本発明は、投射型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a projection display device.
液晶プロジェクタにおいてはランプの高輝度化に伴い、製品自体の高輝度化がすすんできている。しかしながら従来の液晶プロジェクタの光学系においてはランプの発光エネルギーを充分スクリーンまで到達させるに至っておらず、光学エンジンの各部での光量損失がある。特にランプの周辺においては光源と反射鏡の位置関係のばらつきによって、光学エンジンの光軸に沿った平行光が出射されないことがある。一般的に液晶プロジェクタにおいてはランプの照明ムラを投影画面上に投影しないようにフライアイインテグレータレンズを用いることにより、均一照明を行っている。 In liquid crystal projectors, as the brightness of lamps increases, the brightness of the products themselves is increasing. However, in the optical system of the conventional liquid crystal projector, the light emission energy of the lamp does not reach the screen sufficiently, and there is a light amount loss in each part of the optical engine. Particularly in the vicinity of the lamp, parallel light along the optical axis of the optical engine may not be emitted due to variations in the positional relationship between the light source and the reflecting mirror. In general, in a liquid crystal projector, uniform illumination is performed by using a fly eye integrator lens so that uneven illumination of a lamp is not projected onto a projection screen.
しかしながらフライアイインテグレータレンズを有する光学系とランプから出射される主光線の軸が平行でないと、インテグレータによる第一の結像位置による光源像のできる位置が設計値と異なる。一般的にインテグレータレンズは複数枚用いることが多く、光源に近い側から第一のフライアイレンズ、第二のフライアイレンズを有する。第二のフライアイレンズの付近に第一の光源の結像位置が存在する。 However, if the optical system having the fly-eye integrator lens and the axis of the principal ray emitted from the lamp are not parallel, the position where the light source image can be formed by the first imaging position by the integrator differs from the design value. In general, a plurality of integrator lenses are often used, and the first fly-eye lens and the second fly-eye lens are provided from the side closer to the light source. The imaging position of the first light source exists in the vicinity of the second fly-eye lens.
このとき、光源と反射鏡の位置にズレを生じフライアイインテグレータレンズを有する光学系とランプから出射される主光線の軸が平行でないと、第二フライアイレンズの入射されるべき目の隣の目に光線が入射してしまい、光量落ち、色むらが発生したり、液晶パネル部の照明エリアの調整調整において調整時の作業性が悪くなるなどの問題があった。また、液晶プロジェクタでは偏光を用いているため、第二フライアイレンズ近傍にはＰＳ変換素子が使用されており、フライアイレンズに入射する光の主光線が光軸に対して平行でないと偏光変換効率が悪くなり、液晶パネルの入射側偏光板の温度が上昇したり、またＰＳ変換素子のＰＳマスク部材により光源像が蹴られてＰＳ素子付近の雰囲気温度が上昇することがあった。
上記の問題を解決するために、本発明はランプ手段のリフレクタから出射される光の主光線が照明光学系の光軸と一致するように凹レンズを用いて光軸調整をおこなう。楕円リフレクタを用いた従来例としては、図１５に示すように特許文献１に楕円リフレクタと凹レンズを用いた照明光学系について開示されており、さらに図１６に示すように特許文献２は楕円レンズを非球面レンズとした光学系について開示している。 In order to solve the above problem, the present invention adjusts the optical axis by using a concave lens so that the principal ray of light emitted from the reflector of the lamp means coincides with the optical axis of the illumination optical system. As a conventional example using an elliptic reflector, Patent Document 1 discloses an illumination optical system using an elliptic reflector and a concave lens as shown in FIG. 15. Further, as shown in FIG. An optical system using an aspheric lens is disclosed.
本発明の凹レンズ調整方法は、凹レンズを光軸に垂直な平面における２方向と光軸方向の３方に可動調整することにより、アライメントズレにより照明光学系の光軸に対してランプの光軸が一致しない場合でも調整を行うことでランプから出射される光を設計値に近い光軸に対する平行光に戻すことができる結果、碁盤の目状に配列されたフライアイレンズの隣の目にはいらなくなるため、光量落ちやムラ、各部の温度が改善される。これによりアライメントズレによる明るさの平均値のばらつきを抑えて、明るいプロジェクタを提供することができる。 According to the concave lens adjusting method of the present invention, the optical axis of the lamp is adjusted with respect to the optical axis of the illumination optical system due to an alignment shift by moving and adjusting the concave lens in two directions on a plane perpendicular to the optical axis and the optical axis direction. Even if they do not match, the light emitted from the lamp can be returned to parallel light with respect to the optical axis close to the design value by adjusting, so that it is not necessary for the eyes next to the fly-eye lenses arranged in a grid pattern For this reason, light loss, unevenness, and temperature of each part are improved. Accordingly, it is possible to provide a bright projector while suppressing variations in the average value of brightness due to alignment misalignment.
また、ランプから出射される光をより光軸に平行にし、偏光変換素子に入射する光線角度がなるべく設計値以上にならないように入射することにより、入射側偏の温度上昇を緩和することができる。 In addition, by making the light emitted from the lamp more parallel to the optical axis and entering the light so that the angle of the light incident on the polarization conversion element does not exceed the design value as much as possible, it is possible to mitigate the temperature rise on the incident side. .
結果ＰＳ遮光マスクを使用しないかマスクの開口を充分大きくできるので、アライメントズレによる光現像の移動によってＰＳマスクに当たる光量が小さくなるのでＰＳマスクの温度上昇を防ぐことができる。 As a result, since the PS light shielding mask is not used or the mask opening can be made sufficiently large, the amount of light hitting the PS mask is reduced by the movement of the photodevelopment due to the alignment shift, so that the temperature rise of the PS mask can be prevented.
また楕円ランプと凹レンズを用いることにより、光束を圧縮することができ、フライアイレンズやＰＳ変換素子、ダイクロイックミラーなおの大きさを小さくすることができ、小型軽量化でかつ低価格な光学系を構成できる。 Also, by using an elliptical lamp and concave lens, the light beam can be compressed, and the size of the fly-eye lens, PS conversion element, dichroic mirror can be reduced, and an optical system that is small, light, and inexpensive. Can be configured.
この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。 The present invention can solve the above problems by providing the following configuration.
（１）光源と楕円反射鏡と凹レンズを持つランプ手段を備えた投射型表示装置であって、該ランプ手段からは主光線が略平行な光線を射出し、該光学系の光軸に対してすくなくとも直交する面内の１方向に移動できるよう該凹レンズの調整機構を有していることを特徴とする投射型表示装置。 (1) A projection type display device comprising a lamp means having a light source, an elliptical reflecting mirror and a concave lens, wherein the lamp means emits a light beam whose principal ray is substantially parallel to the optical axis of the optical system. A projection display device comprising an adjustment mechanism for the concave lens so as to be movable in at least one direction within a plane perpendicular to the surface.
投射型表示装置において、本発明の凹レンズ調整方法は凹レンズを光軸に垂直な平面における２方向と光軸方向の３方に可動調整することにより、アライメントズレにより照明光学系の光軸に対してランプの光軸が一致しない場合でも調整を行うことでランプから出射される光を設計値に近い光軸に対する平行光に戻すことができる結果、碁盤の目状に配列されたフライアイレンズの隣の目にはいらなくなるため、光量落ちやムラ、各部の温度が改善される。これによりアライメントズレによる明るさの平均値のばらつきを抑えて、明るいプロジェクタを提供することができる。 In the projection type display device, the concave lens adjusting method of the present invention is configured such that the concave lens is movably adjusted in two directions on a plane perpendicular to the optical axis and in three directions of the optical axis direction, thereby aligning the optical axis of the illumination optical system with an alignment shift. Even if the optical axes of the lamps do not match, the light emitted from the lamps can be returned to parallel light with respect to the optical axis close to the design value by adjusting, so that the fly-eye lenses arranged in a grid pattern are adjacent. Therefore, the amount of light is lost and uneven, and the temperature of each part is improved. Accordingly, it is possible to provide a bright projector while suppressing variations in the average value of brightness due to alignment misalignment.
また、ランプから出射される光をより光軸に平行にし、偏光変換素子に入射する光線角度がなるべく設計値以上にならないように入射することにより、入射側偏の温度上昇を緩和することができる。 In addition, by making the light emitted from the lamp more parallel to the optical axis and entering the light so that the angle of the light incident on the polarization conversion element does not exceed the design value as much as possible, it is possible to mitigate the temperature rise on the incident side. .
結果ＰＳ遮光マスクを使用しないかマスクの開口を充分大きくできるので、アライメントズレによる光現像の移動によってＰＳマスクに当たる光量が小さくなるのでＰＳマスクの温度上昇を防ぐことができる。 As a result, since the PS light shielding mask is not used or the mask opening can be made sufficiently large, the amount of light hitting the PS mask is reduced by the movement of the photodevelopment due to the alignment shift, so that the temperature rise of the PS mask can be prevented.
また楕円ランプと凹レンズを用いることにより、光束を圧縮することができるのでフライアイレンズやＰＳ変換素子、ダイクロイックミラーなおの大きさを小さくすることができ、小型軽量化でかつ低価格な光学系を構成できる。 By using an elliptical lamp and concave lens, the light beam can be compressed, so the size of the fly-eye lens, PS conversion element, and dichroic mirror can be reduced. Can be configured.
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.
本発明の第一の実施例である、投射型表示装置の上面図を図２に示す。１は光源であり、例えば高輝度超高圧ランプ、メタルハライドランプ等を含む。ランプを出た光は楕円リフレクタ２ａにより反射し凹レンズ２ｂにて平行光にされた後、碁盤の目状に配置されたレンズ群の集まりである第一フライアイレンズ３に入力され、全反射ミラー５により反射された光はさらに第２フライアイレンズ４により集光され、各光束は偏光変換素子６に入射し、偏光方向がそろえられた光は、コンデンサレンズ７により集光され次に青周波数帯域を反射するダイクロイックミラー８に導かれる。光路長さを短くする効果のある凹レンズ１０を透過した青色光は全反射ミラー１１により反射させられ、フィールドレンズ２０及び入射側偏光板２３を透過し青色パネル２６に到達する。青反射ダイクロ８を透過した光は緑周波数帯域を反射するダイクロイックミラーによって緑光と赤光に分離される。反射された緑色光はフィールドレンズ１９及び入射側偏光板２２を透過し青色パネル２５に到達する。透過した赤色光は赤透過ダイクロイックフィルタによって不要な光を除去し、フィールドレンズ１４、１８、リレーレンズ１６、全反射ミラー１５，１７によって赤入射偏光板１８を透過した後、液晶パネルに到達する。液晶パネルに到達した光は液晶パネルにて画像信号に対応した光強度に変調された後、透過後、出射側偏光板２７、２８、２９を透過し、ダイクロイック膜を蒸着したクロスプリズム３０で色合成される。さらにプリズムを出射した光は投射レンズ３１によってスクリーン上に拡大投影される。 FIG. 2 shows a top view of a projection display apparatus according to the first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a light source, which includes, for example, a high-intensity ultra-high pressure lamp, a metal halide lamp, and the like. The light emitted from the lamp is reflected by the elliptical reflector 2a and converted into parallel light by the concave lens 2b, and then input to the first fly-eye lens 3 which is a group of lens groups arranged in a grid pattern. The light reflected by 5 is further condensed by the second fly-eye lens 4, each light beam enters the polarization conversion element 6, and the light whose polarization direction is aligned is condensed by the condenser lens 7 and then the blue frequency. The light is guided to the dichroic mirror 8 that reflects the band. The blue light transmitted through the concave lens 10 having the effect of shortening the optical path length is reflected by the total reflection mirror 11, passes through the field lens 20 and the incident side polarizing plate 23, and reaches the blue panel 26. The light transmitted through the blue reflecting dichroic 8 is separated into green light and red light by a dichroic mirror that reflects the green frequency band. The reflected green light passes through the field lens 19 and the incident side polarizing plate 22 and reaches the blue panel 25. The transmitted red light removes unnecessary light by a red transmissive dichroic filter, passes through the red incident polarizing plate 18 by the field lenses 14 and 18, the relay lens 16, and the total reflection mirrors 15 and 17, and then reaches the liquid crystal panel. The light reaching the liquid crystal panel is modulated to a light intensity corresponding to the image signal by the liquid crystal panel, and after passing through, is transmitted through the output-side polarizing plates 27, 28, and 29, and is colored by the cross prism 30 on which the dichroic film is deposited. Synthesized. Further, the light emitted from the prism is enlarged and projected on the screen by the projection lens 31.
図３は光源とリフレクタからなるランプ手段について、詳細を示したものである。光源であるライトバルブ４３は反射鏡であるリフレクタ４４に耐熱性の接着手段であるたとえば石膏などで接着固定される接着固定部４６を持っている。 FIG. 3 shows details of the lamp means comprising a light source and a reflector. The light bulb 43 that is a light source has an adhesive fixing portion 46 that is bonded and fixed to a reflector 44 that is a reflecting mirror using, for example, gypsum which is a heat-resistant adhesive means.
図４の４７に示す実際の光源４５と反射鏡４４のズレを以後アライメントズレ４７と呼ぶ。ライトバルブ４３とリフレクタ４４は調整固定されても製作誤差によりアライメントズレ４７はゼロにはならない。さらにリフレクタを固定するホルダ部材に取り付ける際に、取り付け誤差が生じる。さらにランプは一般的に交換式となっているため、製品の光学系との取り付け部とランプ部の接続部分において誤差が生じる。 The deviation between the actual light source 45 and the reflecting mirror 44 shown in 47 of FIG. Even if the light valve 43 and the reflector 44 are adjusted and fixed, the alignment deviation 47 does not become zero due to a manufacturing error. Further, when the reflector is attached to the holder member for fixing, an attachment error occurs. Furthermore, since the lamp is generally replaceable, an error occurs in the connection portion between the product optical system and the lamp portion.
これらの誤差により、製品の光学系の光軸とランプリフレクタから射出される平行光の光軸が一致しなくなる。これにより第一フライアイレンズ及び第二フライアイレンズによって結像される第一の光源像が設計位置よりずれる結果となる。 Due to these errors, the optical axis of the product optical system and the optical axis of the parallel light emitted from the lamp reflector do not coincide. As a result, the first light source image formed by the first fly-eye lens and the second fly-eye lens is shifted from the design position.
さらにアライメントズレにより第一フライアイレンズの目に対応する第二フライアイレンズの目に光線が入らず、第二フライアイレンズの別の目に光が入射してしまう恐れがある。この様子を示したのが図５である。 Further, due to the alignment shift, light may not enter the second fly-eye lens corresponding to the eyes of the first fly-eye lens, and light may enter another eye of the second fly-eye lens. This is shown in FIG.
格子状に描かれているのがフライアイレンズの目４８であり、その中の楕円形４９が第二フライアイレンズ近傍の光源像４９である。フライアイレンズインテグレータを出射した光は液晶パネル面において再び結像するが、図５の右図に示したように第二フライアイレンズの入射されるべき目の隣の目に光線が入射した場合は液晶パネル上において図６左に示すように液晶パネルの正規の照明位置５２の隣５３を照明してしまう。これによって液晶パネルの表示エリア５１に光線が入射しない光が発生するために投影される映像の光量が減ってしまう。 The eye 48 of the fly-eye lens is drawn in a lattice shape, and an ellipse 49 therein is a light source image 49 near the second fly-eye lens. The light emitted from the fly-eye lens integrator forms an image again on the liquid crystal panel surface. However, as shown in the right diagram of FIG. 5, when light enters the eye next to the eye to be incident on the second fly-eye lens On the liquid crystal panel, as shown on the left side of FIG. As a result, light that does not enter the display area 51 of the liquid crystal panel is generated, so that the light amount of the projected image is reduced.
さらに、これらの光がゴーストの原因になったり、光によって部品が劣化する問題がある。また、液晶プロジェクタにおいては、照明系の液晶表示面において結像される照明表示エリア５２（以下照明エリアと呼ぶ）は液晶表示面５１よりもわずかに大きく設定されている。これは光学系のミラーなどの突き当て面の倒れや液晶パネル接着時の貼り付け公差を吸収するためであるが、一方でアライメントズレによる照明エリアの形の崩れを吸収する意味もある。これは第二フライアイレンズ付近にできる光源像が第二フライアイレンズの目と目の境にできると、照明エリアのエッジ部分の強度分布が図６右５４のようにだれ、照明エリアの境目が不明瞭となる。よってコンデンサレンズなどによって照明エリアを液晶パネルの表示エリアから均等に振り分けて調整する場合に調整が困難となる。 Furthermore, there is a problem that these lights cause ghosts and the parts deteriorate due to the light. In the liquid crystal projector, an illumination display area 52 (hereinafter referred to as an illumination area) imaged on the liquid crystal display surface of the illumination system is set slightly larger than the liquid crystal display surface 51. This is to absorb the tilting of the abutting surface of the mirror of the optical system and the attachment tolerance when the liquid crystal panel is bonded, but it also has the meaning of absorbing the deformation of the illumination area due to misalignment. This is because when the light source image formed near the second fly-eye lens is formed at the boundary between the eyes of the second fly-eye lens, the intensity distribution of the edge portion of the illumination area is as shown at right 54 in FIG. Becomes unclear. Therefore, adjustment becomes difficult when the illumination area is equally distributed from the display area of the liquid crystal panel and adjusted by a condenser lens or the like.
さらに照明光学系においてリレー系を用いている場合は第二フライアイレンズ部分と液晶表示装置部分とさらにもう一箇所結像位置が存在するため、液晶パネル上ではリレー系を用いた色の光路においては照明光が左右上下反転するため、照明エリアのムラも反転してしまう。 In addition, when a relay system is used in the illumination optical system, there is a second fly-eye lens portion, a liquid crystal display device portion, and another image forming position. Therefore, on the liquid crystal panel, the color optical path using the relay system is used. Since the illumination light is inverted horizontally and vertically, the unevenness of the illumination area is also inverted.
よって、照明エリアの調整によっては色むらの出やすい結果になってしまう。このように第二フライアイレンズ付近の光源像が上下左右で設計値と異なる部分に照明されると問題がある。現在の液晶プロジェクタにおいては液晶パネルと偏光を用いているため、照明光の偏光変換をおこなっている。 Therefore, depending on the adjustment of the illumination area, color unevenness is likely to occur. As described above, there is a problem if the light source image near the second fly-eye lens is illuminated at a portion different from the design value in the vertical and horizontal directions. Since current liquid crystal projectors use a liquid crystal panel and polarized light, polarization conversion of illumination light is performed.
図７に示すように偏光変換素子は棒状の偏光ビームスプリッタを左右に並べたものであり、第二フライアイレンズ５５付近にできる結像位置に反射面が近くなるように設定される。棒状のビームスプリッタの並べ方は左右でも上下でもかまわない。図７下に示すようにＰＳ変換素子により偏光変換する場合に第二フライアイレンズの光源像が正規の位置に照明されずある角度５８をもって照明されると、偏光変換する面５９への光線入射角度が大きくなり、偏光変換素子の角度依存性から入射側偏光板の偏光の透過光軸の方向とはことなる方向の成分を持った偏光が入射側偏光板まで到達する割合が増してしまう。 As shown in FIG. 7, the polarization conversion element includes rod-shaped polarization beam splitters arranged on the left and right, and is set so that the reflection surface is close to the image forming position that can be formed near the second fly-eye lens 55. The arrangement of the rod-shaped beam splitters may be left or right or top and bottom. When the polarization conversion is performed by the PS conversion element as shown in the lower part of FIG. 7, if the light source image of the second fly-eye lens is illuminated at an angle 58 without being illuminated at the normal position, the light beam is incident on the plane 59 for polarization conversion. The angle increases, and the rate at which polarized light having a component in a direction different from the direction of the transmission optical axis of the polarized light of the incident side polarizing plate reaches the incident side polarizing plate is increased due to the angle dependency of the polarization conversion element.
これにより、入射側偏光板の吸収する偏光が熱に変わる割合が増加し、結果偏光板が発熱する。またスクリーンに投影される光量も減少する。ＰＳ変換素子の角度依存性は左右方向にも上下方向にもあるため、どちらにアライメントがずれた場合でもこの現象は発生する。偏光板の発熱を防ぐためにＰＳ変換素子付近にすだれ状のマスクであるＰＳ遮光マスク５７を挿入することがある。このＰＳ遮光マスク５７を挿入することで、光源像から比較的遠い部分を通る偏光板まで到達しうる偏光板の吸収軸にて吸収される偏光の割合を減らすことができるので偏光板の温度を低下させることができる。 Thereby, the rate at which the polarized light absorbed by the incident side polarizing plate is changed to heat increases, and as a result, the polarizing plate generates heat. Also, the amount of light projected on the screen is reduced. Since the angle dependency of the PS conversion element is in the horizontal direction and the vertical direction, this phenomenon occurs even if the alignment is shifted. In order to prevent heat generation of the polarizing plate, a PS shading mask 57, which is a interdigital mask, may be inserted in the vicinity of the PS conversion element. By inserting this PS shading mask 57, the proportion of polarized light absorbed by the absorption axis of the polarizing plate that can reach the polarizing plate passing through a relatively far part from the light source image can be reduced. Can be reduced.
しかしながら、図９右に示すように光源とリフレクタとの関係にずれが生じて、ＰＳ遮光マスク５７で光源像の中心に近い光線のケラレ６０が発生すると、今度はＰＳすだれ遮光マスク５７が熱を蓄熱し、ＰＳ遮光マスク５７をＰＳ変換素子５６から離したり、冷却が充分でないとＰＳ変換素子の有機反射膜５９等の寿命に影響を及ぼしたりまた極端に光量が落ちる。 However, as shown in the right side of FIG. 9, when a deviation occurs in the relationship between the light source and the reflector, and the vignetting 60 near the center of the light source image is generated in the PS light shielding mask 57, the PS blind light shielding mask 57 is now heated. If the heat is stored and the PS light-shielding mask 57 is separated from the PS conversion element 56, or if the cooling is not sufficient, the life of the organic reflective film 59 of the PS conversion element is affected, or the light quantity is extremely reduced.
また、ＰＳ変換素子のピッチは光学部品の積み重ねで構成されており、公差上、簾の幅の称呼値をＰＳ変換素入射面と同じ寸法にするとＰＳ素子の端では実質の開口部が小さく設定されてしまうことがある。この場合正規の光を入射した場合でも光の量が減少してしまう問題がある。 In addition, the pitch of the PS conversion element is made up of stacked optical components. Due to tolerances, if the nominal value of the width of the ridge is the same size as the PS conversion element entrance surface, the substantial opening at the end of the PS element is set small. It may be done. In this case, there is a problem that the amount of light decreases even when regular light is incident.
よって理想的にはこれらのＰＳ遮光マスクを使用しないか図８の５０に示すようにマスクの開口を充分大きくし、ランプから出射される光をより光軸に平行にし、偏光変換素子に入射する光線角度がなるべく設計値以上にならないように入射することが重要である。これにはランプの光軸調整を行う。調整用の光学系を用いてスクリーン上で照度を測定し、最も光量の増えた所で調整を終了する。製品の光学系及び、調整用の光学系とは位置決め部４２によって連結し、連結部の精度をあげることによってランプを交換してもアライメントズレによる光量低下が生じないような構成にする。 Therefore, ideally, these PS light-shielding masks are not used or the aperture of the mask is made sufficiently large as shown by 50 in FIG. 8 so that the light emitted from the lamp becomes more parallel to the optical axis and enters the polarization conversion element. It is important that the incident angle is such that the ray angle does not exceed the design value as much as possible. This is done by adjusting the optical axis of the lamp. The illuminance is measured on the screen using the adjustment optical system, and the adjustment is finished at the place where the light quantity has increased most. The optical system of the product and the optical system for adjustment are connected by a positioning portion 42, and by increasing the accuracy of the connecting portion, the light quantity is not reduced due to alignment displacement even if the lamp is replaced.
また、調整時にはＰＳマスクの開口形状を図１０に示すａ：ｂ＝４：３となるようなマスクに変えることにより通常のＰＳマスクに比べてアライメントのズレに対する上下の調整の敏感度が高くなる。 In addition, the sensitivity of the vertical adjustment with respect to the alignment shift becomes higher than that of a normal PS mask by changing the aperture shape of the PS mask to a mask that satisfies a: b = 4: 3 shown in FIG. .
このようなマスクを用いて調整したランプを交換ランプとして用意することで、図１１に示すように従来のランプのばらつき６１よりばらつきは減少し６２となる。液晶プロジェクタの平均明るさも向上させることができる。また、光量調整の代わりに、実際に第２フライアイレンズの光現像をスクリーン上に投影するような治具を用いて実際に光源像を観察しながらＰＳマスクに光源像がかからないように調整することも可能である。 By preparing a lamp adjusted using such a mask as a replacement lamp, the variation is reduced to 62 from the variation 61 of the conventional lamp as shown in FIG. The average brightness of the liquid crystal projector can also be improved. Also, instead of adjusting the amount of light, using a jig that actually projects the light development of the second fly-eye lens onto the screen, the light source image is adjusted so that the light source image is not applied to the PS mask while actually observing the light source image. It is also possible.
次に実際にリフレクタと光源を照明光学系の光軸に対して調整するための機構を図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。ランプ手段は光源バルブ３３が石膏などの耐熱性の接着手段３４で固定されたリフレクタ２ａと凹レンズ２ｂとそれらが取りつけられるホルダ部材３５からなる。リフレクタ２ａは接着またはバネなどの加圧部材によってホルダ部材３５の位置決め部に固定される。 Next, a mechanism for actually adjusting the reflector and the light source with respect to the optical axis of the illumination optical system is shown in FIGS. 1 (a), (b), and (c). The lamp means comprises a reflector 2a having a light source bulb 33 fixed by heat-resistant adhesive means 34 such as plaster, a concave lens 2b, and a holder member 35 to which they are attached. The reflector 2a is fixed to the positioning portion of the holder member 35 by a pressure member such as an adhesive or a spring.
さらに凹レンズは図１の中段に示すようにホルダ部剤３５にはめ込まれる。この際に凹レンズのコバの上部と下部が平面でカットされ平面部を有していることにより、この平面部がホルダ部材３５の平坦部と平面で接することが可能となり、可動可能に凹レンズを保持するのに都合が良い。 Further, the concave lens is fitted into the holder member 35 as shown in the middle of FIG. At this time, since the upper and lower portions of the edge of the concave lens are cut by a flat surface and have a flat portion, the flat portion can be in contact with the flat portion of the holder member 35 by the flat surface, and the concave lens is movably held. Convenient to do.
さらに凹レンズ２ｂとホルダ部材３５の間に配したバネ３８とホルダ部材３５には螺旋状のねじが切ってあり、ビス等の回転繰り出し手段３９によって、凹レンズ２ｂをホルダ部材３５に加圧保持する。ビスを回して凹レンズの位置を可変することができる。この機構を用いて、光源の像をランプの光軸に垂直な平面において上下左右どちらか一方に調整可能となり、ランプの光軸を照明光学系の光軸により合わせることができるので、アライメントズレによる光量の低下を回復させることができる。 Further, the spring 38 and the holder member 35 disposed between the concave lens 2b and the holder member 35 are spirally threaded, and the concave lens 2b is pressed and held on the holder member 35 by a rotation feeding means 39 such as a screw. The position of the concave lens can be changed by turning the screw. Using this mechanism, the image of the light source can be adjusted to either the top, bottom, left, or right in a plane perpendicular to the optical axis of the lamp, and the optical axis of the lamp can be adjusted by the optical axis of the illumination optical system. The decrease in the amount of light can be recovered.
実施例１においてはランプの光軸に対して垂直な平面において１方向のみの移動をおこなう機構について述べたが、垂直な平面において２方向に可動できるような構成にすることにより、よりアライメントズレによる光量の低下を回復させることができる。図１２（ａ），（ｂ）にその機構の説明図を示す。ランプ保持機構３５の中にさらに凹レンズホルダ３６を備え、凹レンズホルダ３６の中に凹レンズをバネ３８とビス３９によって加圧保持する。ビス３９を回転繰り出すことにより、凹レンズ２ｂがホルダ部材３５に対して左右に可動でき、光軸調整を行うことができる。 In the first embodiment, a mechanism for moving only in one direction on a plane perpendicular to the optical axis of the lamp has been described. However, by adopting a configuration that can move in two directions on a vertical plane, it is more possible to cause alignment displacement. The decrease in the amount of light can be recovered. FIGS. 12A and 12B are explanatory views of the mechanism. A concave lens holder 36 is further provided in the lamp holding mechanism 35, and the concave lens is pressed and held in the concave lens holder 36 by a spring 38 and a screw 39. By rotating the screw 39, the concave lens 2b can be moved to the left and right with respect to the holder member 35, and the optical axis can be adjusted.
さらに凹レンズホルダ３６はランプ保持機構３５に対してバネ３７とビス４０によって加圧保持している。ビス４０を回転し繰り出すことによって凹レンズをホルダ部材３５対して上下方向に可動調整することが可能となり、光軸調整を行うことができる。よってランプ光軸に対して垂直な平面において２方向に光源像を移動調整可能な機構を構成することができる。 Further, the concave lens holder 36 is pressed and held with respect to the lamp holding mechanism 35 by a spring 37 and a screw 40. By rotating and feeding out the screw 40, the concave lens can be moved up and down with respect to the holder member 35, and the optical axis can be adjusted. Therefore, a mechanism capable of moving and adjusting the light source image in two directions on a plane perpendicular to the lamp optical axis can be configured.
実施例１，２においては凹レンズ２ｂ及び凹レンズホルダ３６の保持はバネと回転により繰り出し可能なビス手段によって行っていた。調整手段としては図１３（ａ），（ｂ）に示すようなバネ手段とくさび状の調整駒を用いても実現が可能である。凹レンズホルダＡ ６６には凹レンズ２ｂが接着やカシメなどで固定されている。凹レンズホルダＡにはくさび状斜面が形成されており、同じ斜度の斜面が調整駒６７にも形成されている。凹レンズホルダＡ６６は凹レンズホルダＢ６８に対してバネ６９と調整駒６７によって加圧保持されている。調整駒Ａ ６７を上下方向に可動させることで凹レンズホルダＡ ６６と凹レンズホルダＢ６８の間隔が変化し、凹レンズ２ｂはホルダ部材６３に対して左右方向に可動するため光軸調整が可能となる。 In the first and second embodiments, the concave lens 2b and the concave lens holder 36 are held by a screw and a screw means that can be extended by rotation. The adjustment means can also be realized by using a spring means and a wedge-shaped adjustment piece as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). A concave lens 2b is fixed to the concave lens holder A 66 by adhesion or caulking. The concave lens holder A has a wedge-shaped inclined surface, and an inclined surface having the same inclination is also formed on the adjustment piece 67. The concave lens holder A66 is pressed and held against the concave lens holder B68 by a spring 69 and an adjustment piece 67. By moving the adjustment piece A 67 in the vertical direction, the distance between the concave lens holder A 66 and the concave lens holder B 68 changes, and the concave lens 2b moves in the horizontal direction with respect to the holder member 63, so that the optical axis can be adjusted.
さらに凹レンズホルダＢ ６８にもくさび状斜面が形成され、調整駒Ｂ ６５にも同じ斜度の斜面が形成されている。凹レンズホルダＢ ６８はホルダ部材６３に対してバネ６４と調整駒Ｂ ６５によって加圧保持されている。調整駒Ｂ ６５を左右に移動させることで凹レンズホルダＢ ６８とホルダ部材６３の間隔が変わり、凹レンズ２ｂはホルダ部材６３に対して上下方向に可動するため、光軸調整が可能となる。調整終了後にはそれぞれ調整駒Ａ ６７、調整駒Ｂ ６８ともに接着やビス固定等の手段によって、凹レンズホルダＢ ６８、ホルダ部材６３に固定することができる。ホルダ部材６３には製品照明光学系と調整用の照明光学系と位置決めを行うたとえば位置決めダボのような位置決め手段４２を有しており、これらの位置決め部材の精度を上げることで、調整用の照明光学系にて光軸調整を行ったランプを製品用の交換ランプとして提供することができる。 Further, a wedge-shaped inclined surface is formed on the concave lens holder B 68, and an inclined surface having the same inclination is formed on the adjusting piece B 65. The concave lens holder B 68 is pressed against the holder member 63 by a spring 64 and an adjustment piece B 65. By moving the adjustment piece B65 left and right, the distance between the concave lens holder B68 and the holder member 63 is changed, and the concave lens 2b moves in the vertical direction with respect to the holder member 63, so that the optical axis can be adjusted. After the adjustment is completed, both the adjustment piece A 67 and the adjustment piece B 68 can be fixed to the concave lens holder B 68 and the holder member 63 by means such as adhesion or screw fixing. The holder member 63 has positioning means 42 such as a positioning dowel for positioning the product illumination optical system and the adjustment illumination optical system. By increasing the accuracy of these positioning members, the adjustment illumination can be achieved. A lamp whose optical axis is adjusted by an optical system can be provided as a replacement lamp for a product.
実施例１〜３においてはランプの光軸に対して垂直な方向に可動調整可能な機構について説明したが、凹レンズを光軸方向に調整して、ランプから出る光の主光線の平行度を改善することができる。これは主に凹レンズの取り付け誤差の補正と、ランプ光源とリフレクタの光軸方向のズレを補正する目的で行う。実際には図１４（ａ），（ｂ）に示すように凹レンズ２ｂが凹レンズ鏡筒７２にカシメや接着、押さえ環によって固定保持されている。レンズ鏡筒７２にはその全周にねじ部７１がきってあり、一方ホルダ部材７０にも同様のねじがきってある。レンズ鏡筒７２のねじ部とホルダ部材７０のねじ部は係合し、レンズ鏡筒７２及び凹レンズ２ｂがホルダ部材７０に対して回転移動することによって光軸方向に繰り出す。これにより、バルブ３３、リフレクタ２ａに対して凹レンズの位置が変わるために凹レンズから射出される平行光の平行度が変化し、調整が可能となる。調整終了後にはホルダ部材７０に開いたビス穴７３にイモネジ等の固定用ビス７４をねじ込み、固定することが可能である。 In the first to third embodiments, the mechanism that can be moved and adjusted in the direction perpendicular to the optical axis of the lamp has been described. However, the concave lens is adjusted in the optical axis direction to improve the parallelism of the principal ray of the light emitted from the lamp. can do. This is mainly performed for the purpose of correcting the mounting error of the concave lens and correcting the misalignment in the optical axis direction between the lamp light source and the reflector. Actually, as shown in FIGS. 14A and 14B, the concave lens 2b is fixedly held to the concave lens barrel 72 by caulking, bonding, or a pressing ring. The lens barrel 72 has a threaded portion 71 on its entire circumference, while the holder member 70 has a similar threaded portion. The threaded portion of the lens barrel 72 and the threaded portion of the holder member 70 are engaged, and the lens barrel 72 and the concave lens 2b are rotated relative to the holder member 70 so that the lens barrel 72 and the concave lens 2b are extended in the optical axis direction. Thereby, since the position of the concave lens changes with respect to the bulb 33 and the reflector 2a, the parallelism of the parallel light emitted from the concave lens changes, and adjustment is possible. After the adjustment is completed, a fixing screw 74 such as a female screw can be screwed into the screw hole 73 opened in the holder member 70 and fixed.
１ 光源
２ａ リフレクタ
２ｂ 凹レンズ
３ 第一フライアイレンズ
４ 第二フライアイレンズ
５ 全反射ミラー
６ 偏光変換素子
７ コンデンサレンズ
８ 青反射ダイクロミラー
９ 凹レンズ
１０ 凹レンズ
１１ 青全反射ミラー
１２ 赤透過ダイクロミラー
１３ 赤トリミングフィルタ
１４ フィールドレンズ
１５ 全反射ミラー
１６ リレーレンズ
１７ 全反射ミラー
１８ フィールドレンズ
１９ フィールドレンズ
２０ フィールドレンズ
２１ 入射側偏光板
２２ 入射側偏光板
２３ 入射側偏光板
２４ 液晶パネル
２５ 液晶パネル（青色パネル）
２６ 液晶パネル（青色パネル）
２７ 出射側偏光板
２８ 出射側偏光板
２９ 出射側偏光板
３０ クロスプリズム
３１ 投射レンズ
３２ 光学ＢＯＸ
３３ ライトバルブ
３４ 接着手段
３５ ランプ保持部材（ランプ保持機構）
３６ 凹レンズホルダ
３７ 凹レンズホルダ押さえバネ
３８ 凹レンズ押さえバネ
３９ 凹レンズ調整ねじ
４０ 凹レンズ調整ねじ
４１ レンズコバ平坦部
４２ ランプ位置決め部
４３ ライトバルブ
４４ 楕円リフレクタ
４５ 光源
４６ 接着固定部
４７ アライメントズレ
４８ 第二フライアイレンズ
４９ ランプ光源像
５０ ＰＳマスク
５１ 照明エリア
５２ 正規の照明光
５３ ゴースト照明光
５４ 照明エリアの光量ダレ部
５５ 第二フライアイレンズ
５６ ＰＳ変換素子
５７ ＰＳマスク
５８ 正規の光軸からのズレ量
５９ ＰＳ変換素子の反射膜
６０ 光源像
６１ 従来のランプ明るさ分布
６２ 改善後のランプ明るさ分布
６３ ホルダ保持部材
６４ 凹レンズホルダバネ
６５ 凹レンズ調整駒Ｂ
６６ 凹レンズホルダＡ
６７ 凹レンズ調整駒Ａ
６８ 凹レンズホルダＢ
６９ 凹レンズホルダバネ
７０ ランプ保持部材
７１ 凹レンズ調整用ねじ
７２ 凹レンズ保持用鏡筒
７３ 凹レンズ固定用ビス穴
７４ 凹レンズ固定用ビスDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2a Reflector 2b Concave lens 3 1st fly eye lens 4 2nd fly eye lens 5 Total reflection mirror 6 Polarization conversion element 7 Condenser lens 8 Blue reflection dichroic mirror 9 Concave lens 10 Concave lens 11 Blue total reflection mirror 12 Red transmission dichroic mirror 13 Red Trimming filter 14 Field lens 15 Total reflection mirror 16 Relay lens 17 Total reflection mirror 18 Field lens 19 Field lens 20 Field lens 21 Incident side polarizing plate 22 Incident side polarizing plate 23 Incident side polarizing plate 24 Liquid crystal panel 25 Liquid crystal panel (blue panel)
26 LCD panel (blue panel)
27 Outgoing side polarizing plate 28 Outgoing side polarizing plate 29 Outgoing side polarizing plate 30 Cross prism 31 Projection lens 32 Optical BOX
33 Light bulb 34 Adhesive means 35 Lamp holding member (lamp holding mechanism)
36 Concave lens holder 37 Concave lens holder holding spring 38 Concave lens holding spring 39 Concave lens adjustment screw 40 Concave lens adjustment screw 41 Lens edge flat part 42 Lamp positioning part 43 Light valve 44 Elliptic reflector 45 Light source 46 Adhesive fixing part 47 Alignment deviation 48 Second fly eye lens 49 Lamp light source image 50 PS mask 51 Illumination area 52 Regular illumination light 53 Ghost illumination light 54 Light amount sag portion of illumination area 55 Second fly eye lens 56 PS conversion element 57 PS mask 58 Deviation amount from regular optical axis 59 PS conversion Reflective film 60 of element Light source image 61 Conventional lamp brightness distribution 62 Improved lamp brightness distribution 63 Holder holding member 64 Concave lens holder spring 65 Concave lens adjustment piece B
66 Concave lens holder A
67 Concave Lens Adjustment Block A
68 Concave lens holder B
69 concave lens holder spring 70 lamp holding member 71 concave lens adjusting screw 72 concave lens holding barrel 73 concave lens fixing screw hole 74 concave lens fixing screw
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