図9を参照しながら説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様である。また、2個の画素を一つの単位画素パターンとする点は第2実施形態と同様であり、導光ロッドに対するLED光源の配置が第2実施形態と異なっている。
したがって、本実施形態では、第2実施形態と異なるLED光源の配置に関する部分のみを説明する。
図8は、本実施形態のプロジェクターにおけるLED光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。図7は、偏光ビームスプリッターの作用を説明するための図である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the projector of this embodiment is the same as that of the first embodiment. Moreover, the point which makes two pixels one unit pixel pattern is the same as that of 2nd Embodiment, and arrangement | positioning of the LED light source with respect to a light guide rod differs from 2nd Embodiment.
Therefore, in the present embodiment, only a part related to the arrangement of the LED light sources different from the second embodiment will be described.
FIG. 8 is a perspective view showing portions of the LED light source and the light guide rod in the projector according to the present embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the polarization beam splitter.

本実施形態では、図8、図9に示すように、導光ロッド27の入射端面27aに、偏光ビームスプリッター28(Polarized Beam Splitter, 以下、PBSと略記する)(偏光変換素子)が設けられている。PBS28は、導光体29と、導光体29の内部に設けられた偏光分離面30と、波長板31と、反射面32と、を有している。偏光分離面30は、例えばLED光源7Gからの光のうちのS波を反射させ、P波を透過させるものであり、導光体29の導光方向に対して略45度の角度に設置されている。そして、導光体29の入射端面に、LED光源7Gが固定されており、導光体29のLED光源7Gが設けられた側と反対側の端部には、導光方向に対して略45度の角度に反射面32が設けられている。   In this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a polarization beam splitter 28 (hereinafter abbreviated as PBS) (polarization conversion element) is provided on the incident end surface 27 a of the light guide rod 27. Yes. The PBS 28 includes a light guide 29, a polarization separation surface 30 provided inside the light guide 29, a wave plate 31, and a reflection surface 32. The polarization separation surface 30 reflects, for example, the S wave of the light from the LED light source 7G and transmits the P wave, and is installed at an angle of approximately 45 degrees with respect to the light guide direction of the light guide 29. ing. The LED light source 7G is fixed to the incident end surface of the light guide 29, and the end of the light guide 29 opposite to the side where the LED light source 7G is provided is approximately 45 with respect to the light guide direction. A reflective surface 32 is provided at an angle of degrees.

本構成では、LED光源7Gから射出された光は、導光体29の内部を通る際、LED光源7Gからの光のうちのS波が偏光分離面30で反射して導光ロッド27の入射端面27aに向かい、第2実施形態と同様、入射端面27a上に光源像33を形成して内部に入射される。一方、P波は偏光分離面30を透過した後、波長板31を透過することによりS波に偏光変換され、反射面32で反射して導光ロッド27の入射端面27aに向かい、入射端面27a上に光源像33を形成して内部に入射される。   In this configuration, when the light emitted from the LED light source 7G passes through the inside of the light guide 29, the S wave of the light from the LED light source 7G is reflected by the polarization separation surface 30 and is incident on the light guide rod 27. The light source image 33 is formed on the incident end surface 27a and is incident on the inside, facing the end surface 27a, as in the second embodiment. On the other hand, the P wave passes through the polarization separation surface 30 and is then converted into an S wave by passing through the wave plate 31, reflected by the reflection surface 32, directed to the incident end surface 27 a of the light guide rod 27, and the incident end surface 27 a. A light source image 33 is formed on the top and is incident on the inside.

本実施形態においても、LED光源から射出される光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターを実現できる、という第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。また本実施形態の場合、LED光源7Gから射出された光がPBS28によって偏光変換され、一方の直線偏光(本実施形態ではS波)に揃った状態で導光ロッド27を経て液晶ライトバルブ3Gに入射される。そのため、本構成は表示に一種類の偏光を用いる液晶ライトバルブに適しており、光利用効率をより高められ、より高効率で低消費電力のプロジェクターを実現できる。   Also in this embodiment, the same effects as those in the first and second embodiments can be obtained, in which a projector capable of obtaining a high-luminance image with high use efficiency of light emitted from the LED light source can be obtained. In the case of the present embodiment, the light emitted from the LED light source 7G is polarized and converted by the PBS 28, and is aligned with one linearly polarized light (S wave in the present embodiment) through the light guide rod 27 to the liquid crystal light valve 3G. Incident. Therefore, this configuration is suitable for a liquid crystal light valve that uses one type of polarized light for display, and the light utilization efficiency can be further improved, and a projector with higher efficiency and lower power consumption can be realized.

[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、図10、図11を参照しつつ説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、導光ロッドの形状とLED光源の配置が第1実施形態と異なっている。したがって、本実施形態ではプロジェクターの基本構成の説明を省略し、第1実施形態と異なる点のみを説明する。
図10は、本実施形態のプロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。図11は、光源像パターンを示す図である。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
The basic configuration of the projector of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the shape of the light guide rod and the arrangement of the LED light sources are different from those of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, description of the basic configuration of the projector is omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
FIG. 10 is a perspective view showing portions of the light source and the light guide rod in the projector according to the present embodiment. FIG. 11 is a diagram showing a light source image pattern.

第1実施形態では1個の画素で一つの単位画素パターンを構成し、第2実施形態では2個の画素で一つの単位画素パターンを構成したのに対し、本実施形態では水平方向2個×垂直方向2個、計4個の画素で一つの単位画素パターンを構成している。液晶ライトバルブは、第1実施形態と同一のものを用いている。すなわち、液晶ライトバルブの画素は正方形で、水平方向、垂直方向の寸法(ピッチ)がともに12μm、画素開口部は正方形で、水平方向、垂直方向の寸法がともに9μmである。また、液晶ライトバルブは、水平画素数が1024、垂直画素数が768、有効光変調領域の水平方向の寸法は約12.3mm、垂直方向の寸法は約9.2mm、水平/垂直寸法比(アスペクト比)は4:3である。   In the first embodiment, one unit pixel pattern is composed of one pixel, and in the second embodiment, one unit pixel pattern is composed of two pixels, whereas in the present embodiment, two horizontal pixels × One unit pixel pattern is composed of a total of four pixels in two vertical directions. The same liquid crystal light valve as that in the first embodiment is used. In other words, the pixels of the liquid crystal light valve are square, the horizontal and vertical dimensions (pitch) are both 12 μm, the pixel openings are square, and the horizontal and vertical dimensions are both 9 μm. The liquid crystal light valve has a horizontal pixel count of 1024, a vertical pixel count of 768, an effective light modulation area with a horizontal dimension of about 12.3 mm, a vertical dimension of about 9.2 mm, and a horizontal / vertical dimension ratio ( Aspect ratio) is 4: 3.

導光ロッド35は、図10に示すように、入射端面35aの水平方向、垂直方向の寸法が9.4mmの正方形、射出端面35bの水平方向の寸法が12.5mm、垂直方向の寸法が9.4mmの長方形であり、第1実施形態と同じであるが、導光方向の光学長さが第1実施形態の半分程度に短くなっている。したがって、導光ロッド35は、水平方向のみが入射端面35a側から射出端面35b側に向けて先広がりのテーパー形状となっており、水平方向にはテーパー形状となっていない。導光ロッド35の入射端面35aは、4.7mm×4.7mmの正方形4個を水平方向および垂直方向に2個ずつ並べた形態の正方形であり、各正方形の中心に相当する部分に第1実施形態の同一のLED光源を4分割したもの、すなわち、水平方向、垂直方向の寸法がともに3.5mmの正方形状のLED光源36が4個配置されている。   As shown in FIG. 10, the light guide rod 35 is a square whose horizontal and vertical dimensions of the incident end face 35a are 9.4 mm, the horizontal dimension of the emission end face 35b is 12.5 mm, and the vertical dimension is 9 .4 mm rectangle, which is the same as in the first embodiment, but the optical length in the light guiding direction is about half that of the first embodiment. Therefore, the light guide rod 35 has a tapered shape that is widened only in the horizontal direction from the incident end surface 35a side to the exit end surface 35b side, and is not tapered in the horizontal direction. The incident end surface 35a of the light guide rod 35 is a square in a form in which four squares of 4.7 mm × 4.7 mm are arranged in two in the horizontal direction and in the vertical direction, and a first portion is formed in a portion corresponding to the center of each square. Four LED light sources 36 in which the same LED light source of the embodiment is divided into four, that is, both the horizontal and vertical dimensions are 3.5 mm are arranged.

本実施形態の場合、4個の画素を含む単位画素パターンを考え、この単位画素パターンの繰り返しで有効光変調領域が構成されているとする。4個のLED光源36からの光が導光ロッド35の反射側面35cで多重反射を起こすと、図11に示すように、4個のLED光源の実像37の周囲に4個のLED光源の虚像38がマトリクス状に繰り返し配置された光源像パターン39が形成される。この場合も、光源像パターン39と画素パターンは相似になり、各光源像37,38からの光をマイクロレンズアレイによって各画素開口部に集光することができる。   In the present embodiment, a unit pixel pattern including four pixels is considered, and it is assumed that an effective light modulation region is configured by repeating this unit pixel pattern. When the light from the four LED light sources 36 causes multiple reflection on the reflection side surface 35c of the light guide rod 35, the virtual images of the four LED light sources around the real images 37 of the four LED light sources as shown in FIG. A light source image pattern 39 in which 38 is repeatedly arranged in a matrix is formed. Also in this case, the light source image pattern 39 and the pixel pattern are similar, and light from each of the light source images 37 and 38 can be condensed on each pixel opening by the microlens array.

本実施形態の場合、導光ロッド35の入射端面35a上での光源像の水平/垂直ピッチP1は4.7mm、単位画素パターンの水平/垂直ピッチP2は12μm、マイクロレンズアレイのレンズピッチPLは水平方向、垂直方向ともに11.97μm、LED光源−マイクロレンズアレイ間の光学距離L1(空気中)は20mm(導光ロッドの実長さは30mm)、マイクロレンズアレイ−液晶ライトバルブ間の光学距離L2(空気中)およびマイクロレンズの焦点距離は51μm(実長さは76.5mm)であるから、第1実施形態に記載した(1)式、(2)式をともに満足する。   In the present embodiment, the horizontal / vertical pitch P1 of the light source image on the incident end face 35a of the light guide rod 35 is 4.7 mm, the horizontal / vertical pitch P2 of the unit pixel pattern is 12 μm, and the lens pitch PL of the microlens array is 11.97 μm in both the horizontal and vertical directions, the optical distance L1 (in the air) between the LED light source and the microlens array is 20 mm (the actual length of the light guide rod is 30 mm), and the optical distance between the microlens array and the liquid crystal light valve Since the focal lengths of L2 (in air) and the microlens are 51 μm (actual length is 76.5 mm), both the expressions (1) and (2) described in the first embodiment are satisfied.

本実施形態においても、LED光源から射出される光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターを実現できる、という第1〜第3実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では第1実施形態と同一の液晶ライトバルブを用いたが、本構成は比較的大きな液晶ライトバルブを用いて明るいプロジェクターを構成する場合に有利である。本構成によれば、LED光源36を複数個使用しても光利用効率が低下せず、LED光源同士が離れて配置されるため、光源の実装や放熱性の面でも有利である。   Also in the present embodiment, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained, in which a projector capable of obtaining a high-luminance image with high utilization efficiency of light emitted from the LED light source can be obtained. In this embodiment, the same liquid crystal light valve as that in the first embodiment is used. However, this configuration is advantageous when a bright projector is configured using a relatively large liquid crystal light valve. According to this configuration, even if a plurality of LED light sources 36 are used, the light utilization efficiency does not decrease, and the LED light sources are arranged apart from each other, which is advantageous in terms of light source mounting and heat dissipation.

[第5実施形態]
以下、本発明の第5実施形態について、図12、図13を参照しつつ説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、導光ロッドの形状とLED光源の配置が第1実施形態と異なっている。したがって、本実施形態ではプロジェクターの基本構成の説明を省略し、第1実施形態と異なる点のみを説明する。
図12は、本実施形態のプロジェクターにおける光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。図13は、光源像パターンを示す図である。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the projector of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the shape of the light guide rod and the arrangement of the LED light sources are different from those of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, description of the basic configuration of the projector is omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
FIG. 12 is a perspective view showing portions of the light source and the light guide rod in the projector according to the present embodiment. FIG. 13 is a diagram showing a light source image pattern.

第1〜第4実施形態では少なくとも1個の画素をそのままの形状で含む形で一つの単位画素パターンが構成されていた。これに対し、本実施形態では、1個の画素を4分割(水平方向に2分割、垂直方向に2分割)した画素部4個で一つの単位画素パターンが構成されている。液晶ライトバルブは、第1実施形態と同一のものを用いている。すなわち、液晶ライトバルブの画素は正方形で、水平方向、垂直方向の寸法(ピッチ)がともに12μm、画素開口部は正方形で、水平方向、垂直方向の寸法がともに9μmである。また、液晶ライトバルブは、水平画素数が1024、垂直画素数が768、有効光変調領域の水平方向の寸法は約12.3mm、垂直方向の寸法は約9.2mm、水平/垂直寸法比(アスペクト比)は4:3である。   In the first to fourth embodiments, one unit pixel pattern is configured so as to include at least one pixel as it is. On the other hand, in the present embodiment, one unit pixel pattern is configured by four pixel portions obtained by dividing one pixel into four (two in the horizontal direction and two in the vertical direction). The same liquid crystal light valve as that in the first embodiment is used. In other words, the pixels of the liquid crystal light valve are square, the horizontal and vertical dimensions (pitch) are both 12 μm, the pixel openings are square, and the horizontal and vertical dimensions are both 9 μm. The liquid crystal light valve has a horizontal pixel count of 1024, a vertical pixel count of 768, an effective light modulation area with a horizontal dimension of about 12.3 mm, a vertical dimension of about 9.2 mm, and a horizontal / vertical dimension ratio ( Aspect ratio) is 4: 3.

導光ロッド8は、図12に示すように、入射端面8aの水平方向、垂直方向の寸法が9.4mmの正方形、射出端面8bの水平方向の寸法が12.5mm、垂直方向の寸法が9.4mmの長方形であり、第1実施形態と同一のものを用いている。導光ロッド8の入射端面8aの4つの角部には、第1実施形態の同一のLED光源を4分割したもの、すなわち、水平方向、垂直方向の寸法がともに3.5mmの正方形状のLED光源36がそれぞれ配置されている。   As shown in FIG. 12, the light guide rod 8 is a square whose horizontal and vertical dimensions of the incident end face 8a are 9.4 mm, the horizontal dimension of the exit end face 8b is 12.5 mm, and the vertical dimension is 9 A rectangular shape of 4 mm, which is the same as that of the first embodiment. At the four corners of the incident end face 8a of the light guide rod 8, the same LED light source of the first embodiment is divided into four parts, that is, a square LED having both horizontal and vertical dimensions of 3.5 mm. Each light source 36 is arranged.

本実施形態の場合、図13に示すように、光源像パターン41の中の一つの光源像は異なる4つの鏡像(1つの実像42と3つの虚像43、もしくは4つの虚像43)により形成されている。本構成では、導光ロッド8の入射端面8aの各辺の寸法が光源像のピッチとなる。この場合も、光源像パターン41と画素パターンとは相似になり、各光源像からの光をマイクロレンズアレイによって各画素開口部に集光することができる。   In the case of this embodiment, as shown in FIG. 13, one light source image in the light source image pattern 41 is formed by four different mirror images (one real image 42 and three virtual images 43, or four virtual images 43). Yes. In this configuration, the dimension of each side of the incident end face 8a of the light guide rod 8 is the pitch of the light source image. Also in this case, the light source image pattern 41 and the pixel pattern are similar, and light from each light source image can be condensed on each pixel opening by the microlens array.

本実施形態の場合、導光ロッド8の入射端面8a上での光源像の水平/垂直ピッチP1は9.4mm、単位画素パターンの水平/垂直ピッチP2は12μm、マイクロレンズアレイのレンズピッチPLは水平方向、垂直方向ともに11.98μm、LED光源−マイクロレンズアレイ間の光学距離L1(空気中)は40mm(導光ロッドの実長さは60mm)、マイクロレンズアレイ−液晶ライトバルブ間の光学距離L2(空気中)およびマイクロレンズの焦点距離は51μm(実長さは76.5mm)であり、第1実施形態に記載した(1)式、(2)式の条件をともに満足する。   In the present embodiment, the horizontal / vertical pitch P1 of the light source image on the incident end face 8a of the light guide rod 8 is 9.4 mm, the horizontal / vertical pitch P2 of the unit pixel pattern is 12 μm, and the lens pitch PL of the microlens array is 11.98 μm in both the horizontal and vertical directions, the optical distance L1 (in the air) between the LED light source and the microlens array is 40 mm (the actual length of the light guide rod is 60 mm), and the optical distance between the microlens array and the liquid crystal light valve The focal lengths of L2 (in the air) and the microlens are 51 μm (actual length is 76.5 mm), and both the conditions of the expressions (1) and (2) described in the first embodiment are satisfied.

本実施形態においても、LED光源から射出される光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターを実現できる、という第1〜第4実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、各構成要素の寸法や光学的なパラメーターは第1実施形態と略同一であるが、LED光源を4分割して用いているため、画面の均一性や放熱性の面で有利である。   Also in this embodiment, the same effects as those in the first to fourth embodiments can be obtained, in which a projector capable of obtaining a high-luminance image with high use efficiency of light emitted from the LED light source can be obtained. In this embodiment, the dimensions and optical parameters of each component are substantially the same as those in the first embodiment. However, since the LED light source is divided into four parts, the uniformity of the screen and the surface of heat dissipation are obtained. Is advantageous.

[第6実施形態]
以下、本発明の第6実施形態について、図14〜図17を参照しつつ説明する。
第1〜第5実施形態では3板式のプロジェクターの例を示したのに対し、本実施形態では1組の液晶ライトバルブのみを用いてカラー表示を実現するプロジェクター、いわゆる単板式のプロジェクターの例を示す。
図14は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。図15は、光源と導光ロッドの部分を示す斜視図である。図16は、光源像パターンを示す図である。図17は、マイクロレンズアレイの作用を説明するための図である。
図14において、第1実施形態の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Sixth Embodiment]
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the first to fifth embodiments, an example of a three-plate projector is shown. In the present embodiment, a projector that realizes color display using only one set of liquid crystal light valves, an example of a so-called single-plate projector. Show.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the projector according to the present embodiment. FIG. 15 is a perspective view showing portions of a light source and a light guide rod. FIG. 16 is a diagram showing a light source image pattern. FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the microlens array.
In FIG. 14, the same components as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態のプロジェクター45は、図14に示すように、LED光源46R,46G,46B,46Wと、導光ロッド47と、マイクロレンズアレイ4と、液晶ライトバルブ48と、投射光学系6と、を備えている。第1〜第5実施形態では、異なる色の色光毎に独立した照明光学系を3組備えていたのに対し、本実施形態では、後述するように、1つの導光ロッド47に異なる色の色光を射出する複数のLED光源46R,46G,46B,46Wが配置されており、1組の照明光学系49から異なる色の複数の色光が射出されるようになっている。   As shown in FIG. 14, the projector 45 of the present embodiment includes LED light sources 46R, 46G, 46B, 46W, a light guide rod 47, a microlens array 4, a liquid crystal light valve 48, a projection optical system 6, It has. In the first to fifth embodiments, three sets of independent illumination optical systems are provided for different color lights. In the present embodiment, as described later, one light guide rod 47 has different colors. A plurality of LED light sources 46R, 46G, 46B, and 46W for emitting colored light are arranged, and a plurality of colored lights of different colors are emitted from a set of illumination optical systems 49.

本実施形態の液晶ライトバルブ48の画素は、赤色(R)光を変調するサブ画素、緑色(G)光を変調するサブ画素、青色(B)光を変調するサブ画素、白色(W)光を変調するサブ画素の4つのサブ画素で構成されている。そして、サブ画素の配列パターン51は、例えば図17の右側に示すように、水平方向の奇数行のサブ画素列には、R,B,R,B,…というようにRのサブ画素52RとBのサブ画素52Bが交互に並び、偶数行のサブ画素列には、G,W,G,W,…というようにGのサブ画素52GとWのサブ画素52Wが交互に並んだ構成となっている。   The pixels of the liquid crystal light valve 48 of the present embodiment include sub-pixels that modulate red (R) light, sub-pixels that modulate green (G) light, sub-pixels that modulate blue (B) light, and white (W) light. Are composed of four sub-pixels. The sub-pixel array pattern 51 includes, for example, R sub-pixels 52R such as R, B, R, B,... In an odd-numbered sub-pixel column in the horizontal direction, as shown on the right side of FIG. The B sub-pixels 52B are alternately arranged, and in the even-numbered sub-pixel columns, the G sub-pixels 52G and the W sub-pixels 52W are alternately arranged as G, W, G, W,. ing.

このサブ画素の配列パターン51に対応して、図15に示すように、導光ロッド47の入射端面47aの4つの角部のうち、光入射側から見て左上の角部には赤色光を射出する赤色LED光源46Rが配置され、左下の角部には緑色光を射出する緑色LED光源46Gが配置され、右上の角部には青色光を射出する青色LED光源46Bが配置され、右下の角部には白色光を射出する白色LED光源46Wが配置されている。   Corresponding to the sub-pixel array pattern 51, red light is emitted from the four corners of the incident end face 47a of the light guide rod 47 to the upper left corner as viewed from the light incident side, as shown in FIG. A red LED light source 46R that emits light is disposed, a green LED light source 46G that emits green light is disposed in the lower left corner, and a blue LED light source 46B that emits blue light is disposed in the upper right corner. A white LED light source 46 </ b> W that emits white light is disposed at the corners of FIG.

なお、本実施形態では、赤色、緑色、青色、白色の4色の色光を用いたが、赤色、緑色、青色の3色はカラー表現のために用い、白色は画像の明るさとコントラストを向上するために用いている。しかしながら、使用する色はこれに限定されることはなく、例えば緑色LED光源の強度が相対的に弱い場合には、緑色の画素を2個にしてR,G1,G2,Bとしても良いし、例えば黄色などの他の色を導入して表現可能な色域を広げても良い。   In this embodiment, four color lights of red, green, blue, and white are used. However, three colors of red, green, and blue are used for color expression, and white improves the brightness and contrast of the image. It is used for. However, the color to be used is not limited to this. For example, when the intensity of the green LED light source is relatively weak, two green pixels may be used as R, G1, G2, and B. For example, another color such as yellow may be introduced to expand the color gamut that can be expressed.

本実施形態の場合、図16に示すように、光源像パターン53の中の一つの光源像は同色の異なる4つの鏡像(1つの実像54と3つの虚像55、もしくは4つの虚像55)により形成される。また、水平方向の1つの行、垂直方向の1つの列に着目すると、いずれの行、列ともに、異なる2つの色の光源像の繰り返しとなっている。本実施形態の場合は、図17に示すように、光源像パターン53と画素パターン(サブ画素の配列パターン51)とは、水平方向、垂直方向ともに互いにパターンが反転した相似形状になっており、各光源像からの光をマイクロレンズアレイ56によって各画素開口部に集光することができる。   In the case of this embodiment, as shown in FIG. 16, one light source image in the light source image pattern 53 is formed by four mirror images (one real image 54 and three virtual images 55, or four virtual images 55) of the same color. Is done. When attention is paid to one row in the horizontal direction and one column in the vertical direction, the light source images of two different colors are repeated in any row and column. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 17, the light source image pattern 53 and the pixel pattern (sub-pixel array pattern 51) have similar shapes in which the patterns are reversed in both the horizontal direction and the vertical direction. Light from each light source image can be condensed on each pixel opening by the microlens array 56.

本実施形態の場合、液晶ライトバルブには、サブ画素ピッチが10μmのVGA(640×480画素)パネルを使用する。導光ロッド47の入射端面47a上での光源像の水平/垂直ピッチP1は20mm、単位画素パターンの水平/垂直ピッチP2は20μm、マイクロレンズアレイのレンズピッチPLは水平方向、垂直方向ともに19.98μm、LED光源−マイクロレンズアレイ間の光学距離L1(空気中)は80mm(導光ロッドの実長さは120mm)、マイクロレンズアレイ−液晶ライトバルブ間の光学距離L2(空気中)およびマイクロレンズの焦点距離は80μm(実長さは120mm)であり、第1実施形態に記載した(1)式、(2)式の条件をともに満足する。   In the case of this embodiment, a VGA (640 × 480 pixels) panel having a subpixel pitch of 10 μm is used for the liquid crystal light valve. The horizontal / vertical pitch P1 of the light source image on the incident end face 47a of the light guide rod 47 is 20 mm, the horizontal / vertical pitch P2 of the unit pixel pattern is 20 μm, and the lens pitch PL of the microlens array is 19. 98 μm, optical distance L1 between LED light source and microlens array (in air) is 80 mm (actual length of light guide rod is 120 mm), optical distance L2 between microlens array and liquid crystal light valve (in air) and microlens Has a focal length of 80 μm (actual length is 120 mm), which satisfies both the conditions of the expressions (1) and (2) described in the first embodiment.

本実施形態においても、LED光源から射出される光の利用効率が高く、高輝度の画像が得られるプロジェクターを実現できる、という第1〜第5実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、1組の液晶ライトバルブ48でカラー表現が可能であり、クロスプリズムで色合成を行う必要がないため、液晶ライトバルブ48の後段に投射光学系6を直接配置することができる。これにより、プロジェクター全体の小型化と低コスト化が実現できる。   Also in the present embodiment, the same effects as those in the first to fifth embodiments can be obtained, in which a projector capable of obtaining a high-luminance image with high use efficiency of light emitted from the LED light source can be obtained. Further, in the present embodiment, color expression is possible with one set of liquid crystal light valves 48, and it is not necessary to perform color synthesis with a cross prism, and therefore the projection optical system 6 is disposed directly after the liquid crystal light valve 48. Can do. Thereby, the miniaturization and cost reduction of the entire projector can be realized.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、中実の導光ロッドを用いたが、この構成に代えて、内面が反射面となった中空状(管状)の導光ロッドを用いても良い。また、導光ロッドの入射端面にLED光源を直接固定する構成に代えて、導光ロッドから離れた位置に配置した光源からの光をレンズで結像し、導光ロッドの入射端面に光源像を形成しても良い。もしくは、他の導光ロッドを用いて、導光ロッドの入射端面に光源像を形成しても良い。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, a solid light guide rod is used, but instead of this configuration, a hollow (tubular) light guide rod having an inner surface as a reflection surface may be used. Also, instead of a configuration in which the LED light source is directly fixed to the incident end face of the light guide rod, light from the light source arranged at a position away from the light guide rod is imaged by the lens, and a light source image is formed on the incident end face of the light guide rod. May be formed. Alternatively, another light guide rod may be used to form a light source image on the incident end face of the light guide rod.

また、上記実施形態では、光源としてLED光源を用いたが、レーザー光源を用いても良いし、ランプ光源を集光し矩形状に成形して用いても良い。特にレーザー光源を用いる場合、ビーム形状が円形であるため、厳密には矩形状の画素開口部に対して光源像が相似形になるわけではない。しかしながら、レーザー光源からは十分に細い光ビームが得られ、光ビームを無駄なく画素開口部に入射させることができるため、光利用効率が高く、明るいプロジェクターが得られる。その他、上記実施形態で例示した各部の形状、寸法、配置等の具体的な構成については適宜変更が可能である。   In the above embodiment, an LED light source is used as a light source. However, a laser light source may be used, or a lamp light source may be condensed and formed into a rectangular shape. In particular, when a laser light source is used, since the beam shape is circular, strictly speaking, a light source image does not have a similar shape with respect to a rectangular pixel opening. However, since a sufficiently thin light beam can be obtained from the laser light source and the light beam can be incident on the pixel opening without waste, a bright projector with high light utilization efficiency can be obtained. In addition, specific configurations such as shapes, dimensions, and arrangements of the respective parts exemplified in the above embodiment can be appropriately changed.

また、上記実施形態では、本発明をプロジェクターに適用した例を挙げたが、上記実施形態から投射光学系を除き、使用者が液晶ライトバルブを直接視認する構成とすれば、直視型の液晶表示装置となる。このようにして、本発明を液晶表示装置等の電気光学装置に適用することもできる。   Further, in the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a projector has been described. However, if a configuration in which a user directly views a liquid crystal light valve except for a projection optical system from the above embodiment, a direct view type liquid crystal display is provided. It becomes a device. In this way, the present invention can also be applied to an electro-optical device such as a liquid crystal display device.

1,45…プロジェクター、3R,3G,3B,48…液晶ライトバルブ(光変調素子)、4,56…マイクロレンズアレイ(レンズアレイ)、6…投射光学系、7R,7G,7B,22R,22G,22B,36,46R,46G,46B,46W…LED光源(光源、固体光源)、8,21,27,35,47…導光ロッド(導光体)、8a,21a,27a,35a,47a…入射端面、8b,21b,27b,35b,47b…射出端面、8c,21c,27c,35c,47c…反射側面、9…スクリーン(被投射面)、12…画素、13…有効光変調領域、14…画素開口部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,45 ... Projector, 3R, 3G, 3B, 48 ... Liquid crystal light valve (light modulation element), 4, 56 ... Micro lens array (lens array), 6 ... Projection optical system, 7R, 7G, 7B, 22R, 22G , 22B, 36, 46R, 46G, 46B, 46W ... LED light source (light source, solid light source), 8, 21, 27, 35, 47 ... Light guide rod (light guide), 8a, 21a, 27a, 35a, 47a ... incident end face, 8b, 21b, 27b, 35b, 47b ... exit end face, 8c, 21c, 27c, 35c, 47c ... reflective side face, 9 ... screen (projected face), 12 ... pixel, 13 ... effective light modulation area, 14: Pixel opening.

Claims (12)

光を射出する光源と、
前記光源から射出された光が入射される矩形状の入射端面と、入射された光を反射させる反射側面と、前記反射側面で反射した光を射出させる矩形状の射出端面と、を有する導光体と、
複数のレンズがアレイ状に配列され、前記導光体から射出された光が入射されるレンズアレイと、
前記レンズアレイを構成する前記複数のレンズの各々から射出された光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、
が備えられ、
前記光変調素子は、複数の画素がマトリクス状に配列され、少なくとも一つの前記画素を含む単位画素パターンの繰り返しで構成される有効光変調領域を有するとともに、前記複数の画素に対応した複数の画素開口部が設けられ、
前記導光体の前記入射端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記単位画素パターンの水平/垂直寸法比と一致し、かつ、前記導光体の前記射出端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記有効光変調領域の水平/垂直寸法比と一致していることを特徴とするプロジェクター。
A light source that emits light;
A light guide having a rectangular incident end surface on which light emitted from the light source is incident, a reflective side surface that reflects the incident light, and a rectangular emission end surface that emits the light reflected on the reflective side surface. Body,
A lens array in which a plurality of lenses are arranged in an array and light emitted from the light guide is incident;
A light modulation element that modulates light emitted from each of the plurality of lenses constituting the lens array;
A projection optical system that projects the light modulated by the light modulation element onto the projection surface;
Is provided,
The light modulation element includes an effective light modulation region in which a plurality of pixels are arranged in a matrix and is configured by repeating a unit pixel pattern including at least one of the pixels, and a plurality of pixels corresponding to the plurality of pixels. An opening is provided,
The horizontal / vertical dimension ratio of the incident end face of the light guide coincides with the horizontal / vertical dimension ratio of the unit pixel pattern of the light modulation element, and the horizontal / vertical dimension of the exit end face of the light guide The projector is characterized in that the ratio matches the horizontal / vertical dimension ratio of the effective light modulation area of the light modulation element.
前記画素の水平/垂直寸法比が1であり、前記単位画素パターンがn(n:自然数)個の前記画素を含むとき、前記有効光変調領域の水平/垂直寸法比Aが、√{n×(n−1)}<A≦√{n×(n+1)}を満たすことを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。   When the horizontal / vertical dimension ratio of the pixel is 1 and the unit pixel pattern includes n (n: natural number) pixels, the horizontal / vertical dimension ratio A of the effective light modulation area is √ {n × The projector according to claim 1, wherein (n−1)} <A ≦ √ {n × (n + 1)} is satisfied. 前記光源からの光が、前記導光体の前記入射端面の中心に入射されることを特徴とする請求項1または2に記載のプロジェクター。   The projector according to claim 1, wherein light from the light source is incident on a center of the incident end face of the light guide. 前記単位画素パターンは、一つの前記画素が水平方向および垂直方向に2分割されたことにより全体として4分割された画素部を含み、
前記光源からの光が、前記導光体の前記入射端面の角部に入射されることを特徴とする請求項1または2に記載のプロジェクター。
The unit pixel pattern includes a pixel portion that is divided into four as a whole by dividing one pixel into two in the horizontal direction and the vertical direction,
The projector according to claim 1, wherein light from the light source is incident on a corner portion of the incident end face of the light guide.
前記角部に入射される光のうち、少なくとも一部の光が他の光とは異なる色の光であることを特徴とする請求項4に記載のプロジェクター。   The projector according to claim 4, wherein at least a part of the light incident on the corner portion is light having a color different from that of the other light. 前記光源が、前記導光体の前記入射端面上に配置されたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のプロジェクター。   The projector according to claim 1, wherein the light source is disposed on the incident end face of the light guide. 前記光源から射出された光が入射され、入射された光を偏光変換する偏光変換素子が備えられ、前記偏光変換素子によって偏光変換された光が前記導光体に入射されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のプロジェクター。   The light emitted from the light source is incident, and a polarization conversion element for converting the incident light is provided. The light converted by the polarization conversion element is incident on the light guide. The projector according to claim 1. 前記光源が、矩形状の射出端面を有する固体光源からなることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載のプロジェクター。   The projector according to claim 1, wherein the light source is a solid light source having a rectangular emission end face. 前記導光体の前記入射端面上での光源像のピッチをP1、前記光変調素子における前記単位画素パターンの水平/垂直ピッチをP2、前記レンズアレイのレンズピッチをPL、前記光源と前記レンズアレイとの間の光学距離をL1、前記レンズアレイと前記光変調素子との間の光学距離をL2としたとき、以下の(1)式、(2)式をともに満足することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載のプロジェクター。
PL=(m×P1×P2)/(P1+P2) …(1)(m:自然数)
L2/L1=P2/P1 …(2)
The pitch of the light source image on the incident end face of the light guide is P1, the horizontal / vertical pitch of the unit pixel pattern in the light modulation element is P2, the lens pitch of the lens array is PL, the light source and the lens array The following equation (1) and equation (2) are both satisfied, where L1 is the optical distance between the lens array and L2 is the optical distance between the lens array and the light modulation element. Item 9. The projector according to any one of Items 1 to 8.
PL = (m × P1 × P2) / (P1 + P2) (1) (m: natural number)
L2 / L1 = P2 / P1 (2)
前記レンズアレイの集光側の開口数をNA、前記画素開口部の水平方向および垂直方向の寸法をa、前記光源からの光の波長をλとしたとき、以下の(3)式を満足することを特徴とする請求項9に記載のプロジェクター。
a≧λ/NA …(3)
When the numerical aperture on the condensing side of the lens array is NA, the horizontal and vertical dimensions of the pixel aperture are a, and the wavelength of light from the light source is λ, the following expression (3) is satisfied. The projector according to claim 9.
a ≧ λ / NA (3)
前記レンズアレイの結像点が前記光変調素子の前記画素開口部内に位置していることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載のプロジェクター。   11. The projector according to claim 1, wherein an imaging point of the lens array is located in the pixel opening of the light modulation element. 光を射出する光源と、
前記光源から射出された光が入射される矩形状の入射端面と、入射された光を反射させる反射側面と、前記反射側面で反射した光を射出させる矩形状の射出端面と、を有する導光体と、
複数のレンズがアレイ状に配列され、前記導光体から射出された光が入射されるレンズアレイと、
前記レンズアレイを構成する前記複数のレンズの各々から射出された光を変調する光変調素子と、
が備えられ、
前記光変調素子は、複数の画素がマトリクス状に配列され、少なくとも一つの前記画素を含む単位画素パターンの繰り返しで構成される有効光変調領域を有するとともに、前記複数の画素に対応した複数の画素開口部が設けられ、
前記導光体の前記入射端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記単位画素パターンの水平/垂直寸法比と一致し、かつ、前記導光体の前記射出端面の水平/垂直寸法比が、前記光変調素子の前記有効光変調領域の水平/垂直寸法比と一致していることを特徴とする電気光学装置。
A light source that emits light;
A light guide having a rectangular incident end surface on which light emitted from the light source is incident, a reflective side surface that reflects the incident light, and a rectangular emission end surface that emits the light reflected on the reflective side surface. Body,
A lens array in which a plurality of lenses are arranged in an array and light emitted from the light guide is incident;
A light modulation element that modulates light emitted from each of the plurality of lenses constituting the lens array;
Is provided,
The light modulation element includes an effective light modulation region in which a plurality of pixels are arranged in a matrix and is configured by repeating a unit pixel pattern including at least one of the pixels, and a plurality of pixels corresponding to the plurality of pixels. An opening is provided,
The horizontal / vertical dimension ratio of the incident end face of the light guide coincides with the horizontal / vertical dimension ratio of the unit pixel pattern of the light modulation element, and the horizontal / vertical dimension of the exit end face of the light guide An electro-optical device characterized in that the ratio matches a horizontal / vertical dimension ratio of the effective light modulation region of the light modulation element.
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