JP2001091894A - Display optical device - Google Patents

Display optical device

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JP2001091894A
JP2001091894A JP26645999A JP26645999A JP2001091894A JP 2001091894 A JP2001091894 A JP 2001091894A JP 26645999 A JP26645999 A JP 26645999A JP 26645999 A JP26645999 A JP 26645999A JP 2001091894 A JP2001091894 A JP 2001091894A
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JP
Japan
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light
display panel
lens array
display
illumination
Prior art date
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Application number
JP26645999A
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Japanese (ja)
Inventor
Kotaro Hayashi
宏太郎 林
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Publication of JP2001091894A publication Critical patent/JP2001091894A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display optical device with high resolution having a constitution with good efficiency even on a display panel whose pixel pitch is small. SOLUTION: As to this display optical device which is provided with an illumination optical system separating light from a light source in different directions by each specified wavelength area, shifting the separated light as illuminating light in a consecutive state or in a fine pitch state, and illuminating the display panel, and which illuminates plural pixels adjacent to each other on the display panel with the light of the same color in the illuminating light having the three colors of RGB mutually and plurally arranged; the illuminating optical system is provided with a mask plate having an aperture part controlling a light source picture, and a color resolving optical system separating the light from the light source in the different directions by each specified wavelength area behind the mask plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型表示パネル
の画像を投影する表示光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display optical device for projecting an image on a reflective display panel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、映像を表示する方法の一つと
して、例えば投影型の表示光学装置が知られている。こ
のような表示光学装置においては、反射型液晶表示パネ
ル等の、いわゆる反射型表示パネルが最近では主に用い
られている。そして、このような反射型表示パネル上の
光学像を、効率よく均一に照明するために、照明光学系
が用いられており、また、照明光学系からの照明光を反
射型表示パネルへと導くために、反射型表示パネル直前
に配置したマイクロレンズアレイ等が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of the methods for displaying an image, for example, a projection type display optical device is known. In such a display optical device, a so-called reflective display panel such as a reflective liquid crystal display panel is mainly used recently. In order to efficiently and uniformly illuminate an optical image on such a reflective display panel, an illumination optical system is used, and illumination light from the illumination optical system is guided to the reflective display panel. For this purpose, a microlens array or the like arranged immediately before the reflective display panel is used.

【0003】具体的には、例えば反射型表示パネルをい
わゆる単板として、画素毎にR用,G用,B用を順次並
べたものを用い、照明光を予めRGBに色分割したもの
を、角度をRGB毎に変えて1絵素(1絵素とは表示パ
ネル上のRGB3画素を1組としたもの)或いは複数絵
素ずつマイクロレンズアレイ上の各マイクロレンズに入
射させ、それぞれ反射型表示パネルのR用,G用,B用
の画素に集光するようにしている。
[0003] Specifically, for example, a reflection type display panel is used as a so-called single plate in which R, G, and B colors are sequentially arranged for each pixel, and illumination light is divided into RGB in advance. The angle is changed for each RGB, and one picture element (one picture element is a set of three RGB pixels on the display panel) or a plurality of picture elements is incident on each microlens on the microlens array, and each is a reflection type display. Light is condensed on the R, G, and B pixels of the panel.

【0004】図22は、従来の一例であるマイクロレン
ズアレイと表示パネルとの関係を模式的に示す図であ
る。これは、特開平4−60538号公報に記載されて
いる如く、単板方式で表示パネルに透過型液晶を用いた
プロジェクター光学系に採用されているものである。こ
こでは表示パネル16を単板とし、画素毎にR用,G
用,B用を順次並べており、後述する光源1からの光9
を予めRGBに色分割したものを、角度をRGB毎に変
えて1絵素ずつマイクロレンズアレイ61の各マイクロ
レンズ61aに入射させ、それぞれ表示パネル16のR
用,G用,B用の画素に集光するようにしている。これ
により、効率の良い照明を行う事ができる。尚、同図の
マイクロレンズアレイ61及び表示パネル16の左右
は、図示を省略している。
FIG. 22 schematically shows a relationship between a microlens array and a display panel, which is an example of the related art. As described in JP-A-4-60538, this is adopted in a projector optical system using a transmission type liquid crystal for a display panel in a single-panel system. Here, the display panel 16 is a single plate, and R, G
And B are sequentially arranged.
Is divided into RGB in advance, the angle is changed for each of RGB, and one pixel is incident on each microlens 61a of the microlens array 61 by one pixel.
, G, and B pixels. Thereby, efficient illumination can be performed. The left and right sides of the microlens array 61 and the display panel 16 are not shown.

【0005】図23は、特開平9−318904号公報
に記載されている、従来の他の例であるマイクロレンズ
アレイと表示パネルとの関係を模式的に示す図である。
同図に示すように、ここではマイクロレンズアレイ62
のマイクロレンズ62a一つ当たり、光源1からの光9
をRGB3つではなくRGBRGB…の順の複数絵素の
光束にして入射させ、それぞれ表示パネル16のR用,
G用,B用の画素に集光するようにしている。尚、同図
のマイクロレンズアレイ62及び表示パネル16の左右
は、図示を省略している。
FIG. 23 is a diagram schematically showing a relationship between a microlens array and a display panel, which is another conventional example, described in JP-A-9-318904.
As shown in FIG.
Light 9 from the light source 1 per microlens 62a
, Not as three RGB, but as a luminous flux of a plurality of picture elements in the order of RGBRGB.
Light is condensed on the G and B pixels. The left and right sides of the microlens array 62 and the display panel 16 in FIG.

【0006】尚、このようなRGB順に並んだ画素を持
つ表示パネルにおいては、いわゆる単板方式でありなが
ら、画素数を増やす事なくいわゆる3板方式と同等の解
像度のカラー表示を行える事が望ましい。このため、従
来より、RGBが順にずれるよう、3サイクルを時間的
に重ね合わせる、いわゆる色画素時分割方式が行われて
いる。
In such a display panel having pixels arranged in the order of RGB, it is desirable to be able to perform color display with the same resolution as that of the so-called three-panel system without increasing the number of pixels, despite the so-called single-panel system. . For this reason, conventionally, a so-called color pixel time division method has been performed in which three cycles are temporally overlapped so that RGB is sequentially shifted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
22で示した従来の一例のような構成では、表示パネル
として用いられる最近の液晶表示パネルは画素ピッチが
細かいため、効率の良い構成とするためには、マイクロ
レンズ61aと表示パネル16の各画素との間隔が非常
に短くなり、現実には構成不可能となる。具体的には、
最近の液晶表示パネルは、高画素化のため画素ピッチが
10〜20μmとなっている。
However, in a structure such as the conventional example shown in FIG. 22, a recent liquid crystal display panel used as a display panel has a small pixel pitch, so that an efficient structure is required. In this case, the distance between the microlens 61a and each pixel of the display panel 16 becomes very short, which makes it impossible to actually configure. In particular,
Recent liquid crystal display panels have a pixel pitch of 10 to 20 μm in order to increase the number of pixels.

【0008】従来の一例のマイクロレンズアレイ61の
ように、表示パネル16の各画素をRGBそれぞれ1つ
の光束で照明する場合、マイクロレンズ61aと表示パ
ネル16の各画素との間は、100μm以下の距離とな
り、実質的にこれらの作成が不可能である。たとえ実際
に作成できたとしても、マイクロレンズの曲率が大き
く、収差等が生じて良好な照明ができない。
When each pixel of the display panel 16 is illuminated with one light beam for each of RGB as in the microlens array 61 of a conventional example, the distance between the microlens 61a and each pixel of the display panel 16 is 100 μm or less. It is a distance, and it is practically impossible to create them. Even if it can be actually made, the curvature of the microlens is large and aberrations and the like occur, so that good illumination cannot be performed.

【0009】これらの問題を解決するために、上記図2
3で示した従来の他の例が有効であるが、このような構
成においては、色分割された光束の間隔は、ここでは図
示しないレンズアレイによる1段のインテグレータによ
り予め設定されるため、画面中央に対する周辺等の、大
きなスパンでの照明ムラをなくすためには、レンズアレ
イは相当細かく分割しなければならず、例えば分割の粗
い長辺方向でも、4〜7分割以上は必要となる。この場
合、逆にマイクロレンズ62aと表示パネル16の各画
素が大きく離れてしまい、マイクロレンズ62a個々の
Fナンバーが回折限界以下の暗さとなるため、うまく集
光しない。
To solve these problems, FIG.
Although the other conventional example shown in FIG. 3 is effective, in such a configuration, the interval between the color-divided light beams is set in advance by a one-stage integrator using a lens array (not shown). In order to eliminate illumination unevenness in a large span such as the periphery with respect to the center, the lens array must be divided very finely. For example, even in the long side direction where the division is coarse, 4 to 7 divisions or more are required. In this case, on the contrary, the microlenses 62a and the pixels of the display panel 16 are largely separated from each other, and the F-number of each microlens 62a becomes darker than the diffraction limit.

【0010】具体的には、レンズアレイによるインテグ
レータにより、予め光源1からの光9をRGBRGB…
の光束に分けた場合、マイクロレンズ62aと表示パネ
ル16の各画素との間は、500〜800μm程度と大
きくなるが、各マイクロレンズ62aのFナンバーはF
20以上となり、回折による結像のボケ量(1.22×
波長λ×Fナンバー)が十数ミクロンとなって、画素ピ
ッチと同等になってしまう。このとき、それぞれ細かく
分割したRGBの光束は、実質的には画素面上で各画素
からはみ出してしまい、色純度の低下や効率の大幅なダ
ウンを引き起こす。
More specifically, the light 9 from the light source 1 is previously converted into RGB, RGB,.
When the light beam is divided into the light beams, the distance between the micro lens 62a and each pixel of the display panel 16 is as large as about 500 to 800 μm, but the F number of each micro lens 62a is F
20 or more, and the amount of blurring of the image due to diffraction (1.22 ×
(Wavelength λ × F number) becomes more than ten microns, which is equivalent to the pixel pitch. At this time, the RGB light beams that are finely divided substantially protrude from each pixel on the pixel surface, causing a reduction in color purity and a significant reduction in efficiency.

【0011】また、一般的にも、1絵素当たりに一つの
マイクロレンズを持つマイクロレンズアレイを表示パネ
ル直前に置いた場合、マイクロレンズアレイのFナンバ
ーが暗く、画素に結像するよりも回折で像がボケる方が
大きくなり、返って非効率となる。そして、複数絵素当
たりに一つのマイクロレンズを持つマイクロレンズアレ
イの場合(特開平9−318904号公報に記載された
実施例は殆どこれである)、近接する絵素間に寄与する
光源像が異なるため、光源像の明るさの差が、隣合う絵
素間といった小さいスパンでの照明ムラを発生する。
In general, when a microlens array having one microlens per picture element is placed immediately in front of a display panel, the F-number of the microlens array is dark, and diffraction is more difficult than image formation on a pixel. In this case, the image is more blurred, which is inefficient. In the case of a microlens array having one microlens per a plurality of picture elements (this is almost the embodiment described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-318904), a light source image contributing between adjacent picture elements is generated. Because of the difference, the difference in the brightness of the light source image causes illumination unevenness in a small span such as between adjacent picture elements.

【0012】本発明は、画素ピッチが細かい表示パネル
においても、効率の良い構成が可能な、高解像度の表示
光学装置を提供する事を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high-resolution display optical device capable of efficiently configuring a display panel having a fine pixel pitch.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの光を所定の波長領域毎に異
なった方向に分離し、その分離された照明光としての光
を連続的に或いは微小ピッチでシフトして、表示パネル
に照明する照明光学系を備え、前記照明光はRGB3色
の光が交互に複数配列され、各同一色の光が前記表示パ
ネルの隣合った複数個の画素を照明する表示光学装置に
おいて、前記照明光学系は、光源像を規制する開口部を
有するマスク板を備え、そのマスク板以降に光源からの
光を所定の波長領域毎に異なった方向に分離する色分解
光学系を設けた請求項1の構成とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, light from a light source is separated in different directions for each predetermined wavelength region, and the separated illumination light is continuously emitted. An illumination optical system for illuminating the display panel by shifting the display light or at a minute pitch, wherein the illumination light includes a plurality of RGB three-color lights alternately arranged, and each of the same-color lights is adjacent to the display panel. In a display optical device that illuminates a plurality of pixels, the illumination optical system includes a mask plate having an opening that regulates a light source image, and the light from the light source is directed to a different direction for each predetermined wavelength region after the mask plate. And a color separation optical system for separating the light into a color image.

【0014】また、前記開口部は複数である請求項1に
記載の請求項2の構成とする。
[0014] Further, the configuration of the second aspect of the present invention is the plural number of the opening.

【0015】また、前記照明光学系は、レンズアレイよ
り成るインテグレータを備え、前記開口部がそのレンズ
アレイの各セルの開口幅を規制するように前記マスク板
を配置した請求項1又は請求項2に記載の請求項3の構
成とする。
Further, the illumination optical system includes an integrator including a lens array, and the mask plate is arranged such that the opening regulates an opening width of each cell of the lens array. The structure of claim 3 described in the above.

【0016】また、前記各セルの開口幅は、その各セル
の全幅の3分の1以下である請求項3に記載の請求項4
の構成とする。
4. The method according to claim 3, wherein the opening width of each cell is one third or less of the total width of each cell.
Configuration.

【0017】また、前記各セルの開口幅は、前記レンズ
アレイの周辺に近いほど狭くなる請求項3又は請求項4
に記載の請求項5の構成とする。
Further, the opening width of each cell becomes narrower nearer to the periphery of the lens array.
The structure of claim 5 described in the above.

【0018】また、前記マスク板の開口部に濃度フィル
ターを用いた請求項1〜請求項5のいずれかに記載の請
求項6の構成とする。
[0018] Further, the present invention has a configuration according to any one of claims 1 to 5, wherein a density filter is used in an opening of the mask plate.

【0019】また、前記マスク板の開口部の幅を調節可
能とした請求項1〜請求項5のいずれかに記載の請求項
7の構成とする。
The width of the opening of the mask plate can be adjusted.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第
1の実施形態の表示光学装置を模式的に示す構成図であ
る。各部の配置は本来3次元的なものであるが、理解を
助けるために、平面状に記載している。同図において、
1は光源であり、2は光源1を取り囲むように配置され
るリフレクターである。また、7はリフレクター2の光
の射出口2aを覆うように配置され、光源1及びリフレ
クター2からの光に含まれる紫外線及び赤外線をカット
するUVIRカットフィルターである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the display optical device according to the first embodiment of the present invention. Although the arrangement of each part is originally three-dimensional, it is described in a planar shape to facilitate understanding. In the figure,
1 is a light source, and 2 is a reflector arranged so as to surround the light source 1. Reference numeral 7 denotes a UVIR cut filter that is disposed so as to cover the light emission port 2 a of the reflector 2 and that cuts ultraviolet light and infrared light included in the light from the light source 1 and the reflector 2.

【0021】UVIRカットフィルター7の後方(図の
下方)には、R(赤),G(緑),B(青)それぞれの
波長領域の光を反射するダイクロイックミラーRm
m,Bmがそれぞれ異なった傾きで配置されている。そ
して、光軸LでUVIRカットフィルター7を透過して
きた光9が、Rm,Gm,Bmそれぞれのダイクロイック
ミラーで反射され、それぞれ異なった角度の光軸LR
G,LBで後方(図の右方)に配置された第1レンズア
レイ4に到達するようにしている。尚、ダイクロイック
ミラーBmは全反射ミラーでも良い。また、光9のダイ
クロイックミラーによる反射光は、図示を省略してい
る。
Behind the UVIR cut filter 7 (below the figure), dichroic mirrors R m , R (red), G (green), and B (blue) reflect light in respective wavelength ranges.
G m and B m are arranged at different inclinations. Then, the light 9 transmitted through the UVIR cut filter 7 on the optical axis L is reflected by the dichroic mirrors of R m , G m , and B m , and the optical axes L R ,
At L G and L B , the light reaches the first lens array 4 arranged rearward (rightward in the figure). Incidentally, the dichroic mirror Bm may be a total reflection mirror. The light 9 reflected by the dichroic mirror is not shown.

【0022】第1レンズアレイ4の後方には、少し離れ
て第2レンズアレイ6、その直後に重ね合わせレンズ8
が配置されている。尚、ここでは図示しないが、第1レ
ンズアレイ4は、格子状に組み合わされた各セルを有し
ており、第2レンズアレイ6は、第1レンズアレイ4と
は別の格子状に組み合わされた各セルを有している。ま
た、第1レンズアレイ4は、複屈折回折格子を有してお
り、第2レンズアレイ6の各セルの短辺方向に、光源1
及びリフレクター2からの光9の偏光分離を行う。第1
レンズアレイ4、第2レンズアレイ6を通じて偏光変換
が行われ、光源1及びリフレクター2からの光9は特定
の偏光に揃えられて出てくる。この構成を偏光変換装置
と呼ぶ。これらの詳細な関係については後述する。
Behind the first lens array 4, the second lens array 6 is slightly separated from the second lens array 6.
Is arranged. Although not shown here, the first lens array 4 has cells combined in a lattice shape, and the second lens array 6 is combined in a different lattice shape from the first lens array 4. Each cell. Further, the first lens array 4 has a birefringent diffraction grating, and the light source 1 is arranged in the short side direction of each cell of the second lens array 6.
And the polarization separation of the light 9 from the reflector 2 is performed. First
The polarization conversion is performed through the lens array 4 and the second lens array 6, and the light 9 from the light source 1 and the reflector 2 comes out with being aligned to a specific polarization. This configuration is called a polarization conversion device. The detailed relationship between them will be described later.

【0023】また、第2レンズアレイ6とその直後の重
ね合わせレンズ8により、後述する表示パネルに、第1
レンズアレイ4の各セルの像が重なり合うようにしてい
る。そして、重ね合わせレンズ8の直後の照明光学系1
3により、表示パネルをテレセントリック照明する。
尚、重ね合わせレンズ8は、第2レンズアレイ6と一体
に成形されていても良い。以上の第1レンズアレイ4か
ら重ね合わせレンズ8までを、インテグレータ光学系I
と呼び、光軸をLaとする。
Further, the first lens array 6 and the superimposed lens 8 immediately after the second lens array 6 allow the first panel to be mounted on a display panel described later.
The images of the cells of the lens array 4 are made to overlap. The illumination optical system 1 immediately after the superimposing lens 8
3 illuminates the display panel telecentrically.
The superimposing lens 8 may be formed integrally with the second lens array 6. The above-described first lens array 4 to the superimposing lens 8 are integrated into an integrator optical system I.
And the optical axis is La.

【0024】また、照明光学系13の後方には、TIR
プリズム22が配置されている。TIRプリズム22
は、それぞれ三角柱状をしたガラス等より成る大小のプ
リズム22b,22aの或面同士が向かい合った構成と
なっている。プリズム22bは、入射面22ba,射出
面を兼ねた全反射面22bb,及び入射出面22bcを
有し、プリズム22aは、入射面22aa及び射出面2
2abを有している。互いに向かい合った全反射面22
bbと入射面22aaとの間隔は、数μm〜数十μmと
なっている。
Further, behind the illumination optical system 13, a TIR
A prism 22 is provided. TIR prism 22
Is configured such that certain surfaces of large and small prisms 22b and 22a made of glass or the like each having a triangular prism shape face each other. The prism 22b has an entrance surface 22ba, a total reflection surface 22bb also serving as an exit surface, and an entrance / exit surface 22bc. The prism 22a has an entrance surface 22aa and an exit surface 2bc.
2ab. Total reflection surfaces 22 facing each other
The distance between bb and the incident surface 22aa is several μm to several tens μm.

【0025】照明光学系13を透過した、光源1及びリ
フレクター2からの光9は、まず、プリズム22bに対
して、光軸Laに沿って、直前のコンデンサーレンズ2
3を経て、入射面22baに入射する。そして、全反射
面22bbに臨界角を超える入射角で入射する事によっ
て、光9はその殆どが反射され、入射出面22bcより
射出し、表示パネル16に向かう。その直前には、所定
の偏光に対してマイクロレンズ効果をもたらす複屈折マ
イクロシリンダーレンズアレイ15aが配置されてい
る。以上説明した構成を、照明光学装置の一例とする。
The light 9 from the light source 1 and the reflector 2 that has passed through the illumination optical system 13 is first applied to the prism 22b along the optical axis La along with the immediately preceding condenser lens 2
After that, the light enters the incident surface 22ba. When the light 9 is incident on the total reflection surface 22bb at an incident angle exceeding the critical angle, most of the light 9 is reflected, exits from the entrance / exit surface 22bc, and travels toward the display panel 16. Immediately before that, a birefringent microcylinder lens array 15a that brings a microlens effect to predetermined polarized light is arranged. The configuration described above is an example of an illumination optical device.

【0026】表示パネル16はDMDで構成されてお
り、ここに照明された光9を、画素毎に表示情報に応じ
てONの状態のマイクロミラー或いはOFFの状態のマ
イクロミラーで反射する。このとき、ONの反射光は、
複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15aを経て、
入射出面22bcに入射してプリズム22bに戻る。
The display panel 16 is composed of a DMD, and reflects the illuminated light 9 on a micromirror in an ON state or a micromirror in an OFF state according to display information for each pixel. At this time, the reflected light of ON is
Via the birefringent microcylinder lens array 15a,
The light enters the entrance / exit surface 22bc and returns to the prism 22b.

【0027】そして、全反射面22bbに臨界角以内の
入射角で入射してここを透過し、更に入射面22aaに
入射して、プリズム22aを透過して射出面22abよ
り射出し、光軸Lbに沿って投影光である光21として
投影光学系24に到る。この投影光学系24により、表
示パネル16の表示情報が図示しないスクリーンに投影
される。尚、光21は図示を省略している。一方、OF
Fの反射光は、プリズム22b,22aを透過しても、
最終的に投影光学系24に到らない方向へと射出する。
以上説明した投影光学系とスクリーンの構成を、投影光
学装置の一例とする。
Then, the light enters the total reflection surface 22bb at an incident angle within the critical angle and transmits therethrough, further enters the incident surface 22aa, transmits through the prism 22a, exits from the exit surface 22ab, and exits through the optical axis Lb. Along the projection optical system 24 as light 21 as projection light. The projection optical system 24 projects display information on the display panel 16 onto a screen (not shown). The light 21 is not shown. On the other hand, OF
The reflected light of F transmits through the prisms 22b and 22a,
Finally, the light is emitted in a direction that does not reach the projection optical system 24.
The configuration of the projection optical system and the screen described above is an example of a projection optical device.

【0028】この、ONの反射光である光21の光軸L
bは、本実施形態では後述するように、表示パネル16
の表面に対して垂直とはならない構成であるので、投影
光学系24は共軸系ではない非軸投影光学系とする必要
がある。この非軸投影光学系の具体例としては、例えば
特開平9−179064号公報の実施例4に記載されて
いる様なものが提案されている。
The optical axis L of the light 21 which is the ON reflected light
b is the display panel 16 as described later in this embodiment.
The projection optical system 24 must be a non-axial projection optical system that is not a coaxial system. As a specific example of the off-axis projection optical system, for example, one described in Example 4 of Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-179064 has been proposed.

【0029】図2は、本発明の第1の実施形態の表示光
学装置の主要部分を拡大して示す模式図であり、同図
(a)は全体図、同図(b)は上記インテグレータ光学
系部分の側面図である。図1での説明と同様にして、光
軸Lに沿って入射してきた光9が、Rm,Gm,Bmそれ
ぞれのダイクロイックミラーで反射され、それぞれ異な
った角度の光軸LR,LG,LBで後方(図の下方)に配
置された第1レンズアレイ4に到達する。尚、同図
(a)では光9は図示を省略している。
FIGS. 2A and 2B are enlarged schematic views showing a main part of the display optical device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is an overall view, and FIG. It is a side view of a system part. In the same manner as described with reference to FIG. 1, the light 9 incident along the optical axis L is reflected by the respective dichroic mirrors R m , G m , and B m , and the optical axes L R , L at different angles. G, reaching the first lens array 4 arranged behind (FIG lower) in L B. It should be noted that the light 9 is not shown in FIG.

【0030】第1レンズアレイ4の後方には、少し離れ
て第2レンズアレイ6、その直後に重ね合わせレンズ8
が配置されている。第1レンズアレイ4は、格子状に組
み合わされた各セル4aを有しており、第2レンズアレ
イ6は、第1レンズアレイ4とは別の格子状に組み合わ
された各セル6aを有している。RGBで異なる方向か
ら第1レンズアレイ4に到達した光9は、その個々のセ
ル4a毎に、その後方に少し離れて配置された第2レン
ズアレイ6の個々のセル6a上に結像する。このとき、
RGBで光の方向が異なるため、RGBそれぞれの光源
像ができる。それぞれの位置にはほぼ各色がきている
が、色純度を上げるため、RGBのカラーフィルターが
設けてある。このカラーフィルターによる光量のロスは
少ない。
Behind the first lens array 4, the second lens array 6 is slightly separated, and immediately thereafter, the superimposing lens 8.
Is arranged. The first lens array 4 has cells 4a combined in a lattice, and the second lens array 6 has cells 6a combined in a different lattice from the first lens array 4. ing. The light 9 arriving at the first lens array 4 from different directions in RGB forms an image on the individual cells 6a of the second lens array 6 which is arranged a little behind at every individual cell 4a. At this time,
Since the directions of light are different between RGB, light source images for each of RGB can be formed. Almost each color comes at each position, but RGB color filters are provided to increase color purity. The loss of light quantity by this color filter is small.

【0031】また、第1レンズアレイ4は、図2(b)
に示すように、複屈折回折格子を有しており、第2レン
ズアレイ6の各セルの短辺方向に、光9の偏光分離を行
う。ここでは第1レンズアレイ4、第2レンズアレイ6
を通じて偏光変換が行われ、光9は特定の偏光に揃えら
れて出てくる。この偏光変換の原理を同図(b)で改め
て説明する。まず、光9は無偏光の光束で、インテグレ
ータ光学系Iに入射する。インテグレータ光学系Iは、
光束の進む順に、第1レンズアレイ4、1/2波長板
5、第2レンズアレイ6、重ね合わせレンズ8より成
る。第1レンズアレイ4は、ガラス等より成る基板4b
上にブレーズ形状の複屈折回折格子4cが形成され、更
にそのブレーズ形状部に接する部分に複屈折光学材料4
dが充填されて、ガラス板4eで封印されている。
Further, the first lens array 4 is shown in FIG.
As shown in (2), it has a birefringent diffraction grating, and performs polarization separation of light 9 in the short side direction of each cell of the second lens array 6. Here, the first lens array 4 and the second lens array 6
Through which the light 9 is converted into a specific polarization. The principle of this polarization conversion will be described again with reference to FIG. First, the light 9 is a non-polarized light beam and enters the integrator optical system I. The integrator optical system I
The first lens array 4, the half-wave plate 5, the second lens array 6, and the superposing lens 8 are arranged in the order in which the light flux advances. The first lens array 4 includes a substrate 4b made of glass or the like.
A blazed birefringent diffraction grating 4c is formed thereon, and a birefringent optical material 4
d is filled and sealed with a glass plate 4e.

【0032】複屈折光学材料4dは、偏光方向の異なる
光線に対しては異なる屈折率を示し、本例では、紙面に
沿った偏光面を有する光線L1に対する屈折率と、紙面
に垂直な偏光面を有する光線L2に対する屈折率とが異
なっている。また複屈折回折格子4cの形状は直進する
光を偏向する形状である。ここで、紙面に沿った偏光面
を有する光線L1に対する屈折率と、基板材料の屈折率
とを等しくする事により、紙面に沿った偏光面を有する
光線L1は、実線で示されるように複屈折回折格子4c
が存在しない場合と等価に進行し、紙面に垂直な偏光面
を有する光線L2は、一点鎖線で示されるように複屈折
回折格子4cが存在する状態で進行するので、偏向を受
ける事になる。
The birefringent optical material 4d exhibits different refractive indices for light beams having different polarization directions. In this embodiment, the birefringent optical material 4d has a refractive index for the light beam L1 having a polarization plane along the paper surface and a polarization surface perpendicular to the paper surface. Is different from the refractive index for the light beam L2 having The shape of the birefringent diffraction grating 4c is a shape that deflects light that goes straight. Here, by making the refractive index for the light ray L1 having the polarization plane along the paper plane equal to the refractive index of the substrate material, the light ray L1 having the polarization plane along the paper plane becomes birefringent as shown by the solid line. Diffraction grating 4c
Does not exist, and the light beam L2 having a polarization plane perpendicular to the paper surface travels in a state where the birefringent diffraction grating 4c exists as shown by a dashed line, so that it is deflected.

【0033】一方、第1レンズアレイ4は入射する光9
を空間分割し、第2レンズアレイ6上で結像させる。紙
面に沿った偏光面を有する光線L1は直進して結像し、
紙面に垂直な偏光面を有する光線L2は偏向を受けて結
像する。従って、紙面に沿った偏光面を有する光線L1
と、紙面に垂直な偏光面を有する光線L2とは空間的に
異なる位置で結像する事になる。そこで第2レンズアレ
イ6光源側近傍に、前記いずれかの偏光面を有する光束
の結像している空間に1/2波長板5を配置する事によ
り、いずれか一方の偏光面を有する光束に揃える事が可
能となる。
On the other hand, the first lens array 4
Is spatially divided to form an image on the second lens array 6. The light ray L1 having a plane of polarization along the plane of the paper goes straight and forms an image,
The light beam L2 having a polarization plane perpendicular to the paper surface is deflected to form an image. Therefore, the light ray L1 having a plane of polarization along the paper surface
And the light beam L2 having a polarization plane perpendicular to the paper surface forms an image at a spatially different position. Therefore, by disposing the half-wave plate 5 in the space where the light beam having any one of the above-mentioned polarization planes is formed in the vicinity of the light source side of the second lens array 6, the light beam having any one of the polarization planes is obtained. It can be aligned.

【0034】ここでは光線L2に対して1/2波長板5
を用いている。従って、インテグレータ光学系Iから
は、全て紙面に対して平行な偏光面に揃えられた偏光
が、照明光として射出する事になる。尚、複屈折光学材
料は、例えば液晶材料を所定の方向に配向処理する事等
により得られる。また、紫外線等の照射を受けると硬化
する液晶材料が知られているので、そのような液晶材料
を用いて上記配向処理後に紫外線照射等を施すようにし
ても良い。
Here, a half-wave plate 5 for the light beam L2 is used.
Is used. Therefore, from the integrator optical system I, polarized light, all of which is aligned on a polarization plane parallel to the paper surface, is emitted as illumination light. The birefringent optical material can be obtained, for example, by subjecting a liquid crystal material to an alignment treatment in a predetermined direction. In addition, since a liquid crystal material that cures when irradiated with ultraviolet light or the like is known, ultraviolet light irradiation or the like may be performed after the above-described alignment treatment using such a liquid crystal material.

【0035】続いて、同図(a)に戻って説明すると、
第2レンズアレイ6とその直後の重ね合わせレンズ8に
より、表示パネル16に、第1レンズアレイ4の各セル
の像が重なり合うようにしている。そして、重ね合わせ
レンズ8の直後の照明光学系13により、表示パネル1
6をテレセントリック照明する。ここで、図1でも示し
たように、表示パネル16の直前には、複屈折材料によ
り構成される複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ1
5aが配置されている。
Next, returning to FIG.
The image of each cell of the first lens array 4 is overlapped on the display panel 16 by the second lens array 6 and the superimposing lens 8 immediately after the second lens array 6. Then, the display panel 1 is provided by the illumination optical system 13 immediately after the superimposing lens 8.
6 is telecentrically illuminated. Here, as shown in FIG. 1, immediately before the display panel 16, the birefringent micro-cylinder lens array 1 made of a birefringent material is used.
5a is arranged.

【0036】そして、上記ダイクロイックミラーと第
1,第2レンズアレイによってRGBに色分解された光
9は、照明光学系13及びTIRプリズム22を経て、
この複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15aの各
マイクロシリンダーレンズ15aaによって、各色毎に
表示パネル16の数個の画素16bをそれぞれ照明す
る。尚、マイクロシリンダーレンズ15aaの代わりに
回折レンズとしても良い。同図の複屈折マイクロシリン
ダーレンズアレイ15a及び表示パネル16の左右は、
図示を省略している。尚、これらの間には1/4波長板
10が配置されているが、これについては後述する。
The light 9 separated into RGB by the dichroic mirror and the first and second lens arrays passes through the illumination optical system 13 and the TIR prism 22, and
Each pixel 16b of the display panel 16 is illuminated for each color by each microcylinder lens 15aa of the birefringent microcylinder lens array 15a. Incidentally, a diffraction lens may be used instead of the micro cylinder lens 15aa. The left and right sides of the birefringent microcylinder lens array 15a and the display panel 16 in FIG.
Illustration is omitted. The quarter-wave plate 10 is arranged between them, which will be described later.

【0037】本実施形態では、複屈折マイクロシリンダ
ーレンズアレイ15aと表示パネル16との間隔が2m
m〜3mmとなっており、表示パネル16のDMDの画
素16bを保護する保護ガラス16aの外側に、複屈折
マイクロシリンダーレンズアレイ15aを配置するスペ
ースが充分ある。また、図2(a)においては、1色当
たり4画素を照明する構成となっているが、実際には、
保護ガラス16aの厚さが2mm程度であれば、1色当
たり6〜10画素を照明する構成とし、複屈折マイクロ
シリンダーレンズアレイ15aの配置スペースを確保す
る必要がある。
In the present embodiment, the distance between the birefringent microcylinder lens array 15a and the display panel 16 is 2 m.
m to 3 mm, and there is sufficient space for disposing the birefringent microcylinder lens array 15a outside the protective glass 16a that protects the DMD pixels 16b of the display panel 16. In FIG. 2A, four pixels are illuminated per color.
When the thickness of the protective glass 16a is about 2 mm, it is necessary to illuminate 6 to 10 pixels per color, and it is necessary to secure an arrangement space for the birefringent microcylinder lens array 15a.

【0038】このようにして、マイクロシリンダーレン
ズアレイをDMD素子面から2〜3mm離す事で、数画
素毎にRGB各色の領域となる照明を行うが、本実施形
態では、更に複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ1
5aを、同図或いは図1の矢印Awで示すように、その
表面に沿って1フレーム内に微細ピッチで或いは連続的
に駆動し、画素上の照明光を移動している。そして、こ
れに連動した画素表示を行う事で、全画面において良好
なカラー表示を行う事ができる。詳しくは後述する。こ
の場合、図1に示すように、複屈折マイクロシリンダー
レンズアレイ15aの代わりに、照明光学系13の一部
のレンズを矢印Bwで示すように光軸Laに垂直に駆動
するか、照明光学系13内にミラーを設けてこれを回転
駆動する等の構成としても良い。
In this manner, the microcylinder lens array is separated from the surface of the DMD element by 2 to 3 mm to illuminate the area of each color of RGB every several pixels. In this embodiment, the birefringent microcylinder lens is further provided. Array 1
As shown by the arrow Aw in FIG. 1 or FIG. 1, 5a is driven at a fine pitch or continuously in one frame along the surface to move the illumination light on the pixel. By performing pixel display in conjunction with this, it is possible to perform good color display on the entire screen. Details will be described later. In this case, as shown in FIG. 1, instead of the birefringent microcylinder lens array 15a, a part of the lenses of the illumination optical system 13 is driven perpendicular to the optical axis La as shown by an arrow Bw, or A configuration may be adopted in which a mirror is provided inside 13 and this is driven to rotate.

【0039】図3は、複屈折マイクロシリンダーレンズ
アレイの材料構成を示す模式図である。本実施形態で
は、表示パネル16として反射型表示パネルであるDM
Dを用いているので、この場合、表示パネル16直前の
複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15a(断面が
レンズ形のレンチキュラータイプ)には、表示パネル1
6へ入射する光9(照明光,実線で示す)と表示パネル
16の各画素16bから反射した光21(投影光,二点
鎖線で示す)との両方が通過する事となる。表示パネル
16へ入射する光9は、前述のように作用するが、反射
した光21は、このままでは複屈折マイクロシリンダー
レンズアレイ15aにより光線が乱され、画質が劣化す
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a material configuration of a birefringent microcylinder lens array. In the present embodiment, the display panel 16 is a reflective display panel DM.
In this case, the birefringent microcylinder lens array 15a (a lenticular type having a lens-shaped cross section) is provided with the display panel 1 in this case.
Both the light 9 (illumination light, indicated by a solid line) incident on 6 and the light 21 (projection light, indicated by a two-dot chain line) reflected from each pixel 16b of the display panel 16 pass through. The light 9 entering the display panel 16 acts as described above, but the reflected light 21 is disturbed by the birefringent microcylinder lens array 15a as it is, and the image quality deteriorates.

【0040】これに対処するため、本実施形態では、複
屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15aを、等方性
の光学材料と複屈折特性を持つ光学材料とで構成し、さ
らに、複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15aと
表示パネル16との間に、1/4波長板10を配置して
いる。同図において、表示パネル16へ入射する光9
は、或特定の偏光面、例えば紙面に沿った偏光面を持
ち、表示パネル16で反射した光の内、映像の表示に有
効な光21は、偏光面が回転していて、例えば紙面に垂
直な偏光面を持つ。これは、これらの光が合わせて1/
4波長板10を往復通過する際に、1/2波長板として
の働きを受ける事によるものである。
In order to cope with this, in the present embodiment, the birefringent microcylinder lens array 15a is made of an isotropic optical material and an optical material having birefringent characteristics. The 波長 wavelength plate 10 is arranged between the display panel 15 a and the display panel 16. In the figure, light 9 incident on a display panel 16 is shown.
Has a certain plane of polarization, for example, a plane of polarization along the plane of the paper, and among the light reflected by the display panel 16, light 21 effective for displaying an image has a plane of polarization that is rotated, for example, perpendicular to the plane of the paper. With a strong polarization plane. This is because these lights combined 1 /
This is due to receiving the function as a half-wave plate when reciprocating through the four-wavelength plate 10.

【0041】そこで、複屈折マイクロシリンダーレンズ
アレイ15aを構成する、マイクロシリンダーレンズ1
5aaより上側にある等方性の光学材料の屈折率をNと
し、マイクロシリンダーレンズ15aaより下側にある
複屈折材料の、光9の偏光面に対する屈折率をNe、光
21の偏光面に対する屈折率をNoとする。このとき、
N=Noとする事により、複屈折マイクロシリンダーレ
ンズアレイ15aは、光9に対してはマイクロシリンダ
ーレンズアレイとして働き、光21に対しては単なる透
明平板となる。これにより、反射型表示パネルを用いて
も、光21の画質を劣化させる事がなくなる。
Therefore, the micro cylinder lens 1 constituting the birefringent micro cylinder lens array 15a
The refractive index of the isotropic optical material above 5aa is N, the refractive index of the birefringent material below the microcylinder lens 15aa with respect to the polarization plane of light 9 is Ne, and the refraction of light 21 with respect to the polarization plane is The rate is set to No. At this time,
By setting N = No, the birefringent microcylinder lens array 15a functions as a microcylinder lens array for the light 9 and becomes a mere transparent flat plate for the light 21. As a result, even if the reflective display panel is used, the image quality of the light 21 does not deteriorate.

【0042】ところで、このような複屈折マイクロシリ
ンダーレンズアレイを、TIRプリズム22と表示パネ
ル16との間に配置するのではなく、図1で示したコン
デンサーレンズ23とTIRプリズム22との間に、マ
イクロシリンダーレンズアレイとして配置する方法があ
る。これによれば、表示パネル16との距離が充分確保
できる上に、このマイクロシリンダーレンズアレイを照
明光のみが通過するだけとなり、図3で説明したよう
な、投影光が乱される問題が生じないようになるので、
インテグレータ光学系Iで偏光変換する必要がなくな
り、マイクロシリンダーレンズアレイにおける複屈折効
果も不要となる。このとき、マイクロシリンダーレンズ
アレイとDMDパネルが大きく離れるので、1色当たり
数十画素を照明する構成となる。
By the way, instead of disposing such a birefringent microcylinder lens array between the TIR prism 22 and the display panel 16, the birefringent microcylinder lens array is disposed between the condenser lens 23 and the TIR prism 22 shown in FIG. There is a method of disposing as a microcylinder lens array. According to this, a sufficient distance from the display panel 16 can be ensured, and only the illumination light passes through the micro-cylinder lens array, which causes a problem that the projection light is disturbed as described with reference to FIG. Will not be
The need for polarization conversion by the integrator optical system I is eliminated, and the birefringence effect in the microcylinder lens array is also eliminated. At this time, since the microcylinder lens array and the DMD panel are largely separated from each other, the configuration illuminates several tens of pixels per color.

【0043】図4,図5は、上述した画素上の照明光を
移動する事によりカラー表示を行う原理を説明する図で
ある。ここで、図4は、表示パネル上の位置と照明光と
の関係を示しており、横軸に位置、縦軸に照明光の強度
を取っている。また、図5(a)〜(c)は、各画素に
おける時間と照明光との関係を示しており、横軸に時
間、縦軸に照明光の強度を取っている。そして、同図
(d)は、マイクロシリンダーレンズアレイの移動の様
子を示しており、横軸に時間、縦軸にマイクロシリンダ
ーレンズアレイの移動量を取っている。これは、上述し
た照明光学系の移動量の場合もある。
FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the principle of performing color display by moving the above-mentioned illumination light on the pixel. Here, FIG. 4 shows the relationship between the position on the display panel and the illumination light, with the horizontal axis representing the position and the vertical axis representing the intensity of the illumination light. FIGS. 5A to 5C show the relationship between time and illumination light in each pixel, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents illumination light intensity. FIG. 6D shows the movement of the micro-cylinder lens array, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the movement amount of the micro-cylinder lens array. This may be the movement amount of the illumination optical system described above.

【0044】まず、図4において、上記表示パネル16
の各画素16bの内、或一つの画素を選択し、これに番
号1を付する。そして、ここから順に右側の画素へと1
つずつ整数番号を付して行く。ここで、上記複屈折マイ
クロシリンダーレンズアレイ15a(或いは照明光学系
13)を駆動する事により、各色の照明領域が、矢印C
wで示すように右側へと一斉に移動する。R,G,B各
色の照明領域は、それぞれ破線,実線,点線で示すよう
に、例えば楕円の上半分に近い形の強度分布を持つと仮
定している。尚、同図では1色の照明領域に対する画素
数は4となっているが、勿論これに限定されるものでは
ない。
First, referring to FIG.
, One of the pixels 16b is selected, and number 1 is assigned to it. Then, from here, 1 to the right pixel
The integer numbers are assigned one by one. Here, by driving the birefringent microcylinder lens array 15a (or the illumination optical system 13), the illumination area of each color is indicated by an arrow C.
Move all at once to the right as shown by w. It is assumed that the illumination area of each of the R, G, and B colors has an intensity distribution close to, for example, the upper half of the ellipse, as indicated by broken lines, solid lines, and dotted lines. Although the number of pixels for one color illumination area is four in the figure, it is of course not limited to this.

【0045】今、番号1の画素に注目すると、図5
(a)に示すように、ここで白表示を行うときは、実線
Tで示すようにON表示時間を連続的なものとし、R,
G,B全ての色を表示すれば良い。次に、番号7の画素
に注目すると、同図(b)に示すように、ここで中程度
の明るさの青紫表示を行うときは、実線T1,T2で示
すように、それぞれRの照明領域の周辺部(強度が弱
い),Bの照明領域の中央部(強度が強い)により照明
されるときにおいて、それぞれ短時間及び長時間ON表
示すれば良い。
Now, focusing on the pixel of number 1, FIG.
As shown in (a), when displaying white here, the ON display time is made continuous as shown by the solid line T, and R,
All the colors of G and B should be displayed. Next, paying attention to the pixel of No. 7, as shown in FIG. 7B, when displaying a blue-violet display of medium brightness here, as shown by solid lines T1 and T2, the R illumination areas are respectively shown. When the illumination is performed by the peripheral portion (low intensity) and the central portion (high intensity) of the illumination area of B, ON display may be performed for a short time and a long time, respectively.

【0046】さらに、番号10の画素に注目すると、同
図(c)に示すように、ここで中程度の明るさの緑表示
を行うときは、実線T3で示すように、Gの照明領域の
周辺から中心にかけて照明される時間だけON表示すれ
ば良い。以上のようにして、各色の照明領域に対応する
表示時間を分割し、その分割された時間を組み合わせる
事により、各画素における色合いと階調表現を行う。こ
こでは表示時間を4分割した例を挙げているが、これに
限定されるわけでは勿論無く、更に細かく分割する事に
より、より微妙な表示を行う事ができる。
Further, paying attention to the pixel of No. 10, as shown in FIG. 9C, when green display of medium brightness is performed here, as shown by a solid line T3, the G illumination area It is sufficient to display ON only during the period of illumination from the periphery to the center. As described above, the display time corresponding to the illumination area of each color is divided, and by combining the divided times, the hue and the gradation expression in each pixel are performed. Here, an example is shown in which the display time is divided into four, but the display time is not limited to this, and more subtle display can be performed by further dividing the display time.

【0047】ちなみに、いわゆるフルカラー表示を行う
場合は、255階調の表示が必要である。従来は、表示
の階調を表現するには、一様な照明光の間にONにする
時間を255段階でデジタル制御していた。しかし、本
実施形態のように、照明領域内で強度分布が変化する場
合は、各色の照明領域に対応する表示時間を255分割
までする必要はなく、比較的粗く分割された表示時間を
組み合わせる事で、同レベルのフルカラー表示を行う事
が可能である。
Incidentally, when performing a so-called full-color display, a display of 255 gradations is necessary. Conventionally, in order to express the gradation of display, the ON time during uniform illumination light is digitally controlled in 255 steps. However, when the intensity distribution changes in the illumination area as in the present embodiment, it is not necessary to reduce the display time corresponding to the illumination area of each color to 255 divisions, and the display times relatively coarsely divided may be combined. Thus, full-color display at the same level can be performed.

【0048】最後に、同図(d)に示すように、本例で
は複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15aを、矢
印Dwで示す1フレームの時間を一周期として、微小ピ
ッチで或いは連続的に駆動するが、その中には、元の位
置に戻すための、矢印Ewで示すブランク時間が必要で
あり、その間だけは表示は行わない構成となっている。
尚、これまで説明した画素上の照明光を移動する事によ
りカラー表示を行う構成は、表示パネルに必ずしもDM
Dを使用する必要はなく、例えば強誘電液晶等のON,
OFF切換の応答性の良い素子を使用しても良い。
Finally, as shown in FIG. 4D, in this example, the birefringent microcylinder lens array 15a is driven at a fine pitch or continuously with one frame time indicated by arrow Dw as one cycle. However, a blank time indicated by an arrow Ew for returning to the original position is required therein, and the display is not performed only during the blank time.
Note that the configuration for performing color display by moving the illumination light on the pixel described above is not necessarily a DM panel.
It is not necessary to use D, for example, ON,
An element having good responsiveness of OFF switching may be used.

【0049】図6は、本発明の第2の実施形態の表示光
学装置を模式的に示す構成図である。各部の配置は本来
3次元的なものであるが、理解を助けるために、平面状
に記載している。本実施形態は、上記図1で示した第1
の実施形態の構成とほぼ同じであるが、ここでは複屈折
マイクロシリンダーレンズアレイを駆動するのではな
く、投影光学系24を構成する投影レンズ24aを矢印
Fwで示すように光軸Lbに垂直に、1フレーム内に1
画素ピッチで(或いは連続的に)駆動し、スクリーン2
0上の投影光を1画素単位で移動している。そして、こ
れに連動した画素表示を行う事で、全画面において良好
なカラー表示を行う事ができる。
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a display optical device according to a second embodiment of the present invention. Although the arrangement of each part is originally three-dimensional, it is described in a planar shape to facilitate understanding. This embodiment is the first embodiment shown in FIG.
However, here, instead of driving the birefringent micro-cylinder lens array, the projection lens 24a constituting the projection optical system 24 is perpendicular to the optical axis Lb as shown by an arrow Fw. , One in one frame
Driving at the pixel pitch (or continuously), the screen 2
The projection light on 0 is moved in units of one pixel. By performing pixel display in conjunction with this, it is possible to perform good color display on the entire screen.

【0050】図7,図8は、上述したスクリーン上の投
影光を移動する事によりカラー表示を行う原理を説明す
る図である。ここで、図7は、スクリーン上の位置と投
影光との関係を経時変化を踏まえて示しており、横軸に
位置、縦軸に時間を取っている。また、図8(a)〜
(c)は、各画素に対応したスクリーン上の位置におけ
る時間と投影光との関係を示しており、横軸に時間、縦
軸に投影光の強度を取っている。そして、同図(d)
は、投影レンズの移動の様子を示しており、横軸に時
間、縦軸に投影レンズの移動量を取っている。
FIGS. 7 and 8 are diagrams for explaining the principle of performing color display by moving the above-described projection light on the screen. Here, FIG. 7 shows the relationship between the position on the screen and the projection light based on the change over time, with the horizontal axis representing the position and the vertical axis representing the time. In addition, FIG.
(C) shows the relationship between time and projection light at a position on the screen corresponding to each pixel, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the intensity of projection light. Then, FIG.
Shows the state of movement of the projection lens, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the movement amount of the projection lens.

【0051】まず、図7において、上記表示パネル16
の各画素に対応したスクリーン20上に投影された画素
の内、或一つの画素を選択し、これに番号1を付する。
そして、ここから順に右側の画素へと1つずつ整数番号
を付して行く。尚、説明の便宜上、付する番号は1から
14までとする。このとき、各色の照明領域は、同図に
それぞれ点線,破線,実線で示すように、B,R,Gの
順に4画素ずつに対応しているものとする。勿論これに
限定されるものではない。ここで、上記投影レンズ24
aを駆動する事により、各色の照明領域及びそれに対応
する画素が、同図(a)〜(c)で示すように、スクリ
ーン上で右側へと1画素ずつ移動する。実際は更に続い
て移動して行く。
First, referring to FIG.
One of the pixels projected on the screen 20 corresponding to each pixel is selected, and number 1 is assigned to this pixel.
Then, the integer numbers are assigned one by one to the right pixel in order from here. For convenience of explanation, the numbers to be assigned are from 1 to 14. At this time, it is assumed that the illumination areas of each color correspond to four pixels in the order of B, R, and G, as indicated by the dotted line, the broken line, and the solid line in FIG. Of course, it is not limited to this. Here, the projection lens 24
By driving a, the illumination area of each color and the pixels corresponding thereto move one pixel at a time to the right on the screen, as shown in FIGS. In fact, it moves further.

【0052】図8においては、B,R,G各色の照明領
域は、それぞれ点線,破線,実線で示すように、例えば
楕円の上半分に近い形の強度分布を持つと仮定してい
る。今、図7に示すスクリーン上の位置aに注目する
と、図8(a)に示すように、ここで白表示を行うとき
は、各画素を実線で示すように、全ての画素をONと
し、B,R,G全ての色を表示すれば良い。
In FIG. 8, it is assumed that the illumination area of each color of B, R, and G has an intensity distribution in a shape close to, for example, the upper half of an ellipse as shown by a dotted line, a broken line, and a solid line, respectively. Now, paying attention to the position a on the screen shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8A, when performing white display here, all the pixels are turned ON as indicated by solid lines, All the colors of B, R, and G may be displayed.

【0053】次に、図7に示すスクリーン上の位置bに
注目すると、図8(b)に示すように、ここで中程度の
明るさの青紫表示を行うときは、該当する画素を実線で
示すように、それぞれRの照明領域の周辺部(強度が弱
い)における例えば番号8の画素、並びにBの照明領域
の中央部(強度が強い)における番号2及び3の画素を
ONとする。そして、その他の画素を破線で示すように
OFFとすれば良い。
Next, paying attention to the position b on the screen shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8 (b), when a medium-brightness blue-violet display is performed, the corresponding pixel is indicated by a solid line. As shown, for example, the pixel of No. 8 in the peripheral portion (low intensity) of the R illumination region and the pixels of No. 2 and 3 in the central portion (high intensity) of the B illumination region are turned ON. The other pixels may be turned off as shown by the broken lines.

【0054】さらに、図7に示すスクリーン上の位置c
に注目すると、同図(c)に示すように、ここで中程度
の明るさの緑表示を行うときは、該当する画素を実線で
示すように、Gの照明領域の周辺から中心にかけての、
例えば番号11及び12の画素をONとする。そして、
その他の画素を破線で示すようにOFFとすれば良い。
以上のようにして、各色の照明領域に対応する各画素を
組み合わせる事により、スクリーン上の各位置における
色合いと階調表現を行う。ここでは画素の大きさに基づ
いて表示時間の分割が決まるが、各画素のON時間を更
に細かく刻む事により、より微妙な表示を行う事ができ
る。即ち、各画素の時間分割と各照明領域の画素数との
積で階調表示する。
Further, position c on the screen shown in FIG.
Note that, when green display of medium brightness is performed here, as shown in FIG. 11C, the corresponding pixel is indicated by a solid line from the periphery to the center of the G illumination area.
For example, the pixels of numbers 11 and 12 are turned ON. And
The other pixels may be turned off as shown by the broken lines.
As described above, by combining each pixel corresponding to the illumination area of each color, the color tone and the gradation expression at each position on the screen are performed. Here, the division of the display time is determined based on the size of the pixel. However, by further finely dividing the ON time of each pixel, a more delicate display can be performed. That is, gradation display is performed by the product of the time division of each pixel and the number of pixels in each illumination area.

【0055】最後に、図8(d)に示すように、本例で
は投影レンズ24aを、矢印Dwで示す1フレームの時
間を一周期として、1画素ピッチで(或いは連続的に)
駆動するが、ここでは1フレームの中間時点で逆方向に
駆動して、最後に元に戻る構成とする事により、ブラン
ク時間を不要としている。但し、この駆動方法に限定さ
れるわけではなく、上記図5(d)で示した方法を使用
しても良いし、上記第1の実施形態で照明光を移動する
構成において、図8(d)で示した方法を使用しても良
い。尚、これまで説明したスクリーン上の投影光を移動
する事によりカラー表示を行う構成は、表示パネルに必
ずしもDMDを使用する必要はなく、例えば強誘電液晶
等のON,OFF切換の応答性の良い素子を使用しても
良い。
Finally, as shown in FIG. 8D, in this example, the projection lens 24a is moved at one pixel pitch (or continuously) with one frame time indicated by the arrow Dw as one cycle.
In this case, the driving is performed in the reverse direction at the intermediate point of one frame, and the driving is finally returned to the original state, so that the blank time is not required. However, the present invention is not limited to this driving method, and the method shown in FIG. 5D may be used. In the configuration in which the illumination light is moved in the first embodiment, FIG. ) May be used. In the above-described configuration for performing color display by moving the projection light on the screen, it is not always necessary to use the DMD for the display panel, and for example, good response of ON / OFF switching of a ferroelectric liquid crystal or the like is achieved. An element may be used.

【0056】以下に説明する図9〜図11は、TIRプ
リズム付近の構成を模式的に示す斜視図である。尚、表
示パネル16の所定の短辺をc、長辺をdとしている。
まず、図9は、従来の構成を示している。同図に示すよ
うに、ここでは図示しない上記インテグレータIより、
表示パネル16の短辺cに対するアジマス角45度で、
光軸Laに沿ってTIRプリズム22に到達した照明光
としての光9は、プリズム22bの入射面22baに入
射する。そして、全反射面22bbで反射され、入射出
面22bcより射出し、表示パネル16に向かう。その
直前には、複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15
aが配置されている。尚、アジマス角の基準は長辺とし
ても良い。
FIGS. 9 to 11 described below are perspective views schematically showing the configuration near the TIR prism. Note that a predetermined short side of the display panel 16 is c and a long side is d.
First, FIG. 9 shows a conventional configuration. As shown in the figure, from the integrator I not shown here,
At an azimuth angle of 45 degrees with respect to the short side c of the display panel 16,
Light 9 as illumination light that has reached the TIR prism 22 along the optical axis La is incident on the incident surface 22ba of the prism 22b. Then, the light is reflected by the total reflection surface 22bb, exits from the entrance / exit surface 22bc, and travels toward the display panel 16. Immediately before that, the birefringent microcylinder lens array 15
a is arranged. The azimuth angle may be based on the long side.

【0057】表示パネル16のONの状態の各画素16
bからの反射光(ONの反射光)は、複屈折マイクロシ
リンダーレンズアレイ15aを経て、入射出面22bc
に入射してプリズム22bに戻り、全反射面22bbを
透過する。更に入射面22aaに入射して、プリズム2
2aを透過し、射出面22abより投影光である光21
として、光軸Lbに沿って射出し、図示しない投影光学
系に到る。一方、表示パネル16のOFFの状態の各画
素16bからの反射光(OFFの反射光)は、ONの反
射光と同様にしてプリズムを透過するが、最終的に光軸
Lcに沿って投影光学系から外れた方向へと射出する。
Each pixel 16 in the ON state of the display panel 16
b (ON reflected light) passes through the birefringent microcylinder lens array 15a, and enters the entrance / exit surface 22bc.
And returns to the prism 22b, and transmits through the total reflection surface 22bb. Further, the light enters the incident surface 22aa and the prism 2
2a, the light 21 being the projection light from the exit surface 22ab
Then, the light is emitted along the optical axis Lb to reach a projection optical system (not shown). On the other hand, the reflected light (OFF reflected light) from each of the pixels 16b in the OFF state of the display panel 16 passes through the prism in the same manner as the ON reflected light, but finally the projection optics along the optical axis Lc. Injects in a direction away from the system.

【0058】次に、図10は、第1の実施形態における
構成を示している。同図に示すように、ここでは図示し
ない上記インテグレータIより、表示パネル16の短辺
cに対するアジマス角略0度で、光軸Laに沿ってTI
Rプリズム22に到達した照明光としての光9は、プリ
ズム22bの入射面22baに入射する。そして、全反
射面22bbで反射され、入射出面22bcより射出
し、表示パネル16に向かう。以下、図9における説明
と同様である。
Next, FIG. 10 shows a configuration in the first embodiment. As shown in the drawing, the integrator I (not shown) sets the TI along the optical axis La at an azimuth angle of approximately 0 degrees with respect to the short side c of the display panel 16.
The light 9 as illumination light that has reached the R prism 22 is incident on an incident surface 22ba of the prism 22b. Then, the light is reflected by the total reflection surface 22bb, exits from the entrance / exit surface 22bc, and travels toward the display panel 16. Hereinafter, the description is the same as that in FIG.

【0059】さらに、図11は、第2の実施形態におけ
る構成を示している。同図に示すように、ここでは図示
しない上記インテグレータIより、表示パネル16の短
辺cに対するアジマス角約148度で、光軸Laに沿っ
てTIRプリズム22に到達した照明光としての光9
は、プリズム22bの入射面22baに入射する。そし
て、全反射面22bbで反射され、入射出面22bcよ
り射出し、表示パネル16に向かう。その直前には、複
屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15aが配置され
ている。
FIG. 11 shows the configuration of the second embodiment. As shown in the figure, the integrator I (not shown) emits light 9 as illumination light reaching the TIR prism 22 along the optical axis La at an azimuth angle of about 148 degrees with respect to the short side c of the display panel 16.
Is incident on the incident surface 22ba of the prism 22b. Then, the light is reflected by the total reflection surface 22bb, exits from the entrance / exit surface 22bc, and travels toward the display panel 16. Immediately before that, a birefringent microcylinder lens array 15a is arranged.

【0060】表示パネル16のONの状態の各画素16
bからの反射光(ONの反射光)は、複屈折マイクロシ
リンダーレンズアレイ15aを経て、入射出面22bc
に入射してプリズム22bに戻り、全反射面22bbを
透過する。更に入射面22aaに入射して、プリズム2
2aを透過し、射出面22abより投影光である光21
として、光軸Lbに沿って射出し、図示しない投影光学
系に到る。一方、表示パネル16のOFFの状態の各画
素16bからの反射光(OFFの反射光)は、ONの反
射光と同様にしてプリズム22bに戻るが、全反射面2
2bbで反射され、最終的に光軸Ldに沿って照明側へ
と戻される。
Each pixel 16 in the ON state of the display panel 16
b (ON reflected light) passes through the birefringent microcylinder lens array 15a, and enters the entrance / exit surface 22bc.
And returns to the prism 22b, and transmits through the total reflection surface 22bb. Further, the light enters the incident surface 22aa and the prism 2
2a, the light 21 being the projection light from the exit surface 22ab
Then, the light is emitted along the optical axis Lb to reach a projection optical system (not shown). On the other hand, the reflected light (OFF reflected light) from each pixel 16b in the OFF state of the display panel 16 returns to the prism 22b in the same manner as the ON reflected light.
The light is reflected by 2bb and finally returned to the illumination side along the optical axis Ld.

【0061】このような構成とするのは、以下の理由に
よる。即ち、DMDにおいては、照明光はOFFの状態
のマイクロミラーにより、投影光学系から外れた方向に
反射されるが、実際にはこのOFFの光もTIRプリズ
ムを透過するので、その一部の光が投影光学系に到達
し、スクリーンにフレアとして現れる。
The reason for such a configuration is as follows. That is, in the DMD, the illumination light is reflected by the micromirror in the OFF state in a direction away from the projection optical system. However, since the OFF light actually passes through the TIR prism, a part of the light is Reaches the projection optics and appears as flare on the screen.

【0062】具体的に説明すると、図1と同様にしてT
IRプリズム付近の構成を模式的に示す図12におい
て、照明光としての光9は、プリズム22bに対して、
光軸Laに沿って、直前のコンデンサーレンズ23を経
て、入射面22baに入射する。そして、全反射面22
bbに臨界角を超える入射角で入射する事によって、光
9はその殆どが反射され、入射出面22bcより射出
し、表示パネル16に向かう。その直前には、所定の偏
光に対してマイクロレンズ効果をもたらす複屈折マイク
ロシリンダーレンズアレイ15aが配置されている。
More specifically, as shown in FIG.
In FIG. 12 schematically showing the configuration near the IR prism, light 9 as illumination light is applied to a prism 22b.
Along the optical axis La, the light enters the incident surface 22ba via the condenser lens 23 immediately before. And the total reflection surface 22
When the light 9 is incident on bb at an incident angle exceeding the critical angle, most of the light 9 is reflected, exits from the entrance / exit surface 22bc, and travels toward the display panel 16. Immediately before that, a birefringent microcylinder lens array 15a that brings a microlens effect to predetermined polarized light is arranged.

【0063】表示パネル16はDMDで構成されてお
り、ここに照明された光9を、画素毎に表示情報に応じ
てONの状態のマイクロミラー或いはOFFの状態のマ
イクロミラーで反射する。このとき、ONの反射光は、
複屈折マイクロシリンダーレンズアレイ15aを経て、
入射出面22bcに入射してプリズム22bに戻る。そ
して、全反射面22bbに臨界角以内の入射角で入射し
てここを透過し、更に入射面22aaに入射して、プリ
ズム22aを透過して射出面22abより射出し、光軸
Lbに沿って投影光である光21として投影光学系24
に到る。この投影光学系24により、表示パネル16の
表示情報が図示しないスクリーンに投影される。
The display panel 16 is formed of a DMD, and reflects the light 9 illuminated by a micromirror in an ON state or a micromirror in an OFF state according to display information for each pixel. At this time, the reflected light of ON is
Via the birefringent microcylinder lens array 15a,
The light enters the entrance / exit surface 22bc and returns to the prism 22b. Then, the light enters the total reflection surface 22bb at an incident angle within the critical angle and transmits therethrough, further enters the incident surface 22aa, transmits through the prism 22a, exits from the exit surface 22ab, and travels along the optical axis Lb. Projection optical system 24 as light 21 which is projection light
To reach. The projection optical system 24 projects display information on the display panel 16 onto a screen (not shown).

【0064】一方、OFFの反射光は、プリズム22
b,22aを透過しても、最終的に投影光学系24に到
らない方向へと光軸Lcに沿って射出するが、その一部
の光が投影光学系24の特にコバの部分に到達し、スク
リーンにフレアとして現れてしまう。これを防止するた
めに、図11のような、OFFの反射光を完全に遮断す
る構成が取られる。
On the other hand, the OFF reflected light is
b and 22a, the light exits along the optical axis Lc in a direction that does not finally reach the projection optical system 24, but a part of the light reaches the projection optical system 24, particularly the edge portion. Then, it appears as a flare on the screen. In order to prevent this, a configuration as shown in FIG. 11 that completely blocks the OFF reflected light is employed.

【0065】以下に説明する図13〜図15は、照明光
と投影光の角度関係を示す図であり、それぞれ上記図9
〜図11の構成に対応している。各図においては、表示
パネル16を基準とした、これに対する照明光の入射角
及び投影光の反射角を、その角度に比例する半径の同心
円で示している。また、表示パネル16の短辺c方向を
同心円の中心Oを通る横軸で示して、この右方向をアジ
マス角0度とし、長辺d方向を同じく同心円の中心Oを
通る縦軸で示して、この上方向をアジマス角90度とし
ている。
FIGS. 13 to 15 to be described below are diagrams showing the angular relationship between the illumination light and the projection light.
11 corresponds to the configuration of FIG. In each drawing, the incident angle of the illumination light and the reflection angle of the projection light with respect to the display panel 16 are indicated by concentric circles having a radius proportional to the angle. Also, the short side c direction of the display panel 16 is indicated by a horizontal axis passing through the center O of the concentric circle, the right direction is set to 0 degree azimuth angle, and the long side d direction is indicated by a vertical axis passing through the center O of the concentric circle. The upward direction is an azimuth angle of 90 degrees.

【0066】また、図中の破線による丸51は、TIR
プリズム22へ入射する照明光の光束の角度範囲を示
し、点線による丸52は、表示パネル16へ入射する照
明光の光束の角度範囲を示している。そして、実線によ
る丸53は、表示パネル16から射出するONの反射光
(投影光)の光束の角度範囲を示し、一点鎖線による丸
54は、表示パネル16から射出するOFFの反射光の
光束の角度範囲を示している。各丸は、Fナンバーが3
の場合の光束範囲を示している。さらに、実線による弧
55は、TIRプリズムの全反射面で反射或いは透過す
る角度範囲の境界を示しており、斜線で示す側が透過領
域である。
A circle 51 indicated by a broken line in FIG.
The angular range of the luminous flux of the illumination light incident on the prism 22 is shown, and a circle 52 indicated by a dotted line indicates the angular range of the luminous flux of the illumination light incident on the display panel 16. A circle 53 indicated by a solid line indicates an angle range of a light beam of ON reflected light (projection light) emitted from the display panel 16, and a circle 54 indicated by a dashed line indicates a light beam of an OFF reflected light emitted from the display panel 16. The angle range is shown. Each circle has an F-number of 3.
3 shows the luminous flux range. Further, an arc 55 indicated by a solid line indicates a boundary of an angle range in which the light is reflected or transmitted by the total reflection surface of the TIR prism, and a side indicated by oblique lines is a transmission area.

【0067】まず、図13は、上記従来の構成における
照明光と投影光の角度範囲を示している。同図におい
て、丸51で示すTIRプリズム22へ入射する照明光
のアジマス角は45度、表示パネル16に対する入射角
は約105度となっている。また、丸52で示す表示パ
ネル16へ入射する照明光のアジマス角は45度、入射
角は20度となっている。そして、丸53で示す表示パ
ネル16から射出するONの反射光(投影光)の反射角
は0度となっている。さらに、丸54で示す表示パネル
16から射出するOFFの反射光のアジマス角は225
度、反射角は40度となっている。
First, FIG. 13 shows an angle range between the illumination light and the projection light in the above-mentioned conventional configuration. In the figure, the azimuth angle of the illumination light incident on the TIR prism 22 indicated by a circle 51 is 45 degrees, and the incident angle on the display panel 16 is about 105 degrees. The azimuth angle of the illumination light incident on the display panel 16 indicated by the circle 52 is 45 degrees, and the incident angle is 20 degrees. The reflection angle of the ON reflected light (projection light) emitted from the display panel 16 indicated by the circle 53 is 0 degree. Further, the azimuth angle of the OFF reflected light emitted from the display panel 16 indicated by the circle 54 is 225.
The degree and the reflection angle are 40 degrees.

【0068】また、弧55で示すTIRプリズム22の
アジマス角は45度、全反射面の表示パネル16に対す
る傾きは30.5度である。同図に示すように、従来の
構成では、丸52で示す表示パネル16へ入射する照明
光と、丸53で示す表示パネル16から射出するONの
反射光(投影光)とが密接しており、弧55で示すTI
Rプリズム22によって辛うじて分離されている状態で
あるので、ここではFナンバーの小さい、明るいレンズ
を用いる事はできない。
The azimuth angle of the TIR prism 22 indicated by the arc 55 is 45 degrees, and the inclination of the total reflection surface with respect to the display panel 16 is 30.5 degrees. As shown in the figure, in the conventional configuration, the illumination light incident on the display panel 16 indicated by a circle 52 and the ON reflected light (projection light) emitted from the display panel 16 indicated by a circle 53 are in close contact. , TI indicated by arc 55
Since it is barely separated by the R prism 22, a bright lens with a small F number cannot be used here.

【0069】次に、図14は、上記第1の実施形態の構
成における照明光と投影光の角度範囲を示している。同
図において、丸51で示すTIRプリズム22へ入射す
る照明光のアジマス角は0度、表示パネル16に対する
入射角は100度足らずとなっている。また、丸52で
示す表示パネル16へ入射する照明光のアジマス角は約
30度、入射角は30度足らずとなっている。そして、
丸53で示す表示パネル16から射出するONの反射光
(投影光)のアジマス角は180度、反射角は約10度
となっている。さらに、丸54で示す表示パネル16か
ら射出するOFFの反射光のアジマス角は210度余
り、反射角は45度余りとなっている。
FIG. 14 shows an angle range between the illumination light and the projection light in the configuration of the first embodiment. In the figure, the azimuth angle of the illumination light incident on the TIR prism 22 indicated by a circle 51 is 0 degree, and the incident angle on the display panel 16 is less than 100 degrees. The azimuth angle of the illumination light incident on the display panel 16 indicated by the circle 52 is about 30 degrees, and the incident angle is less than 30 degrees. And
The azimuth angle of the ON reflected light (projection light) emitted from the display panel 16 indicated by the circle 53 is 180 degrees, and the reflection angle is about 10 degrees. Further, the azimuth angle of the OFF reflected light emitted from the display panel 16 indicated by the circle 54 is more than 210 degrees, and the reflection angle is more than 45 degrees.

【0070】また、弧55で示すTIRプリズム22の
アジマス角は−12度、全反射面の表示パネル16に対
する傾きは34度である。同図に示すように、第1の実
施形態では、丸52で示す表示パネル16へ入射する照
明光と、丸53で示す表示パネル16から射出するON
の反射光(投影光)は、それぞれF3の範囲に対して余
裕があり、ここではFナンバーの小さい、更に明るいレ
ンズを用いる事ができる。また、TIRプリズム22へ
入射する照明光は、表示パネル16の短辺cに沿った方
向から入射させるため、TIRプリズム22を薄く構成
する事ができ、また投影光学系24のレンズバックを短
くする事ができる。
The azimuth angle of the TIR prism 22 indicated by the arc 55 is -12 degrees, and the inclination of the total reflection surface with respect to the display panel 16 is 34 degrees. As shown in the figure, in the first embodiment, the illumination light incident on the display panel 16 indicated by a circle 52 and the ON light emitted from the display panel 16 indicated by a circle 53
Reflected light (projection light) has room for the range of F3, and a brighter lens with a small F number can be used here. In addition, since the illumination light incident on the TIR prism 22 is incident from a direction along the short side c of the display panel 16, the TIR prism 22 can be configured to be thin, and the lens back of the projection optical system 24 can be shortened. Can do things.

【0071】このようにして、投影光を表示パネルの垂
直方向から若干短辺に沿った方向に傾け、更に非軸投影
光学系を用いる事で、Fナンバーを稼ぐ事ができる。ま
た、TIRプリズムの構成方法によって、照明光をほぼ
短辺方向と一致させる事により、TIRプリズムの小型
化が可能となり、照明光学系の構成が簡単となる。
In this manner, the F-number can be obtained by inclining the projection light in a direction slightly along the short side from the vertical direction of the display panel and further using the non-axis projection optical system. In addition, by making the illumination light substantially coincide with the direction of the short side by the configuration method of the TIR prism, the size of the TIR prism can be reduced, and the configuration of the illumination optical system can be simplified.

【0072】一般に、表示パネルの各画素を形成するD
MDのマイクロミラーの、(表示パネル短辺に対する)
アジマス角45度,傾き10度の構成に対し、表示パネ
ルへ入射する照明光がアジマス角15度〜40度,入射
角17度〜45度の範囲内にあると、TIRプリズムへ
入射する照明光が表示パネルの短辺に沿った方向(アジ
マス角0度)から照明されるように構成しても、Fナン
バー3以上の明るさを確保する事ができる。このときの
TIRプリズムのアジマス角は−11度〜−13度とす
る事により、TIRプリズムへ入射する照明光はアジマ
ス角は0度近傍となる。
In general, D which forms each pixel of the display panel
MD micromirror (for short side of display panel)
If the illuminating light incident on the display panel is within the range of 15 ° to 40 ° azimuth angle and 17 ° to 45 ° incident angle with respect to the configuration having an azimuth angle of 45 ° and a tilt of 10 °, the illuminating light incident on the TIR prism will be described. Is illuminated from the direction along the short side of the display panel (azimuth angle 0 °), it is possible to secure brightness of F number 3 or more. At this time, by setting the azimuth angle of the TIR prism to -11 degrees to -13 degrees, the illuminating light incident on the TIR prism has an azimuth angle near 0 degrees.

【0073】これに対し、表示パネルへ入射する照明光
がアジマス角40度以上,入射角17度以下のときは、
Fナンバー4程度しか確保する事ができない。また、ア
ジマス角15度以下,入射角45度以上のときは、表示
パネルから射出するONの反射光(投影光)の反射角が
30度以上となり、投影光学系に非軸光学系を用いたと
しても、収差補正が難しくなる。即ちここでは、投影光
学系は、表示パネル表面の法線方向に対し、3〜30度
の角度範囲内に主光線を持つような構成とすれば良い。
結論として、DMDのマイクロミラーのアジマス角をΦ
(マイクロミラーが回動する回動軸に垂直な面と表示パ
ネルの短辺との成す角)、ミラーの傾きをθとしたと
き、表示パネルへ入射する照明光のアジマス角は0.3
3Φ〜0.9Φ、入射角は1.7θ〜4.5θとすれば
良い。
On the other hand, when the illuminating light incident on the display panel has an azimuth angle of 40 degrees or more and an incident angle of 17 degrees or less,
Only about F number 4 can be secured. When the azimuth angle is 15 degrees or less and the incident angle is 45 degrees or more, the reflection angle of the ON reflected light (projection light) emitted from the display panel becomes 30 degrees or more, and a non-axial optical system is used as the projection optical system. However, aberration correction becomes difficult. That is, here, the projection optical system may be configured to have the principal ray within an angle range of 3 to 30 degrees with respect to the normal direction of the display panel surface.
In conclusion, the azimuth angle of the DMD micromirror is Φ
(Angle formed by the plane perpendicular to the rotation axis on which the micromirror rotates and the short side of the display panel) When the inclination of the mirror is θ, the azimuth angle of the illumination light incident on the display panel is 0.3.
3Φ to 0.9Φ, and the incident angle may be 1.7θ to 4.5θ.

【0074】最後に、図15は、上記第2の実施形態の
構成における照明光と投影光の角度範囲を示している。
同図において、丸51で示すTIRプリズム22へ入射
する照明光のアジマス角は約148度、表示パネル16
に対する入射角は90度足らずとなっている。また、丸
52で示す表示パネル16へ入射する照明光のアジマス
角は90度、入射角は15度足らずとなっている。そし
て、丸53で示す表示パネル16から射出するONの反
射光(投影光)のアジマス角は0度、反射角は15度足
らずとなっている。さらに、丸54で示す表示パネル1
6から射出するOFFの反射光のアジマス角は240度
余り、反射角は30度余りとなっている。
Finally, FIG. 15 shows an angle range between the illumination light and the projection light in the configuration of the second embodiment.
In the figure, the azimuth angle of the illumination light incident on the TIR prism 22 indicated by a circle 51 is about 148 degrees, and the display panel 16
Is less than 90 degrees. The azimuth angle of the illumination light incident on the display panel 16 indicated by the circle 52 is 90 degrees, and the incident angle is less than 15 degrees. The azimuth angle of the ON reflected light (projection light) emitted from the display panel 16 indicated by the circle 53 is 0 degree, and the reflection angle is less than 15 degrees. Further, the display panel 1 indicated by a circle 54
The azimuth angle of the OFF reflected light emitted from 6 is more than 240 degrees, and the reflection angle is more than 30 degrees.

【0075】また、弧55で示すTIRプリズム22の
アジマス角は155度、全反射面の表示パネル16に対
する傾きは43.5度である。同図に示すように、第2
の実施形態では、丸52で示す表示パネル16へ入射す
る照明光と、丸53で示す表示パネル16から射出する
ONの反射光(投影光)とが密接しており、弧55で示
すTIRプリズム22によって辛うじて分離されている
状態であるので、ここではFナンバーの小さい、明るい
レンズを用いる事はできない。また、TIRプリズム2
2へ入射する照明光は、表示パネル16の短辺cに沿っ
た方向から入射させる事ができないので、TIRプリズ
ムの小型化を図る事はできない。
The azimuth angle of the TIR prism 22 indicated by the arc 55 is 155 degrees, and the inclination of the total reflection surface with respect to the display panel 16 is 43.5 degrees. As shown in FIG.
In the embodiment, the illumination light incident on the display panel 16 indicated by a circle 52 and the ON reflected light (projection light) emitted from the display panel 16 indicated by a circle 53 are in close contact, and a TIR prism indicated by an arc 55 Since the lens is barely separated by 22, a bright lens with a small F-number cannot be used here. Also, TIR prism 2
2 cannot be made to enter from the direction along the short side c of the display panel 16, so that the size of the TIR prism cannot be reduced.

【0076】けれども本実施形態では、丸54で示す表
示パネル16から射出するOFFの反射光を、TIRプ
リズム22の全反射面の反射領域に持ってくる事ができ
るので、OFFの反射光をTIRプリズム22で全反射
させ、通過しないようにする事ができる。これにより、
OFFの反射光が投影光学系に到達する事がなくなり、
スクリーン上のフレアを防止する事ができる。結論とし
て、マイクロミラーのアジマス角をΦ、ミラーの傾きを
θとしたとき、表示パネルへ入射する照明光のアジマス
角は1.8Φ〜3Φ、入射角は1θ〜2θとすれば良
い。
In the present embodiment, however, the OFF reflected light emitted from the display panel 16 indicated by the circle 54 can be brought to the reflection area of the total reflection surface of the TIR prism 22. The light can be totally reflected by the prism 22 so as not to pass through. This allows
OFF reflected light does not reach the projection optical system,
Flare on the screen can be prevented. In conclusion, assuming that the azimuth angle of the micromirror is Φ and the inclination of the mirror is θ, the azimuth angle of the illumination light incident on the display panel is 1.8Φ to 3Φ and the incident angle is 1θ to 2θ.

【0077】ここで、アジマス角1.8Φ以下,入射角
1θ以下のときは、OFFの反射光をTIRプリズムで
全反射させる条件において、Fナンバー4より暗い値し
か確保する事ができない。また、アジマス角3Φ以上,
入射角2θ以上のときは、表示パネルから射出するON
の反射光(投影光)の反射角が30度以上となり、投影
光学系に非軸光学系を用いたとしても、収差補正が難し
くなる。即ちここでは、投影光学系は、表示パネル表面
の法線方向に対し、10〜30度の角度範囲内に主光線
を持つような構成とすれば良い。
Here, when the azimuth angle is 1.8Φ or less and the incident angle is 1θ or less, only a value darker than the F number 4 can be secured under the condition that the OFF reflected light is totally reflected by the TIR prism. In addition, azimuth angle 3Φ or more,
When the incident angle is 2θ or more, the light is emitted from the display panel.
The reflection angle of the reflected light (projection light) becomes 30 degrees or more, and it becomes difficult to correct aberration even if a non-axial optical system is used as the projection optical system. That is, here, the projection optical system may be configured to have the principal ray within an angle range of 10 to 30 degrees with respect to the normal direction of the display panel surface.

【0078】ところで、上記第1,第2の実施形態の如
く、1つのマイクロ(シリンダー)レンズのピッチが画
素ピッチより非常に大きい場合、電気的な制御上、マイ
クロレンズのピッチ=画素ピッチ×8の倍数とするのが
良い。デジタル処理においては8bitをデータ最小単
位として扱う事が多い。図2等より分かるように、マイ
クロレンズのピッチ毎に、同位相の照明がなされるの
で、この条件から外れると、デジタル制御が難しい。
When the pitch of one micro (cylinder) lens is much larger than the pixel pitch as in the first and second embodiments, the pitch of the micro lens = pixel pitch × 8 due to electrical control. It is better to be a multiple of. In digital processing, 8 bits are often handled as the minimum data unit. As can be seen from FIG. 2 and the like, since illumination in the same phase is performed for each pitch of the microlenses, digital control is difficult if the conditions are not satisfied.

【0079】図16は、本発明の第3の実施形態の表示
光学装置を模式的に示す構成図である。同図において、
1は光源であり、2は光源1を取り囲むように配置され
るリフレクターである。また、7はリフレクター2の光
の射出口2aを覆うように配置され、光源1及びリフレ
クター2からの光に含まれる紫外線及び赤外線をカット
するUVIRカットフィルターである。UVIRカット
フィルター7の後方(図の右方)には、順に複屈折回折
格子3、第1レンズアレイ4、少し離れて第2レンズア
レイ6、その直後に重ね合わせレンズ8が配置されてい
る。
FIG. 16 is a view schematically showing the configuration of a display optical device according to the third embodiment of the present invention. In the figure,
1 is a light source, and 2 is a reflector arranged so as to surround the light source 1. Reference numeral 7 denotes a UVIR cut filter that is disposed so as to cover the light emission port 2 a of the reflector 2 and that cuts ultraviolet light and infrared light included in the light from the light source 1 and the reflector 2. A birefringent diffraction grating 3, a first lens array 4, a second lens array 6 slightly apart, and a superimposing lens 8 immediately after the birefringent diffraction grating 3, a first lens array 4, are arranged behind the UVIR cut filter 7.

【0080】ここでは図示しないが、第1レンズアレイ
4は、格子状に組み合わされた各セルを有しており、第
2レンズアレイ6は、第1レンズアレイ4とは異なる方
向に区切った長方形の格子状に組み合わされた各セルを
有している。複屈折回折格子3は、第2レンズアレイ6
の各セルの長辺方向に、光源1及びリフレクター2から
の光9の偏光分離を行う。複屈折回折格子3、第1レン
ズアレイ4、第2レンズアレイ6を通じて偏光変換が行
われ、光源1及びリフレクター2からの光9は特定の偏
光に揃えられて出てくる。この構成を偏光変換装置と呼
ぶ。これらの詳細な関係については後述する。
Although not shown here, the first lens array 4 has cells combined in a lattice, and the second lens array 6 has a rectangular shape divided in a direction different from that of the first lens array 4. Have each cell combined in a lattice shape. The birefringent diffraction grating 3 includes a second lens array 6
The light 9 from the light source 1 and the reflector 2 is polarized and separated in the long side direction of each cell. Polarization conversion is performed through the birefringent diffraction grating 3, the first lens array 4, and the second lens array 6, and light 9 from the light source 1 and the reflector 2 emerges with specific polarization. This configuration is called a polarization conversion device. The detailed relationship between them will be described later.

【0081】また、第2レンズアレイ6とその直後の重
ね合わせレンズ8により、重ね合わせレンズ8の後述す
る焦点位置近傍に、第1レンズアレイ4の各セルの像が
重なり合うようにしている。尚、重ね合わせレンズ8
は、第2レンズアレイ6と一体に成形されていても良
い。また、複屈折回折格子3の代わりに、第1レンズア
レイ4と第2レンズアレイ6との間に複屈折プリズムア
レイ等を配置したものもある。以上の第1レンズアレイ
4から重ね合わせレンズ8までを、インテグレータ光学
系と呼び、光軸をLとする。この、重ね合わせレンズ8
の焦点位置に表示パネル16が配置されている。
The second lens array 6 and the superimposing lens 8 immediately after the second lens array 6 allow the images of the respective cells of the first lens array 4 to be superimposed near a focal position of the superimposing lens 8 described later. In addition, the superposition lens 8
May be formed integrally with the second lens array 6. Further, instead of the birefringent diffraction grating 3, there is a type in which a birefringent prism array or the like is arranged between the first lens array 4 and the second lens array 6. The above-described first lens array 4 to the superimposing lens 8 are called an integrator optical system, and the optical axis is L. This superimposed lens 8
The display panel 16 is arranged at the focal position of the.

【0082】そして、重ね合わせレンズ8と表示パネル
16との間には、まず、R(赤),G(緑),B(青)
それぞれの波長領域の光を反射する色分離装置としての
ダイクロイックミラーRm,Gm,Bmがそれぞれ異なっ
た傾きで配置され、ダイクロイックミラーの後方(図の
上方)には、PBS(偏光ビームスプリッター)プリズ
ム14が配置されている。このとき、光軸Lで重ね合わ
せレンズ8を透過してきた光9が、Rm,Gm,Bmそれ
ぞれのダイクロイックミラーで反射され、それぞれ異な
った角度の光軸LR,LG,LBでPBSプリズム14、
ひいては表示パネル16に到達するようにしている。
尚、ダイクロイックミラーBmは全反射ミラーでも良
い。また、光9のダイクロイックミラーによる反射光
は、図示を省略している。
Then, first, R (red), G (green), B (blue) are provided between the superimposing lens 8 and the display panel 16.
Dichroic mirrors R m , G m , and B m as color separation devices that reflect light in the respective wavelength regions are arranged with different inclinations, and a PBS (polarizing beam splitter) is provided behind the dichroic mirror (upper part of the figure). ) A prism 14 is arranged. At this time, the light 9 transmitted through the superimposing lens 8 on the optical axis L is reflected by the respective dichroic mirrors R m , G m , and B m , and the optical axes L R , L G , and L B at different angles. With PBS prism 14,
Eventually, it reaches the display panel 16.
Incidentally, the dichroic mirror Bm may be a total reflection mirror. The light 9 reflected by the dichroic mirror is not shown.

【0083】このPBSプリズム14は、S偏光を反射
して、P偏光を透過する性質を持つ。一方、光源1及び
リフレクター2からの光9は、上述した偏光変換によっ
て、PBSプリズム14に対してほぼS偏光に揃えられ
て入射する。そのため、PBSプリズム14によって、
光9はその殆どが反射され、図の左方の表示パネル16
に向かう。
The PBS prism 14 has a property of reflecting S-polarized light and transmitting P-polarized light. On the other hand, the light 9 from the light source 1 and the reflector 2 is incident on the PBS prism 14 while being substantially aligned with S-polarized light by the above-described polarization conversion. Therefore, the PBS prism 14
Most of the light 9 is reflected, and the display panel 16 on the left side of FIG.
Head for.

【0084】表示パネル16の直前には、複屈折マイク
ロレンズアレイ15が配置されている。このマイクロレ
ンズアレイはマイクロシリンダーレンズアレイ(断面が
レンズ形のレンチキュラータイプ)としても良い。そし
て、上記ダイクロイックミラーによって色分解された光
9は、この複屈折マイクロレンズアレイ15によって、
照明光として各色毎に表示パネル16の異なる画素を照
明する。詳しくは後述する。この照明により、表示パネ
ル16全体は、R,G,Bの各色それぞれにより順にス
トライプ状に照明され、各色に照明された画素は各色の
情報表示を行う。
The birefringent microlens array 15 is arranged immediately before the display panel 16. This microlens array may be a microcylinder lens array (a lenticular type having a lens-shaped cross section). The light 9 that has been color-separated by the dichroic mirror is
Different pixels of the display panel 16 are illuminated for each color as illumination light. Details will be described later. With this illumination, the entire display panel 16 is sequentially illuminated in a stripe shape by each of the R, G, and B colors, and the pixels illuminated by each color perform information display of each color.

【0085】表示パネル16は反射型液晶表示パネルで
あり、ここに照明された光を、画素毎に表示情報に応じ
て偏光面を回転させたり(ON)、回転させなかったり
(OFF)して反射する。このとき、OFFの反射光
は、複屈折マイクロレンズアレイ15を経てPBSプリ
ズム14に戻るが、S偏光のままであるので、ここで反
射され、光源側へと戻される。一方、ONの反射光は、
P偏光に変換されているので、複屈折マイクロレンズア
レイ15を経てPBSプリズム14に戻ってここを透過
し、次の投影光学系17に到る。尚、反射型液晶表示パ
ネルとして、特に例えば高速応答性が必要な場合は、複
屈折の軸方向を変化させる事で変調する強誘電液晶(F
LC)が用いられる。また、投影光学系17の光軸をL
bとする。
The display panel 16 is a reflection type liquid crystal display panel. The light illuminated here is rotated (ON) or not (OFF) by rotating the polarization plane according to display information for each pixel. reflect. At this time, the OFF reflected light returns to the PBS prism 14 via the birefringent microlens array 15, but remains as S-polarized light, so it is reflected here and returned to the light source side. On the other hand, the reflected light of ON is
Since the light has been converted into P-polarized light, it returns to the PBS prism 14 via the birefringent microlens array 15 and transmits therethrough to reach the next projection optical system 17. In particular, when a high-speed response is required, for example, as a reflective liquid crystal display panel, a ferroelectric liquid crystal (F) that modulates by changing the axial direction of birefringence.
LC) is used. The optical axis of the projection optical system 17 is L
b.

【0086】この投影光学系17により、表示パネル1
6の表示情報が図示しないスクリーンに投影される。投
影光学系17を形成する投影レンズ群の一部のレンズ
は、像シフト用レンズ18として、アクチュエータ19
により、矢印αで示す如く光軸Lbと垂直方向に高速で
駆動される。これにより、表示情報を高画素化する事が
できる。詳しくは後述する。
The projection optical system 17 allows the display panel 1
6 is projected on a screen (not shown). Some of the lenses of the projection lens group forming the projection optical system 17 serve as an image shifting lens 18 as an actuator 19.
Is driven at high speed in the direction perpendicular to the optical axis Lb as shown by the arrow α. This makes it possible to increase the number of pixels of display information. Details will be described later.

【0087】図17は、本実施形態における複屈折回折
格子と第1,第2レンズアレイとの関係を模式的に示す
分解斜視図である。同図では、レンズアレイ中の一部の
セルを代表して示してある。同図に示すように、本実施
形態では、第1レンズアレイ4の実線で示す各セルの辺
方向と第2レンズアレイ6の破線で示す各セルの辺方向
とが異なるようにし、複屈折回折格子3のブレーズ3a
の溝方向を第2レンズアレイ6の各セルの辺方向に沿う
ようにしている。具体的には第1レンズアレイ4の各セ
ルの辺方向の対角線方向が第2レンズアレイ6の各セル
の辺方向となるようにしている。
FIG. 17 is an exploded perspective view schematically showing the relationship between the birefringent diffraction grating and the first and second lens arrays in the present embodiment. In the figure, some of the cells in the lens array are shown as representatives. As shown in the figure, in the present embodiment, the side direction of each cell indicated by a solid line of the first lens array 4 is different from the side direction of each cell indicated by a broken line of the second lens array 6, and birefringence diffraction is performed. Blaze 3a of lattice 3
Is made along the side direction of each cell of the second lens array 6. Specifically, the diagonal direction of the side direction of each cell of the first lens array 4 is set to be the side direction of each cell of the second lens array 6.

【0088】図の左斜め下方に位置する図示しない上記
光源1及びリフレクター2からの光9は、複屈折回折格
子3のブレーズ3aにより、実線で示す所定偏光面を持
つ光9aと、それとは垂直な偏光面を持つ破線で示す光
9bとに偏光分離される。これらの光は、第1レンズア
レイ4の格子状に並んだ個々のセルA,B,C,Dを透
過し、第1レンズアレイ4とは異なる方向に区切った長
方形の格子状に並んだ第2レンズアレイ6の個々のセル
Aa,Ba,Ca,Da上に、所定偏光面を持つ光源像
と、それとは垂直な偏光面を持つ光源像とをそれぞれ作
り出す。
The light 9 from the light source 1 and the reflector 2 (not shown) located diagonally below and to the left of the figure is illuminated by the blaze 3a of the birefringent diffraction grating 3 with light 9a having a predetermined polarization plane indicated by a solid line and perpendicular to the light 9a. The light is polarized and separated into light 9b indicated by a broken line having an appropriate polarization plane. These lights are transmitted through the individual cells A, B, C, and D arranged in the lattice of the first lens array 4 and are arranged in a rectangular lattice divided in a direction different from that of the first lens array 4. On each of the cells Aa, Ba, Ca, and Da of the two-lens array 6, a light source image having a predetermined polarization plane and a light source image having a polarization plane perpendicular thereto are created.

【0089】セルA,B,C,Dから、異なった方向に
並ぶセルAa,Ba,Ca,Daに光源像を作るため
に、第1レンズアレイ4のA,B,C,D各セルは個々
に若干傾いているか、レンズ頂点が偏心している。即ち
レンズ頂点がセルの中心からずれている。同様に、第2
レンズアレイ6の各セルAa,Ba,Ca,Daも個々
に傾いているか、レンズ頂点が偏心している。
In order to form a light source image from cells A, B, C, and D in cells Aa, Ba, Ca, and Da arranged in different directions, the cells A, B, C, and D of the first lens array 4 are Each lens is slightly tilted or the lens apex is decentered. That is, the lens vertex is shifted from the center of the cell. Similarly, the second
Each of the cells Aa, Ba, Ca, and Da of the lens array 6 is also individually inclined or the vertex of the lens is decentered.

【0090】これら互いの光源像は、複屈折回折格子3
による分離方向、即ち第2レンズアレイ6の各セルの長
辺方向に並び、正しく列を成す。また、これらの光源像
は、実線及び破線の楕円(レンズアレイの正面から見れ
ば円)で示すように、第2レンズアレイ6の個々のセル
上に、或程度の大きさを持って投影される。ちなみに、
本例の座標系は、光源側から見た第1レンズアレイ4の
正面に向かって上方をy軸、右方をx軸としており、第
2レンズアレイ6の正面に向かって、各セルの辺方向に
沿った右斜め上方向をya軸、右斜め下方向をxa軸と
している。
The light source images of these two light sources are
, That is, in the long side direction of each cell of the second lens array 6, and form a correct row. These light source images are projected with a certain size onto individual cells of the second lens array 6 as indicated by solid and broken ellipses (circles when viewed from the front of the lens array). You. By the way,
The coordinate system of the present example has the y-axis above the front of the first lens array 4 and the x-axis to the right as viewed from the light source side, and the side of each cell toward the front of the second lens array 6. The diagonally upper right direction along the direction is the ya axis, and the diagonally lower right direction is the xa axis.

【0091】このような構成によれば、第2レンズアレ
イ6における光源像の重なりが少なく、効率の良い偏光
変換を行う事ができる。このとき、例えば破線の楕円で
示した光源像の列に沿って、1/2波長板5を帯状にし
たものを貼付し、分離した光源像の偏光面を揃えれば良
い。ちなみに、第1,第2レンズアレイの各セルが同列
方向(辺方向が同じ)に並んだ従来の方式と、本実施形
態の光源サイズ及び第2レンズアレイ6のセルの面積は
等しい。
According to such a configuration, the light source images in the second lens array 6 are less overlapped, and efficient polarization conversion can be performed. At this time, for example, a half-wave plate 5 in a strip shape may be attached along the row of the light source image indicated by the broken line ellipse, and the polarization planes of the separated light source images may be aligned. Incidentally, the size of the light source of the present embodiment and the area of the cells of the second lens array 6 are equal to those of the conventional system in which the cells of the first and second lens arrays are arranged in the same column direction (side direction is the same).

【0092】本実施形態のようにインテグレータが1段
の場合、第1レンズアレイ4のセルは、表示パネル16
のアスペクト比にほぼ等しくする必要がある。このよう
な場合でも、第1レンズアレイ4の各セルの辺方向と第
2レンズアレイ6の各セルの辺方向とが異なるようにす
る事により、従来のように辺方向が同じ場合より効率が
よい。図18は、インテグレータが1段の場合の第1,
第2レンズアレイの位置関係を模式的に示す正面図であ
り、アスペクト比が4:3の場合を示している。同図に
示すように、ここでは第1レンズアレイ4の実線で示す
各セルの一つの対角線方向が、第2レンズアレイ6の破
線で示す各セルの長辺方向となるようにしている。
When the integrator has one stage as in the present embodiment, the cells of the first lens array 4 are
Should be approximately equal to the aspect ratio. Even in such a case, by making the side direction of each cell of the first lens array 4 and the side direction of each cell of the second lens array 6 different, efficiency is higher than in the conventional case where the side directions are the same. Good. FIG. 18 shows the first and the first cases when the integrator has one stage.
FIG. 9 is a front view schematically illustrating the positional relationship of the second lens array, and shows a case where the aspect ratio is 4: 3. As shown in the drawing, here, one diagonal direction of each cell indicated by a solid line of the first lens array 4 is set to be the long side direction of each cell indicated by a broken line of the second lens array 6.

【0093】ここでは図示しない上記光源1及びリフレ
クター2からの光9は、これも図示しない複屈折回折格
子3により、所定偏光面を持つ光と、それとは垂直な偏
光面を持つ光とに偏光分離される。これらの光は、第1
レンズアレイ4のアスペクト比が4:3の格子状に並ん
だ個々のセルA,B,C,D,E,Fを透過し、第1レ
ンズアレイ4とは異なる方向に区切った長方形の格子状
に並んだ第2レンズアレイ6の個々のセルAa,Ba,
Ca,Da,Ea,Fa上に、所定偏光面を持つ光源像
と、それとは垂直な偏光面を持つ光源像とをそれぞれ作
り出す。
The light 9 from the light source 1 and the reflector 2 (not shown) is polarized by the birefringent diffraction grating 3 (not shown) into light having a predetermined polarization plane and light having a polarization plane perpendicular thereto. Separated. These lights are the first
The lens array 4 has a rectangular lattice shape that transmits the individual cells A, B, C, D, E, and F arranged in a lattice shape having an aspect ratio of 4: 3 and is divided in a direction different from that of the first lens array 4. , The individual cells Aa, Ba, of the second lens array 6
A light source image having a predetermined polarization plane and a light source image having a polarization plane perpendicular thereto are created on Ca, Da, Ea, and Fa, respectively.

【0094】これら互いの光源像は、複屈折回折格子3
による分離方向に並び、正しく列を成す。また、これら
の光源像は、実線及び破線の円で示すように、第2レン
ズアレイ6の個々のセル上に、或程度の大きさを持って
投影される。ちなみに、本例の座標系は、光源側から見
た第1レンズアレイ4の正面に向かって上方をy軸、右
方をx軸としており、第2レンズアレイ6の正面に向か
って、各セルの辺方向に沿った右斜め上方向をya軸、
右斜め下方向をxa軸としている。
The light source images of these two light sources are
In the direction of separation by These light source images are projected with a certain size onto individual cells of the second lens array 6 as indicated by solid and broken circles. Incidentally, the coordinate system of the present example has the y-axis above the front of the first lens array 4 as viewed from the light source side and the x-axis to the right, and each cell toward the front of the second lens array 6. The yaw axis is the diagonally upper right direction along the side direction of
The diagonally lower right direction is the xa axis.

【0095】本実施形態では、図17に示すように、複
屈折回折格子3の複屈折方向をブレーズ3aの溝方向と
なるya軸方向に揃えているので、偏光分離を行った実
線及び破線で示す2種の光9a,9b、ひいては実線及
び破線の楕円で示す2種の光源像は、偏光面がそれぞれ
xa軸,ya軸方向となる。ところが、これらの光が次
に入射する光学系のためには、偏光面はy軸方向に揃え
る必要があるので、2種の光源像の列それぞれに、互い
に45゜で交わる異なった光学軸を持つ帯状の1/2波
長板を用いて、偏光面を同時に揃えるようにしている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the birefringence direction of the birefringent diffraction grating 3 is aligned with the ya axis direction which is the groove direction of the blaze 3a. The two types of light 9a and 9b shown, and the two types of light source images shown by the solid line and the broken line ellipse, have polarization planes in the xa-axis and ya-axis directions, respectively. However, for the optical system in which these lights are incident next, the polarization planes must be aligned in the y-axis direction. Therefore, different optical axes that intersect each other at 45 ° are arranged in each of the two light source image columns. The polarization planes are simultaneously aligned by using a band-shaped half-wave plate.

【0096】尚、偏光面を揃える他の方法として、ま
ず、2種の光源像の内の一方の光源像の列に帯状の1/
2波長板を用いて、他方の光源像と偏光面を揃えるよう
にした上で、偏光面全体を一挙にy軸方向に揃える1/
2波長板を第2レンズアレイ6全面に用いる事も可能で
ある。また、複屈折回折格子3の複屈折方向を、ブレー
ズ3aの溝方向即ち第2レンズアレイ6の各セルの長辺
或いは短辺方向ではなく、第1レンズアレイ4の各セル
の長辺或いは短辺方向となるようにしても良い。また、
複屈折回折格子を用いる方法以外の偏光分離の方法を行
っても良い。
As another method of aligning the polarization planes, first, a stripe of the light source image in one of the two types of light source images is added to the column.
After using a two-wavelength plate to align the polarization plane with the other light source image, the entire polarization plane is aligned at once in the y-axis direction.
It is also possible to use a two-wave plate on the entire surface of the second lens array 6. Further, the birefringence direction of the birefringent diffraction grating 3 is not set in the groove direction of the blaze 3 a, that is, in the long side or short side direction of each cell of the second lens array 6, but in the long side or short side of each cell of the first lens array 4. The direction may be the side direction. Also,
A polarization separation method other than the method using the birefringent diffraction grating may be performed.

【0097】図19は、本実施形態における複屈折マイ
クロレンズアレイと表示パネルとの関係を模式的に示す
図である。図16でも示したように、表示パネル16の
直前には、複屈折材料により構成される複屈折マイクロ
レンズアレイ15が配置されている。そして、上記ダイ
クロイックミラーによってRGBに色分解された光9
は、この複屈折マイクロレンズアレイ15によって、各
色毎に表示パネル16の隣合った同一の複数画素をそれ
ぞれ照明する。本実施形態では同一の画素が2個隣合っ
ており、それが各色毎に配置されている状態、即ちR
1,R2、G1,G2、B1,B2の様に配置されてい
る。
FIG. 19 is a diagram schematically showing the relationship between the birefringent microlens array and the display panel in the present embodiment. As shown in FIG. 16, a birefringent microlens array 15 made of a birefringent material is arranged immediately before the display panel 16. Then, the light 9 separated into RGB by the dichroic mirror 9
The birefringent microlens array 15 illuminates the same plurality of adjacent pixels on the display panel 16 for each color. In the present embodiment, two identical pixels are adjacent to each other and are arranged for each color, that is, R
1, R2, G1, G2, B1, B2.

【0098】ここでは光9を、角度をRGB毎に変えて
複数画素(ここでは2画素)×3色の画素単位で複屈折
マイクロレンズアレイ15の各マイクロレンズ15bに
入射させ、それぞれ表示パネル16のR1,R2、G
1,G2、B1,B2の画素に集光するようにしてい
る。このように、同一の複数画素が隣合うように配置す
る事で、各マイクロレンズの焦点距離が長くなり、効率
の良い構成が可能となる。尚、同図の複屈折マイクロレ
ンズアレイ15及び表示パネル16の左右は、図示を省
略している。
Here, the light 9 is incident on each microlens 15b of the birefringent microlens array 15 in units of a plurality of pixels (here, two pixels) × three colors while changing the angle for each of RGB, and the display panel 16 R1, R2, G
The light is condensed on pixels 1, G2, B1, and B2. Thus, by arranging the same plural pixels adjacent to each other, the focal length of each microlens becomes long, and an efficient configuration can be realized. The left and right sides of the birefringent microlens array 15 and the display panel 16 in FIG.

【0099】図20は、複屈折マイクロレンズアレイの
材料構成を示す模式図である。本実施形態では、表示パ
ネル16として反射型液晶表示パネルを用いているの
で、この場合、表示パネル16直前の複屈折マイクロレ
ンズアレイ15には、表示パネル16へ入射する光9
(照明光)と表示パネル16から反射した光21(投影
光)との両方が通過する事となる。表示パネル16へ入
射する光9は前述のように作用するが、反射した光21
は、このままでは複屈折マイクロレンズアレイ15によ
り光線が乱され、画質が劣化する。
FIG. 20 is a schematic diagram showing a material configuration of a birefringent microlens array. In the present embodiment, since a reflective liquid crystal display panel is used as the display panel 16, in this case, the birefringent microlens array 15 immediately before the display panel 16 has the light 9 incident on the display panel 16.
Both (illumination light) and light 21 (projection light) reflected from the display panel 16 pass through. The light 9 incident on the display panel 16 acts as described above, but the reflected light 21
In this case, the light rays are disturbed by the birefringent microlens array 15 as it is, and the image quality deteriorates.

【0100】これに対処するため、本実施形態では、複
屈折マイクロレンズアレイ15を、等方性の光学材料と
複屈折特性を持つ光学材料とで構成している。同図にお
いて、表示パネル16へ入射する光9は、或特定の偏光
面、例えば紙面に垂直な偏光面を持ち、反射した光の
内、映像の表示に有効な光21は偏光面が回転してい
て、例えば紙面に沿った偏光面を持つ。
To cope with this, in the present embodiment, the birefringent microlens array 15 is made of an isotropic optical material and an optical material having birefringent characteristics. In the figure, the light 9 incident on the display panel 16 has a specific polarization plane, for example, a polarization plane perpendicular to the paper surface. Of the reflected light, the light 21 effective for displaying an image has its polarization plane rotated. And has, for example, a plane of polarization along the plane of the paper.

【0101】そこで、複屈折マイクロレンズアレイ15
を構成する、マイクロレンズ15bより上側にある等方
性の光学材料の屈折率をNとし、マイクロレンズ15b
より下側にある複屈折材料の、光9の偏光面に対する屈
折率をNe、光21の偏光面に対する屈折率をNoとす
る。このとき、N=Noとする事により、複屈折マイク
ロレンズアレイ15は、光9に対してはマイクロレンズ
アレイとして働き、光21に対しては単なる透明平板と
なる。これにより、反射型表示パネルを用いても、光2
1の画質を劣化させる事がなくなる。
Therefore, the birefringent microlens array 15
The refractive index of the isotropic optical material above the microlens 15b is defined as N, and the microlens 15b
The refractive index of the lower birefringent material with respect to the polarization plane of the light 9 is Ne, and the refractive index of the light 21 with respect to the polarization plane is No. At this time, by setting N = No, the birefringent microlens array 15 functions as a microlens array for the light 9 and becomes a simple transparent flat plate for the light 21. Thus, even if the reflective display panel is used, the light 2
1 does not degrade the image quality.

【0102】但し、同図では、説明のために、光9が表
示パネル16に対して斜め方向に入射し、光21として
反対側の斜め方向へと反射する形で描いているが、実際
は光9,光21共、主な光軸は表示パネル16に対して
垂直である。尚、同図の複屈折マイクロレンズアレイ1
5及び表示パネル16の左右は、図示を省略している。
また、以上に述べてきた光源1から複屈折マイクロレン
ズアレイ15までの構成を、照明光学系と呼ぶ。
In the figure, for the sake of explanation, the light 9 enters the display panel 16 in an oblique direction and is reflected as the light 21 in the opposite oblique direction. The main optical axis of each of the light 9 and the light 21 is perpendicular to the display panel 16. The birefringent microlens array 1 shown in FIG.
5 and the left and right sides of the display panel 16 are not shown.
The configuration from the light source 1 to the birefringent microlens array 15 described above is referred to as an illumination optical system.

【0103】図21は、投影光学系における画素シフト
の原理を模式的に示す斜視図である。本実施形態では、
上記表示パネル16は単板であるので、例えば解像度が
XGA(1024画素×768画素)の表示を行うため
には、RGB各色に対してそれぞれ画素が必要であるの
で、そのままでは1つの表示パネルでXGA画素の3倍
の画素が必要となり、表示パネルが大きくなってコスト
もかかる。そこで、単板でありながら表示パネルの画素
数をXGAと同じにして、スクリーンに表示する画素を
高速でずらす事により、カラーのXGA表示が可能とな
る。
FIG. 21 is a perspective view schematically showing the principle of pixel shift in the projection optical system. In this embodiment,
Since the display panel 16 is a single plate, for example, in order to display an image with a resolution of XGA (1024 pixels × 768 pixels), pixels are required for each of the RGB colors. Three times as many pixels as XGA pixels are required, and the display panel becomes large and costly. Therefore, the number of pixels of the display panel is the same as that of XGA even though it is a single plate, and the pixels to be displayed on the screen are shifted at high speed, thereby enabling color XGA display.

【0104】具体的には、同図の投影光学系17の一部
のレンズを、像シフト用レンズ18として、矢印αで示
す如く光軸Lbと垂直方向に高速で駆動する。このと
き、表示パネル16からの投影光の内、代表的にBの光
に注目すると、同図(a)においてスクリーン20上で
B1,B2の列であった位置に、矢印βで示すように同
図(b)においてそれぞれG1,G2の列が来るように
し、更に矢印γで示すように同図(c)においてそれぞ
れR1,R2の列が来るようにする。そして、最後には
矢印δで示すように同図(a)の状態に戻る。以上のよ
うに3つの状態を高速で繰り返す。また、各状態に応じ
て表示の内容も切り替えて制御を行い、シフトして時間
的に重ね合わせた画像でカラー表示を行う。
More specifically, a part of the lens of the projection optical system 17 shown in FIG. 9 is driven as an image shift lens 18 at a high speed in the direction perpendicular to the optical axis Lb as shown by the arrow α. At this time, paying attention to the light of B representatively from the projected light from the display panel 16, as shown by the arrow β, the position which was the row of B1 and B2 on the screen 20 in FIG. The rows of G1 and G2 are made to come in FIG. 6B, and the rows of R1 and R2 are made to come in FIG. Finally, the state returns to the state shown in FIG. The three states are repeated at high speed as described above. In addition, control is performed by switching the display content according to each state, and color display is performed by shifting and temporally superimposed images.

【0105】像シフト用レンズ18の駆動は、図16で
述べたアクチュエータ19により、画素サイズと同オー
ダー、即ち10μmから数10μmの単位で行われる。
アクチュエータとしては、例えばMC(ムービングコイ
ル)やMM(ムービングマグネット)等が、高出力で高
速駆動するのに適している。
The image shift lens 18 is driven by the actuator 19 shown in FIG. 16 in the same order as the pixel size, that is, in a unit of 10 μm to several tens μm.
As the actuator, for example, an MC (moving coil), MM (moving magnet), or the like is suitable for high-power and high-speed driving.

【0106】上述した画素シフトの構成を例1として改
めて示すと、以下のようになる。 R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・ (1フレーム目) ・・・・R1R2G1G2B1B2・・・・ ・・・・・・・・R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・ (2フレーム目)
The configuration of the above-described pixel shift is shown again as Example 1 as follows. R1R2G1G2B1B2 (first frame) R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 (second frame)

【0107】本例ではスクリーン上で、表示パネルの同
一色の複数画素ずつ画素シフトする機構により、1フレ
ーム中に3段階でシフトを行い、次のフレームの初めに
元へ戻るが、この構成では光源に強度ムラがあった場
合、同一色で別の場所の画素(例えばR1とR2)で明
るさの差が生じる。
In this example, the shift is performed in three stages in one frame by a mechanism for shifting a plurality of pixels of the same color on the display panel by a plurality of pixels on the screen, and the process returns to the beginning of the next frame. If the light source has intensity unevenness, a difference in brightness occurs between pixels (for example, R1 and R2) of the same color at different locations.

【0108】これを防止するための画素シフトの構成
を、例2として以下に示す。 R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・・・ (1フレーム目) ・・R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・ ・・・・R1R2G1G2B1B2・・・・・・ ・・・・・・R1R2G1G2B1B2・・・・ ・・・・・・・・R1R2G1G2B1B2・・ ・・・・・・・・・・R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・・・ (2フレーム目)
The configuration of the pixel shift for preventing this is shown as Example 2 below. R1R2G1G2B1B2 (1st frame) R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 ... R1R2G1G2B1B2 ... R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 ... (2nd frame)

【0109】本例ではスクリーン上で、表示パネルの同
一色で別の場所の画素が重なるように画素シフトする機
構により、1フレーム中に6段階でシフトを行い、次の
フレームの初めに元へ戻る構成である。これにより明る
さムラを抑える事ができるが、ここでは画素シフトの駆
動制御を頻繁に行う必要が生じる。
In this example, the pixel is shifted in six stages in one frame by a mechanism for shifting the pixel so that the pixel of the same color of the display panel at another place overlaps on the screen, and returns to the beginning of the next frame. It is a configuration to return. This makes it possible to suppress brightness unevenness, but here, it is necessary to frequently perform drive control of pixel shift.

【0110】駆動制御に余裕を持たせたままで明るさム
ラを防止するための画素シフトの構成を、例3として以
下に示す。 R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・ (1フレーム目) ・・・・R1R2G1G2B1B2・・・・ ・・・・・・・・R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・ (2フレーム目) ・・・・R1R2G1G2B1B2・・・・ ・・・・・・・・R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2・・・・・・・・ (3フレーム目)
A configuration of a pixel shift for preventing brightness unevenness with a margin for drive control is shown below as Example 3. R1R2G1G2B1B2 (1st frame) R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 (2nd frame) R1R2G1G2B1B2 ... R1R2G1G2B1B2 R1R2G1G2B1B2 ... (3rd frame)

【0111】本例ではスクリーン上で表示パネルの同一
色の複数画素ずつ画素シフトする機構により、1フレー
ム中に3段階でシフトを行い、次のフレームの初めに、
表示パネルの同一色で別の場所の画素が重なる位置に戻
り、同様に3段階でシフトを行って、更に次のフレーム
の初めに、最初の位置に戻る構成である。尚、以上に説
明した画素シフトの構成では、同一色の画素が2個隣合
って並ぶ例を示したが、これに限定される訳では勿論な
く、実際は数個隣合う構成も可能であり、画素シフトの
構成も様々な組み合わせが考えられる。
In this example, the shift is performed in three stages in one frame by a mechanism for shifting a plurality of pixels of the same color on the display panel by a plurality of pixels on the screen, and at the beginning of the next frame,
This is a configuration in which the display panel returns to the position where the pixel of the same color and another place overlaps, shifts in three steps in the same manner, and returns to the initial position at the beginning of the next frame. In the above-described pixel shift configuration, an example is shown in which two pixels of the same color are arranged side by side. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which several pixels are adjacent to each other is also possible. Various combinations of pixel shift configurations are also conceivable.

【0112】図24は、本発明の第4の実施形態の表示
光学装置を模式的に示す構成図である。各部の配置は本
来3次元的なものであるが、理解を助けるために、平面
状に記載している。同図において、1は光源であり、2
は光源1を取り囲むように配置されるリフレクターであ
る。また、7はリフレクター2の光の射出口2aを覆う
ように配置され、光源1及びリフレクター2からの光に
含まれる紫外線及び赤外線をカットするUVIRカット
フィルターである。
FIG. 24 is a configuration diagram schematically showing a display optical device according to the fourth embodiment of the present invention. Although the arrangement of each part is originally three-dimensional, it is described in a planar shape to facilitate understanding. In the figure, 1 is a light source, 2
Is a reflector arranged so as to surround the light source 1. Reference numeral 7 denotes a UVIR cut filter that is disposed so as to cover the light emission port 2 a of the reflector 2 and that cuts ultraviolet light and infrared light included in the light from the light source 1 and the reflector 2.

【0113】UVIRカットフィルター7の後方(図の
右方)には、第1レンズアレイ4、少し離れて第2レン
ズアレイ6、その直後に重ね合わせレンズ8が配置され
ている。尚、ここでは図示しないが、第1レンズアレイ
4は、格子状に組み合わされた各セルを有しており、第
2レンズアレイ6は、第1レンズアレイ4とは別の格子
状に組み合わされた各セルを有している。各セルの長辺
と短辺との長さの比は、後述する表示パネルの表示面の
それと同じ、即ち相似形になっている。また、第2レン
ズアレイ6と重ね合わせレンズ8との間には、後述する
マスク板31が設けられている。
Behind the UVIR cut filter 7 (to the right in the figure), the first lens array 4, the second lens array 6 slightly apart, and the superimposing lens 8 immediately after it are arranged. Although not shown here, the first lens array 4 has cells combined in a lattice shape, and the second lens array 6 is combined in a different lattice shape from the first lens array 4. Each cell. The ratio of the length of the long side to the short side of each cell is the same as that of the display surface of the display panel described later, that is, has a similar shape. Further, a mask plate 31 described later is provided between the second lens array 6 and the superimposing lens 8.

【0114】そして、第1レンズアレイ4は、複屈折回
折格子を有しており、第2レンズアレイ6の各セルの短
辺方向に、光源1及びリフレクター2からの光9の偏光
分離を行う。第1レンズアレイ4、第2レンズアレイ6
を通じて偏光変換が行われ、光源1及びリフレクター2
からの光9(不図示)は特定の偏光に揃えられて出てく
る。この構成を偏光変換装置と呼ぶ。これらの詳細な関
係については後述する。
The first lens array 4 has a birefringent diffraction grating, and separates the light 9 from the light source 1 and the reflector 2 in the short side direction of each cell of the second lens array 6. . First lens array 4, second lens array 6
The polarization conversion is performed through the light source 1 and the reflector 2
From the light 9 (not shown) comes out in alignment with a specific polarization. This configuration is called a polarization conversion device. The detailed relationship between them will be described later.

【0115】また、第2レンズアレイ6とその直後の重
ね合わせレンズ8により、後述する表示パネルに、第1
レンズアレイ4の各セルの像が重なり合うようにしてい
る。尚、重ね合わせレンズ8は、第2レンズアレイ6と
一体に成形されていても良い。以上の第1レンズアレイ
4から重ね合わせレンズ8までを、インテグレータ光学
系Iと呼び、光軸をLとする。この、重ね合わせレンズ
8の焦点位置にコンデンサーレンズ32が配置されてい
る。或いは、より照明の効率をよくするために、重ね合
わせレンズ8とコンデンサーレンズ32の合成焦点位置
を表示パネルとしても良い。本件では説明しやすくする
ために、前者の構成としている。
Further, the first lens array 6 and the superimposing lens 8 immediately behind the second lens array 6 allow the first panel to be described later on a display panel.
The images of the cells of the lens array 4 are made to overlap. The superimposing lens 8 may be formed integrally with the second lens array 6. The above-described first lens array 4 to the superimposing lens 8 are called an integrator optical system I, and the optical axis is L. The condenser lens 32 is arranged at the focal position of the superimposing lens 8. Alternatively, in order to further improve the efficiency of illumination, the combined focal position of the superimposing lens 8 and the condenser lens 32 may be used as a display panel. In this case, for ease of explanation, the former configuration is adopted.

【0116】そして、重ね合わせレンズ8とコンデンサ
ーレンズ32との間に、R(赤),G(緑),B(青)
それぞれの波長領域の光を反射する色分解光学系として
のダイクロイックミラーRm,Gm,Bmがそれぞれ異な
った傾きで配置されている。そして、光軸LでUVIR
カットフィルター7を透過してきた光9が、Rm,Gm
mそれぞれのダイクロイックミラーで反射され、それ
ぞれ異なった角度の光軸LR,LG,LB(それぞれ破
線,実線,点線で示す)で後方(図の下方)に配置され
たコンデンサーレンズ32に到達するようにしている。
尚、ダイクロイックミラーBmは全反射ミラーでも良
い。
Then, between the superposing lens 8 and the condenser lens 32, R (red), G (green), B (blue)
Dichroic mirrors R m , G m , and B m as color separation optical systems that reflect light in the respective wavelength regions are arranged at different inclinations. And UVIR at the optical axis L
The light 9 transmitted through the cut filter 7 is R m , G m ,
B m are reflected by the respective dichroic mirrors, and are directed to the condenser lens 32 disposed at the rear (lower side in the figure) behind the optical axes L R , L G , and L B (indicated by broken lines, solid lines, and dotted lines) at different angles. Trying to reach.
Incidentally, the dichroic mirror Bm may be a total reflection mirror.

【0117】コンデンサーレンズ32の後方(図の下
方)には、マイクロシリンダーレンズアレイ33が配置
されている。このマイクロシリンダーレンズアレイはマ
イクロレンズアレイとしても良い。更にその後方には、
PBS(偏光ビームスプリッター)プリズム14が配置
されている。このPBSプリズム14は、S偏光を反射
して、P偏光を透過する性質を持つ。一方、光源1及び
リフレクター2からの光9は、上述した偏光変換によっ
て、PBSプリズム14に対してほぼS偏光に揃えられ
て、光軸Laに沿って入射する。
A micro cylinder lens array 33 is arranged behind the condenser lens 32 (below the figure). This micro cylinder lens array may be a micro lens array. Further behind it,
A PBS (polarizing beam splitter) prism 14 is provided. The PBS prism 14 has a property of reflecting S-polarized light and transmitting P-polarized light. On the other hand, the light 9 from the light source 1 and the reflector 2 is substantially aligned to the S-polarized light on the PBS prism 14 by the above-described polarization conversion, and is incident along the optical axis La.

【0118】そのため、PBSプリズム14によって、
光9はその殆どが反射され、図の左方の表示パネル16
に向かう。そして、上記ダイクロイックミラーによって
色分解された光9は、上記マイクロシリンダーレンズア
レイ33によって、照明光として各色毎に表示パネル1
6の異なる画素を照明する。詳しくは後述する。この照
明により、表示パネル16全体は、R,G,Bの各色そ
れぞれにより順にストライプ状に照明され、各色に照明
された画素は各色の情報表示を行う。以上説明した構成
を、照明光学装置の一例とする。
Therefore, the PBS prism 14
Most of the light 9 is reflected, and the display panel 16 on the left side of FIG.
Head for. The light 9 that has been color-separated by the dichroic mirror is illuminated by the micro-cylinder lens array 33 into the display panel 1 for each color as illumination light.
Illuminate 6 different pixels. Details will be described later. With this illumination, the entire display panel 16 is sequentially illuminated in a stripe shape by each of the R, G, and B colors, and the pixels illuminated by each color perform information display of each color. The configuration described above is an example of an illumination optical device.

【0119】表示パネル16は反射型液晶表示パネルで
あり、強誘電液晶,高速TN型液晶等のON,OFF切
換の応答性の良い素子が使用される。そして、ここに照
明された光を、画素毎に表示情報に応じて偏光面を回転
させたり(ON)、回転させなかったり(OFF)して
反射する。このとき、OFFの反射光はPBSプリズム
14に戻るが、S偏光のままであるので、ここで反射さ
れ、光源側へと戻される。
The display panel 16 is a reflection type liquid crystal display panel, and an element having a high ON / OFF switching response such as a ferroelectric liquid crystal or a high-speed TN type liquid crystal is used. The light illuminated here is reflected by rotating (ON) or not rotating (OFF) the polarization plane according to the display information for each pixel. At this time, the OFF reflected light returns to the PBS prism 14 but remains S-polarized light, so it is reflected here and returned to the light source side.

【0120】一方、ONの反射光は、P偏光に変換され
ているので、PBSプリズム14に戻ってここを透過
し、光軸Lbに沿って投影光である光21として次の投
影光学系17に到る。この投影光学系17により、表示
パネル16の表示情報が図示しないスクリーンに投影さ
れる。尚、光21は図示を省略している。以上説明した
投影光学系及びスクリーンの構成を、投影光学装置の一
例とする。
On the other hand, since the ON reflected light has been converted to P-polarized light, it returns to the PBS prism 14 and transmits therethrough, and is projected along the optical axis Lb as light 21 as the next projected optical system 17. To reach. The projection optical system 17 projects display information on the display panel 16 onto a screen (not shown). The light 21 is not shown. The configuration of the projection optical system and the screen described above is an example of a projection optical device.

【0121】図25は、本発明の第5の実施形態の表示
光学装置を模式的に示す構成図である。各部の配置は本
来3次元的なものであるが、理解を助けるために、平面
状に記載している。同図において、1は光源であり、2
は光源1を取り囲むように配置されるリフレクターであ
る。また、7はリフレクター2の光の射出口2aを覆う
ように配置され、光源1及びリフレクター2からの光に
含まれる紫外線及び赤外線をカットするUVIRカット
フィルターである。
FIG. 25 is a view schematically showing the configuration of a display optical device according to a fifth embodiment of the present invention. Although the arrangement of each part is originally three-dimensional, it is described in a planar shape to facilitate understanding. In the figure, 1 is a light source, 2
Is a reflector arranged so as to surround the light source 1. Reference numeral 7 denotes a UVIR cut filter that is disposed so as to cover the light emission port 2 a of the reflector 2 and that cuts ultraviolet light and infrared light included in the light from the light source 1 and the reflector 2.

【0122】UVIRカットフィルター7の後方(図の
右方)には、第1レンズアレイ4、少し離れて第2レン
ズアレイ6、その直後に重ね合わせレンズ8が配置され
ている。尚、ここでは図示しないが、第1レンズアレイ
4は、格子状に組み合わされた各セルを有しており、第
2レンズアレイ6は、第1レンズアレイ4とは別の格子
状に組み合わされた各セルを有している。各セルの長辺
と短辺との長さの比は、後述する表示パネルの表示面の
それと同じ、即ち相似形になっている。また、第2レン
ズアレイ6と重ね合わせレンズ8との間には、後述する
マスク板31が設けられている。
Behind the UVIR cut filter 7 (to the right in the figure), the first lens array 4, the second lens array 6 slightly apart, and the superimposing lens 8 immediately after it are arranged. Although not shown here, the first lens array 4 has cells combined in a lattice shape, and the second lens array 6 is combined in a different lattice shape from the first lens array 4. Each cell. The ratio of the length of the long side to the short side of each cell is the same as that of the display surface of the display panel described later, that is, has a similar shape. Further, a mask plate 31 described later is provided between the second lens array 6 and the superimposing lens 8.

【0123】また、第2レンズアレイ6とその直後の重
ね合わせレンズ8により、後述する表示パネルに、第1
レンズアレイ4の各セルの像が重なり合うようにしてい
る。尚、重ね合わせレンズ8は、第2レンズアレイ6と
一体に成形されていても良い。以上の第1レンズアレイ
4から重ね合わせレンズ8までを、インテグレータ光学
系Iと呼び、光軸をLとする。この、重ね合わせレンズ
8の焦点位置にコンデンサーレンズ32が配置されてい
る。
Further, the first lens array 6 and the superimposing lens 8 immediately behind the second lens array 6 allow the first panel to be attached to a display panel described later.
The images of the cells of the lens array 4 are made to overlap. The superimposing lens 8 may be formed integrally with the second lens array 6. The above-described first lens array 4 to the superimposing lens 8 are called an integrator optical system I, and the optical axis is L. The condenser lens 32 is arranged at the focal position of the superimposing lens 8.

【0124】そして、重ね合わせレンズ8とコンデンサ
ーレンズ32との間に、R(赤),G(緑),B(青)
それぞれの波長領域の光を反射する色分解光学系として
のダイクロイックミラーRm,Gm,Bmがそれぞれ異な
った傾きで配置されている。そして、光軸LでUVIR
カットフィルター7を透過してきた光9が、Rm,Gm
mそれぞれのダイクロイックミラーで反射され、それ
ぞれ異なった角度の光軸LR,LG,LB(それぞれ破
線,実線,点線で示す)で後方(図の下方)に配置され
たコンデンサーレンズ32に到達するようにしている。
尚、ダイクロイックミラーBmは全反射ミラーでも良
い。
Then, between the superposing lens 8 and the condenser lens 32, R (red), G (green), B (blue)
Dichroic mirrors R m , G m , and B m as color separation optical systems that reflect light in the respective wavelength regions are arranged at different inclinations. And UVIR at the optical axis L
The light 9 transmitted through the cut filter 7 is R m , G m ,
B m are reflected by the respective dichroic mirrors, and are directed to the condenser lens 32 disposed at the rear (lower side in the figure) behind the optical axes L R , L G , and L B (indicated by broken lines, solid lines, and dotted lines) at different angles. Trying to reach.
Incidentally, the dichroic mirror Bm may be a total reflection mirror.

【0125】コンデンサーレンズ32の後方(図の下
方)には、マイクロシリンダーレンズアレイ33が配置
されている。このマイクロシリンダーレンズアレイはマ
イクロレンズアレイとしても良い。また、マイクロシリ
ンダーレンズアレイ33の後方には、TIRプリズム2
2が配置されている。TIRプリズム22は、それぞれ
三角柱状をしたガラス等より成るプリズム22b,22
aの或面同士が向かい合った構成となっている。プリズ
ム22bは、入射面22ba,射出面を兼ねた全反射面
22bb,及び入射出面22bcを有し、プリズム22
aは、入射面22aa及び射出面22abを有してい
る。互いに向かい合った全反射面22bbと入射面22
aaとの間隔は、数μm〜数十μmとなっている。
A micro-cylinder lens array 33 is arranged behind the condenser lens 32 (below the figure). This micro cylinder lens array may be a micro lens array. Behind the micro cylinder lens array 33, a TIR prism 2
2 are arranged. The TIR prisms 22 are prisms 22b and 22 made of glass or the like having a triangular prism shape, respectively.
a has a configuration in which certain surfaces face each other. The prism 22b has an entrance surface 22ba, a total reflection surface 22bb also serving as an exit surface, and an entrance / exit surface 22bc.
a has an entrance surface 22aa and an exit surface 22ab. Total reflection surface 22bb and incidence surface 22 facing each other
The distance from aa is several μm to several tens μm.

【0126】コンデンサーレンズ32を透過した、光源
1及びリフレクター2からの光9は、まず、プリズム2
2bに対して、光軸Laに沿って入射面22baに入射
する。そして、全反射面22bbに臨界角を超える入射
角で入射する事によって、光9はその殆どが反射され、
入射出面22bcより射出し、照明光として表示パネル
16に向かう。以上説明した構成を、照明光学装置の一
例とする。表示パネル16はDMDで構成されており、
ここに照明された光9を、画素毎に表示情報に応じてO
Nの状態のマイクロミラー或いはOFFの状態のマイク
ロミラーで反射する。このとき、ONの反射光は、入射
出面22bcに入射してプリズム22bに戻る。
The light 9 transmitted from the light source 1 and the reflector 2 transmitted through the condenser lens 32
With respect to 2b, it is incident on the incident surface 22ba along the optical axis La. When the light 9 is incident on the total reflection surface 22bb at an incident angle exceeding the critical angle, most of the light 9 is reflected,
The light exits from the entrance / exit surface 22bc and travels toward the display panel 16 as illumination light. The configuration described above is an example of an illumination optical device. The display panel 16 is composed of a DMD,
The illuminated light 9 is converted into O in accordance with display information for each pixel.
The light is reflected by the micromirror in the N state or the micromirror in the OFF state. At this time, the ON reflected light is incident on the entrance / exit surface 22bc and returns to the prism 22b.

【0127】そして、全反射面22bbに臨界角以内の
入射角で入射してここを透過し、更に入射面22aaに
入射して、プリズム22aを透過して射出面22abよ
り射出し、光軸Lbに沿って投影光である光21として
投影光学系24に到る。この投影光学系24により、表
示パネル16の表示情報が図示しないスクリーンに投影
される。尚、光21は図示を省略している。一方、OF
Fの反射光は、プリズム22b,22aを透過しても、
最終的に投影光学系24に到らない方向へと射出する。
Then, the light enters the total reflection surface 22bb at an incident angle within the critical angle, transmits therethrough, further enters the incident surface 22aa, passes through the prism 22a, exits from the exit surface 22ab, and exits from the optical axis Lb. Along the projection optical system 24 as light 21 as projection light. The projection optical system 24 projects display information on the display panel 16 onto a screen (not shown). The light 21 is not shown. On the other hand, OF
The reflected light of F transmits through the prisms 22b and 22a,
Finally, the light is emitted in a direction that does not reach the projection optical system 24.

【0128】以上説明した投影光学系及びスクリーンの
構成を、投影光学装置の一例とする。尚、表示パネル1
6としてDMDの代わりに強誘電液晶,高速TN型液晶
等を使用する事もできるが、その場合は偏光板が別途必
要となる。具体的には、TIRプリズム22の照明光入
射側と投影光射出側とに、それぞれ偏光板を互いに偏光
面が光学的に直交するように配設するか、或いはTIR
プリズム22と表示パネル16との間に偏光板を配置す
る必要がある。
The configuration of the projection optical system and the screen described above is taken as an example of the projection optical device. The display panel 1
A ferroelectric liquid crystal, a high-speed TN type liquid crystal, or the like can be used instead of the DMD as 6, but in that case, a polarizing plate is separately required. Specifically, polarizing plates are disposed on the illumination light incident side and the projection light exit side of the TIR prism 22 such that their polarization planes are orthogonal to each other.
It is necessary to arrange a polarizing plate between the prism 22 and the display panel 16.

【0129】図26は、本発明の第4或いは第5の実施
形態の表示光学装置の主要部分を拡大して示す模式図で
あり、同図(a)は全体図、同図(b)は上記インテグ
レータ光学系部分の側面図である。図24,図25での
説明と同様にして、光軸Lに沿って入射してきた光9
は、インテグレータ光学系Iの第1レンズアレイ4に到
達する。第1レンズアレイ4の後方(図の下方)には、
少し離れて第2レンズアレイ6、その直後に重ね合わせ
レンズ8が配置されている。第2レンズアレイ6と重ね
合わせレンズ8との間には、第2レンズアレイ6の各セ
ルの開口幅を規制する開口部であるスリット31aを有
するマスク板31が設けられている。詳しくは後述す
る。
FIGS. 26A and 26B are enlarged schematic views showing main parts of the display optical device according to the fourth or fifth embodiment of the present invention. FIG. 26A is an overall view, and FIG. It is a side view of the integrator optical system part. The light 9 incident along the optical axis L is the same as described with reference to FIGS.
Reaches the first lens array 4 of the integrator optical system I. Behind the first lens array 4 (below the figure),
The second lens array 6 is disposed slightly away, and the superimposed lens 8 is disposed immediately after the second lens array 6. Between the second lens array 6 and the superimposed lens 8, there is provided a mask plate 31 having a slit 31 a which is an opening for regulating the opening width of each cell of the second lens array 6. Details will be described later.

【0130】第1レンズアレイ4は、格子状に組み合わ
された各セル4aを有しており、第2レンズアレイ6
は、第1レンズアレイ4とは別の格子状に組み合わされ
た各セル6aを有している。これら各セルは、同図
(a)の左右方向を長辺方向としている。第1レンズア
レイ4に到達した光9は、その個々のセル4a毎に、そ
の後方に少し離れて配置された第2レンズアレイ6の個
々のセル6a上に結像する。
The first lens array 4 has cells 4a combined in a lattice, and the second lens array 6
Has each cell 6 a combined in a grid shape different from the first lens array 4. In each of these cells, the left-right direction in FIG. The light 9 arriving at the first lens array 4 forms an image on each cell 6a of the second lens array 6 which is arranged at a distance behind the individual cell 4a for each individual cell 4a.

【0131】また、第1レンズアレイ4は、同図(b)
に示すように、複屈折回折格子を有しており、第2レン
ズアレイ6の各セルの短辺方向に、光9の偏光分離を行
う。ここでは第1レンズアレイ4、第2レンズアレイ6
を通じて偏光変換が行われ、光9は特定の偏光に揃えら
れて出てくる。この偏光変換の原理は、上記図2(b)
で説明した内容と同じである。但し、このような偏光変
換装置は、DMD,TIRプリズムを使用する上記図2
5で示した第5の実施形態の構成においては不要であ
る。
Also, the first lens array 4 is shown in FIG.
As shown in (2), it has a birefringent diffraction grating, and performs polarization separation of light 9 in the short side direction of each cell of the second lens array 6. Here, the first lens array 4 and the second lens array 6
Through which the light 9 is converted into a specific polarization. The principle of this polarization conversion is described in FIG.
The contents are the same as those described in. However, such a polarization converter uses a DMD and TIR prism as shown in FIG.
This is not necessary in the configuration of the fifth embodiment shown in FIG.

【0132】続いて、図26(a)に戻って説明する
と、第2レンズアレイ6とその直後の重ね合わせレンズ
8により、後述する表示パネル16に、第1レンズアレ
イ4の各セルの像が重なり合うようにしている。重ね合
わせレンズ8から出た光9は、Rm,Gm,Bmそれぞれ
のダイクロイックミラーで反射され、RGBに色分解さ
れてそれぞれ異なった角度の光軸LR,LG,LB(それ
ぞれ破線,実線,点線で示す)で後方(図の右方)に配
置されたコンデンサーレンズ32に到達する。
Next, returning to FIG. 26A, the image of each cell of the first lens array 4 is displayed on a display panel 16 described later by the second lens array 6 and the superimposing lens 8 immediately after the second lens array 6. I try to overlap. Light 9 emitted from the superimposing lens 8 is reflected by dichroic mirrors of R m , G m , and B m , color-separated into RGB, and optical axes L R , L G , and L B at different angles. The light reaches the condenser lens 32 disposed rearward (right side in the figure) at a position indicated by a broken line, a solid line, and a dotted line.

【0133】そして、マイクロシリンダーレンズアレイ
33及び照明・投影分離光学系34を経て、このマイク
ロシリンダーレンズアレイ33の各マイクロシリンダー
レンズ33aの働きによって、各色毎に表示パネル16
を照明する。尚、マイクロシリンダーレンズ33aの代
わりに回折レンズとしても良い。また、照明・投影分離
光学系34とは、上記図24に示した第4の実施形態に
おけるPBSプリズム14、或いは上記図25に示した
第5の実施形態におけるTIRプリズム22のように、
照明光と投影光の分離を行う光学系を意味している。
Then, the light passes through the micro-cylinder lens array 33 and the illumination / projection separation optical system 34, and by the operation of each micro-cylinder lens 33a of the micro-cylinder lens array 33, the display panel 16 for each color.
To illuminate. Note that a diffraction lens may be used instead of the micro cylinder lens 33a. The illumination / projection separation optical system 34 is, for example, the PBS prism 14 in the fourth embodiment shown in FIG. 24 or the TIR prism 22 in the fifth embodiment shown in FIG.
It means an optical system that separates illumination light and projection light.

【0134】このようにして、照明・投影分離光学系の
直前(照明側入射位置)にマイクロシリンダーレンズア
レイを配置する事で、数十画素毎にRGB各色の領域と
なる照明を行うが、更にマイクロシリンダーレンズアレ
イ33を、図26或いは図24,図25の矢印Gwで示
すように、その表面に沿って1フレーム内に微細ピッチ
で或いは連続的に駆動し、画素上の照明光を移動してい
る。そして、これに連動した画素表示を行う事で、全画
面において良好なカラー表示を行う事ができる。
By arranging the micro-cylinder lens array immediately before the illumination / projection separation optical system (illumination-side incident position) in this way, illumination is performed for each tens of pixels in areas of RGB colors. The microcylinder lens array 33 is driven at a fine pitch or continuously in one frame along its surface as shown by an arrow Gw in FIG. 26 or FIG. 24, FIG. ing. By performing pixel display in conjunction with this, it is possible to perform good color display on the entire screen.

【0135】具体的には、図27に示すように、表示パ
ネル16上にRGB各色でストライプ状の照明(以下、
単にストライプと呼ぶ)を行い、これを矢印Gwで示す
方向に、1フレームの時間を一周期として移動させる。
ここでのストライプsのピッチは1〜2mmであり、表
示パネル16の画素の大きさと比較すると粗いものとな
っている。このようにして、各画素に対してそれぞれR
GBの光が順次照明される構成となっている。
More specifically, as shown in FIG. 27, stripe-shaped illumination (hereinafter, referred to as RGB) on the display panel 16 in each of RGB colors.
(Referred to simply as a stripe), and is moved in the direction indicated by the arrow Gw with one frame time as one cycle.
Here, the pitch of the stripes s is 1 to 2 mm, which is coarse as compared with the size of the pixels of the display panel 16. In this way, R
GB light is sequentially illuminated.

【0136】図28は、上述したマスク板31の構成を
模式的に示す図である。同図(a)はマスク板31の概
略構成、及び第2レンズアレイ6との光軸上から見た位
置関係を示している。また、同図(b)は、照明光とし
ての上記各ストライプの横断面方向より見た、表示パネ
ル上の位置と光の強度との関係を示すグラフである。ま
ず、同図(a)において、第2レンズアレイ6は、各セ
ル6aが格子状に配列されており、レンズアレイ全体が
略正方形となっている。具体的には、各セル6aがその
長辺方向に4個、短辺方向に6個配列されている。
FIG. 28 is a diagram schematically showing the configuration of the above-described mask plate 31. As shown in FIG. FIG. 3A shows a schematic configuration of the mask plate 31 and a positional relationship between the mask plate 31 and the second lens array 6 as viewed from the optical axis. FIG. 2B is a graph showing the relationship between the position on the display panel and the light intensity as viewed from the cross-sectional direction of each of the stripes as the illumination light. First, in FIG. 2A, in the second lens array 6, the cells 6a are arranged in a lattice, and the entire lens array is substantially square. Specifically, four cells 6a are arranged in the long side direction and six in the short side direction.

【0137】但し、このような配列に限定されるもので
はなく、各セル6aは例えば長辺方向に4〜8個配列さ
れ、短辺方向には、レンズアレイ全体として略正方形と
なるように、長辺と短辺の長さの比に応じた個数だけそ
れぞれ配列される。ここで、第2レンズアレイ6は、こ
れに重ねて配置されたマスク板31により、そのスリッ
ト31aの部分だけ開口している。即ち、この部分だけ
光が透過する状態である。具体的には、第2レンズアレ
イ6の各セル6aの中央で、長辺方向に1/3の幅a0
だけ開口した状態となっている。尚、スリットは、単に
孔が開いている状態でも良いし、この部分が透明となっ
ている状態でも良い。
However, the present invention is not limited to such an arrangement. For example, four to eight cells 6a are arranged in the long side direction, and in the short side direction, the entire lens array is substantially square. As many as the number corresponding to the ratio of the length of the long side and the length of the short side are arranged. Here, the second lens array 6 is opened only at the slit 31a thereof by the mask plate 31 arranged on the second lens array 6. That is, light is transmitted only in this portion. Specifically, at the center of each cell 6a of the second lens array 6, a width a 0 of 1/3 in the long side direction.
Only in the open state. The slit may be a state in which a hole is simply opened or a state in which this part is transparent.

【0138】このような構成により、各セル上の光源像
Liの幅が規制され、結果として上記表示パネル上に照
明される各ストライプの幅が規制されて、隣合うストラ
イプ同士の干渉を計算上は防止する事ができる。しかし
ながら、上述のように1/3幅開口した状態では、実際
は誤差や収差等の影響により、同図(b)に示すよう
に、各ストライプの幅の規制が十分ではなく、隣合うス
トライプ同士、即ち点線で示すBのストライプと破線で
示すRのストライプ、或いはRのストライプと実線で示
すGのストライプとが、まだ部分的に干渉しており、画
像の色純度低下の原因となる。
With such a configuration, the width of the light source image Li on each cell is regulated, and as a result, the width of each stripe illuminated on the display panel is regulated, so that the interference between adjacent stripes can be calculated. Can be prevented. However, in the state where the aperture is 1 / wide as described above, the width of each stripe is not sufficiently regulated due to errors and aberrations, as shown in FIG. That is, the B stripe indicated by the dotted line and the R stripe indicated by the broken line, or the R stripe and the G stripe indicated by the solid line still partially interfere with each other, which causes a reduction in color purity of an image.

【0139】そこで、上記開口の幅を更に規制する。図
29は、開口幅を小さくしたマスク板31の構成を模式
的に示す図である。同図(a)はそのマスク板31の概
略構成、及び第2レンズアレイ6との光軸上から見た位
置関係を示している。また、同図(b)は、この構成に
おける各ストライプの表示パネル上の位置と光の強度と
の関係を示すグラフである。
Accordingly, the width of the opening is further restricted. FIG. 29 is a diagram schematically showing a configuration of a mask plate 31 with a reduced opening width. FIG. 2A shows a schematic configuration of the mask plate 31 and a positional relationship between the mask plate 31 and the second lens array 6 as viewed from the optical axis. FIG. 3B is a graph showing the relationship between the position of each stripe on the display panel and the light intensity in this configuration.

【0140】同図(a)において、マスク板31の中央
寄りのスリット31aの開口幅をa1,周辺寄りのスリ
ット31aの開口幅をa2とすると、a1は例えば上記a
0の0.7〜0.95倍であり、a2はa1より更に小さ
い値となっている。つまり、スリット31aが周辺に近
いほど、開口幅を小さくしている。これは、レンズアレ
イの各セルの内、周辺に近いものほどその各セル上の光
源像Liは、収差の影響で楕円状に歪んで小さくなるの
で、この部分の開口幅を多めに規制する事により、照明
効率の悪化を抑制しつつ上記各ストライプの幅を効果的
に規制し、各ストライプ同士の干渉を防止して、色純度
を損なわないようにするものである。
In FIG. 15A, if the opening width of the slit 31a near the center of the mask plate 31 is a 1 and the opening width of the slit 31a near the periphery is a 2 , a 1 is, for example, a
A 0.7 to 0.95 times the 0, a 2 has a smaller value than a 1. In other words, the closer the slit 31a is to the periphery, the smaller the opening width is. This is because the light source image Li on each cell closer to the periphery among the cells of the lens array is distorted in an elliptical shape due to the influence of aberration and becomes smaller. Thus, the width of each of the stripes is effectively regulated while suppressing the deterioration of the illumination efficiency, interference between the stripes is prevented, and the color purity is not impaired.

【0141】このような構成により、同図(b)に示す
ように、各ストライプの幅が十分に規制され、隣合うス
トライプ同士、即ち点線で示すBのストライプと破線で
示すRのストライプ、或いはRのストライプと実線で示
すGのストライプとが、互いに干渉する事なく、しかも
離れてしまう事もないので、照明効率も色純度も保たれ
る事となる。
With such a configuration, as shown in FIG. 14B, the width of each stripe is sufficiently regulated, and adjacent stripes, that is, a stripe B indicated by a dotted line and an R stripe indicated by a broken line, or Since the R stripe and the G stripe indicated by the solid line do not interfere with each other and do not separate from each other, the illumination efficiency and the color purity are maintained.

【0142】さらに、照明効率と各ストライプの幅の規
制とを更に効果的に両立させる構成として、濃度フィル
ターを用いる方法がある。これは、図30に示すよう
に、マスク板31の各スリット31aの開口幅a0の周
辺付近で、その周辺に近づくに従って透過率が低下して
行くようにした構成である。これにより、照明効率を保
ったまま各ストライプの幅を更に効果的に規制し、各ス
トライプ同士の干渉を防止して、色純度を損なわないよ
うにする事ができる。
Further, there is a method using a density filter as a configuration for more effectively satisfying both the illumination efficiency and the regulation of the width of each stripe. This is because, as shown in FIG. 30, in the vicinity of the periphery of the aperture width a 0 of each slit 31a of the mask plate 31, a configuration in which the transmittance was set to continue to decrease as it approaches the periphery thereof. As a result, the width of each stripe can be more effectively regulated while maintaining the illumination efficiency, and interference between the stripes can be prevented so that the color purity is not impaired.

【0143】また、他の構成として、スリットの開口幅
を可変にする方法がある。これは、例えば図31に示す
ように、実線で示すマスク板31と破線で示すマスク板
35とを重ね合わせ、各スリット31a,35aが重な
りあった部分を実際のスリットとして使用するものであ
る。この場合、各マスク板31,35は、同図のスリッ
ト開口幅方向である矢印Hwに沿って、互いに連動して
それぞれ逆方向に駆動される構成となっている。これに
より、スリットの中心位置が第2レンズアレイ6の各セ
ル6aに対してずれる事なく、その開口幅を調節する事
ができる。
As another configuration, there is a method of making the opening width of the slit variable. For example, as shown in FIG. 31, a mask plate 31 shown by a solid line and a mask plate 35 shown by a broken line are overlapped, and a portion where the slits 31a and 35a overlap is used as an actual slit. In this case, the mask plates 31 and 35 are configured to be driven in opposite directions in conjunction with each other along an arrow Hw that is the width direction of the slit opening in FIG. Accordingly, the opening width can be adjusted without the center position of the slit being shifted with respect to each cell 6a of the second lens array 6.

【0144】開口幅の調節は、装置外部の光の強さに従
って行われる。つまり、本実施形態の表示光学装置を使
って画像投影を行う際に、使用する部屋の明るさに応じ
てスリットの開口幅を変化させる。即ち、部屋が比較的
明るいときは、投影画像も明るくして見やすくするため
に、スリットの開口幅を大きくし、逆に部屋が比較的暗
いときは、投影画像の色純度を重視して画質を高めるた
めに、スリットの開口幅を小さくする。或いは、装置の
出荷前に標準的な開口幅となるように調整して固定して
も良い。
The opening width is adjusted according to the intensity of light outside the device. That is, when an image is projected using the display optical device of the present embodiment, the opening width of the slit is changed according to the brightness of the room to be used. That is, when the room is relatively bright, the opening width of the slit is increased to make the projected image bright and easy to see, and when the room is relatively dark, the image quality is emphasized with emphasis on the color purity of the projected image. In order to increase the width, the opening width of the slit is reduced. Alternatively, the device may be adjusted and fixed to have a standard opening width before shipment of the device.

【0145】マスク板の駆動については、外部の光の強
さを装置に設けたセンサー(不図示)により検出し、そ
れをフィードバックして図示しないモーター等により行
う方法でも良いし、使用者が投影画像を見ながら手動で
行う方法でも良い。尚、以上説明したようなマスク板を
使う構成は、上述した第1,第2の実施形態において
も、インテグレータ光学系と色分離を行うダイクロイッ
クミラーとの配置を交替した上で、使用する事ができ
る。
The driving of the mask plate may be performed by a method in which the intensity of external light is detected by a sensor (not shown) provided in the apparatus, and the detected light intensity is fed back by a motor or the like (not shown). The method may be performed manually while viewing the image. It should be noted that the configuration using the mask plate as described above can be used in the above-described first and second embodiments after the arrangement of the integrator optical system and the dichroic mirror for performing color separation are changed. it can.

【0146】ところで、上述したマイクロシリンダーレ
ンズアレイ33の駆動方法について以下に述べる。図3
2は、マイクロシリンダーレンズアレイを往復駆動する
例を模式的に示している。同図において、マイクロシリ
ンダーレンズアレイ33は、光軸方向より見た状態で描
かれている。マイクロシリンダーレンズアレイ33の、
各マイクロシリンダーレンズ33aの長手方向に沿った
側面33bの中央付近には、カム36が当接しており、
反対側の側面33cは、例えばバネ37により付勢さ
れ、マイクロシリンダーレンズアレイ33をカム36に
押しつける状態となっている。
Now, a method of driving the above-described micro cylinder lens array 33 will be described below. FIG.
2 schematically shows an example in which the micro cylinder lens array is driven back and forth. In the figure, the micro cylinder lens array 33 is drawn in a state viewed from the optical axis direction. Of the micro cylinder lens array 33,
A cam 36 is in contact with the vicinity of the center of the side surface 33b along the longitudinal direction of each micro cylinder lens 33a,
The opposite side surface 33 c is urged by, for example, a spring 37 and presses the micro-cylinder lens array 33 against the cam 36.

【0147】このとき、カム36が軸36a周りに回転
すると、その偏心によりマイクロシリンダーレンズアレ
イ33が、マイクロシリンダーレンズ33aの配列の1
ピッチpだけ矢印Gw方向に往復駆動される。これによ
り、ここでは図示しない表示パネル16の画素上の照明
光を移動させる事ができる。
At this time, when the cam 36 rotates around the axis 36a, the eccentricity causes the micro-cylinder lens array 33 to become one of the arrangements of the micro-cylinder lens 33a.
It is driven back and forth by the pitch p in the direction of arrow Gw. Thereby, the illumination light on the pixels of the display panel 16 (not shown) can be moved.

【0148】また、図33は、マイクロシリンダーレン
ズを連続駆動する例を斜視図で示している。ここでは多
数のマイクロシリンダーレンズ38aがベルト状に連結
されて輪状を成している。これをマイクロシリンダーレ
ンズ群38と呼ぶ。マイクロシリンダーレンズ群38
は、軸支された2個のプーリー39に連架されており、
そのプーリー39間にはPBSプリズム14が配設され
ている。今、プーリー39が図示しないモーター等によ
り各矢印方向に回転すると、マイクロシリンダーレンズ
群38が回転し、マイクロシリンダーレンズ38aがそ
の配列方向即ち矢印Gwで示す方向に連続駆動される。
FIG. 33 is a perspective view showing an example in which the micro cylinder lens is continuously driven. Here, a large number of micro cylinder lenses 38a are connected in a belt shape to form a ring shape. This is called a micro cylinder lens group 38. Micro cylinder lens group 38
Is connected to the two pulleys 39 supported by the shaft,
The PBS prism 14 is disposed between the pulleys 39. Now, when the pulley 39 is rotated in the direction of each arrow by a motor or the like (not shown), the micro cylinder lens group 38 is rotated, and the micro cylinder lens 38a is continuously driven in the arrangement direction, that is, the direction shown by the arrow Gw.

【0149】このとき、光9が矢印で示す光軸方向より
マイクロシリンダーレンズ群38に入射すると、マイク
ロシリンダーレンズ38aを経てPBSプリズム14に
到達し、ここで反射されて下方の表示パネル16を照明
する。ここでは表示パネル16上の照明光が連続的に移
動する事となる。尚、同図のマイクロシリンダーレン
ズ,PBSプリズム,表示パネルの位置関係は、図24
に示したものとは若干異なっている。
At this time, when the light 9 enters the micro-cylinder lens group 38 from the optical axis direction indicated by the arrow, it reaches the PBS prism 14 via the micro-cylinder lens 38a and is reflected there to illuminate the lower display panel 16. I do. Here, the illumination light on the display panel 16 moves continuously. The positional relationship between the micro cylinder lens, the PBS prism, and the display panel in FIG.
Are slightly different from those shown in FIG.

【0150】尚、特許請求の範囲で言う照明光学系は、
実施形態における照明光学装置に対応している。
Incidentally, the illumination optical system referred to in the claims is:
This corresponds to the illumination optical device in the embodiment.

【0151】[0151]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素ピッチが細かい表示パネルにおいても、効率の良い
構成が可能な、高解像度の表示光学装置を提供する事が
できる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a high-resolution display optical device capable of efficiently configuring a display panel having a fine pixel pitch.

【0152】特に、照明光学系に光源像を規制する開口
部を有するマスク板を備え、所定の配置構成とする事に
より、表示パネル上に照明されるRGB各ストライプの
幅が規制されて、隣合うストライプ同士の干渉を防止す
る事ができる。
In particular, by providing the illumination optical system with a mask plate having an opening for regulating the light source image and having a predetermined arrangement, the width of each of the RGB stripes to be illuminated on the display panel is regulated. Interference between matching stripes can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の表示光学装置を模式
的に示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a display optical device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態の表示光学装置の主要部分を拡
大して示す模式図。
FIG. 2 is an enlarged schematic diagram illustrating a main part of the display optical device according to the first embodiment.

【図3】複屈折マイクロシリンダーレンズアレイの材料
構成を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a material configuration of a birefringent microcylinder lens array.

【図4】画素上の照明光を移動する事によりカラー表示
を行う原理の説明図(構成)。
FIG. 4 is an explanatory diagram (configuration) of a principle of performing color display by moving illumination light on a pixel.

【図5】画素上の照明光を移動する事によりカラー表示
を行う原理の説明図(動作)。
FIG. 5 is an explanatory diagram (operation) of a principle of performing color display by moving illumination light on a pixel.

【図6】本発明の第2の実施形態の表示光学装置を模式
的に示す構成図。
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a display optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】スクリーン上の投影光を移動する事によりカラ
ー表示を行う原理の説明図(構成)。
FIG. 7 is an explanatory diagram (configuration) of a principle of performing color display by moving projection light on a screen.

【図8】スクリーン上の投影光を移動する事によりカラ
ー表示を行う原理の説明図(動作)。
FIG. 8 is an explanatory diagram (operation) of a principle of performing color display by moving projection light on a screen.

【図9】TIRプリズム付近の構成を模式的に示す斜視
図(従来例)。
FIG. 9 is a perspective view schematically showing a configuration near a TIR prism (conventional example).

【図10】TIRプリズム付近の構成を模式的に示す斜
視図(第1の実施形態)。
FIG. 10 is a perspective view schematically showing a configuration near a TIR prism (first embodiment).

【図11】TIRプリズム付近の構成を模式的に示す斜
視図(第2の実施形態)。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing a configuration near a TIR prism (second embodiment).

【図12】従来のTIRプリズム付近の構成を模式的に
示す図。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration near a conventional TIR prism.

【図13】従来の構成における照明光と投影光の角度範
囲を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an angle range between illumination light and projection light in a conventional configuration.

【図14】第1の実施形態の構成における照明光と投影
光の角度範囲を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing an angle range between illumination light and projection light in the configuration of the first embodiment.

【図15】第2の実施形態の構成における照明光と投影
光の角度範囲を示す図。
FIG. 15 is a diagram illustrating an angle range between illumination light and projection light in the configuration of the second embodiment.

【図16】本発明の第3の実施形態の表示光学装置を模
式的に示す構成図。
FIG. 16 is a configuration diagram schematically showing a display optical device according to a third embodiment of the present invention.

【図17】複屈折回折格子と第1,第2レンズアレイと
の関係を模式的に示す分解斜視図。
FIG. 17 is an exploded perspective view schematically showing a relationship between a birefringent diffraction grating and first and second lens arrays.

【図18】インテグレータが1段の場合の第1,第2レ
ンズアレイの位置関係を模式的に示す正面図。
FIG. 18 is a front view schematically showing the positional relationship between the first and second lens arrays when the number of integrators is one;

【図19】複屈折マイクロレンズアレイと表示パネルと
の関係を模式的に示す図。
FIG. 19 is a diagram schematically showing a relationship between a birefringent microlens array and a display panel.

【図20】複屈折マイクロレンズアレイの材料構成を示
す模式図。
FIG. 20 is a schematic diagram showing a material configuration of a birefringent microlens array.

【図21】投影光学系における画素シフトの原理を模式
的に示す斜視図。
FIG. 21 is a perspective view schematically showing the principle of pixel shift in the projection optical system.

【図22】従来の一例であるマイクロレンズアレイと表
示パネルとの関係を模式的に示す図。
FIG. 22 is a diagram schematically illustrating a relationship between a microlens array and a display panel, which is an example of the related art.

【図23】従来の他の例であるマイクロレンズアレイと
表示パネルとの関係を模式的に示す図。
FIG. 23 is a view schematically showing a relationship between a microlens array and a display panel, which is another example of the related art.

【図24】本発明の第4の実施形態の表示光学装置を模
式的に示す構成図。
FIG. 24 is a configuration diagram schematically showing a display optical device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第5の実施形態の表示光学装置を模
式的に示す構成図。
FIG. 25 is a configuration diagram schematically showing a display optical device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第4或いは第5の実施形態の表示光
学装置の主要部分を拡大して示す模式図。
FIG. 26 is an enlarged schematic diagram showing a main part of a display optical device according to a fourth or fifth embodiment of the present invention.

【図27】表示パネル上にRGB各色でストライプ状の
照明を行う様子を模式的に示す図。
FIG. 27 is a diagram schematically showing a manner in which stripe-like illumination is performed on the display panel in each of RGB colors.

【図28】マスク板の構成を模式的に示す図。FIG. 28 is a diagram schematically showing a configuration of a mask plate.

【図29】開口幅を小さくしたマスク板の構成を模式的
に示す図。
FIG. 29 is a diagram schematically showing a configuration of a mask plate having a reduced opening width.

【図30】濃度フィルターを用いたマスク板の構成を模
式的に示す図。
FIG. 30 is a diagram schematically showing a configuration of a mask plate using a density filter.

【図31】スリットの開口幅を可変にしたマスク板の構
成を模式的に示す図。
FIG. 31 is a diagram schematically showing a configuration of a mask plate in which an opening width of a slit is variable.

【図32】マイクロシリンダーレンズアレイを往復駆動
する例を示す模式図。
FIG. 32 is a schematic view showing an example in which a micro cylinder lens array is driven back and forth.

【図33】マイクロシリンダーレンズアレイを連続駆動
する例を示す斜視図。
FIG. 33 is a perspective view showing an example of continuously driving a micro cylinder lens array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 リフレクター 3 複屈折回折格子 4 第1レンズアレイ 6 第2レンズアレイ 7 UVIRカットフィルター 8 重ね合わせレンズ 14 PBSプリズム 15 複屈折マイクロレンズアレイ 16 表示パネル 17 投影光学系 18 像シフト用レンズ 19 アクチュエータ 22 TIRプリズム 23,32 コンデンサーレンズ 31,35 マスク板 33 マイクロシリンダーレンズアレイ 34 照明・投影分離光学系 Rm,Gm,Bm ダイクロイックミラーReference Signs List 1 light source 2 reflector 3 birefringent diffraction grating 4 first lens array 6 second lens array 7 UVIR cut filter 8 superimposing lens 14 PBS prism 15 birefringent microlens array 16 display panel 17 projection optical system 18 image shifting lens 19 actuator 22 TIR prism 23, 32 Condenser lens 31, 35 Mask plate 33 Micro cylinder lens array 34 Illumination / projection separation optical system R m , G m , B m Dichroic mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H091 FA02X FA07X FA14X FA21X FA29X FA41Z FD07 HA12 LA21 LA30 5G435 AA00 BB12 BB16 BB17 CC12 DD02 DD04 FF03 FF05 FF13 GG01 GG02 GG03 GG04 GG11 GG16 GG28 LL15  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H091 FA02X FA07X FA14X FA21X FA29X FA41Z FD07 HA12 LA21 LA30 5G435 AA00 BB12 BB16 BB17 CC12 DD02 DD04 FF03 FF05 FF13 GG01 GG02 GG03 GG04 GG11 GG16 GG28 LL

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を所定の波長領域毎に異な
った方向に分離し、該分離された照明光としての光を連
続的に或いは微小ピッチでシフトして、表示パネルに照
明する照明光学系を備え、前記照明光はRGB3色の光
が交互に複数配列され、各同一色の光が前記表示パネル
の隣合った複数個の画素を照明する表示光学装置におい
て、 前記照明光学系は、光源像を規制する開口部を有するマ
スク板を備え、該マスク板以降に光源からの光を所定の
波長領域毎に異なった方向に分離する色分解光学系を設
けた事を特徴とする表示光学装置。
1. Illumination for illuminating a display panel by separating light from a light source in different directions for each predetermined wavelength region and shifting the separated illumination light continuously or at a fine pitch. A display optical device comprising an optical system, wherein a plurality of light beams of three colors RGB are alternately arranged as the illumination light, and each of the same color lights illuminates a plurality of adjacent pixels of the display panel; A display having a mask plate having an opening for regulating a light source image, and a color separation optical system for separating light from the light source in different directions for each predetermined wavelength region after the mask plate. Optical device.
【請求項2】 前記開口部は複数である事を特徴とする
請求項1に記載の表示光学装置。
2. The display optical device according to claim 1, wherein the number of the openings is plural.
【請求項3】 前記照明光学系は、レンズアレイより成
るインテグレータを備え、前記開口部が該レンズアレイ
の各セルの開口幅を規制するように前記マスク板を配置
した事を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示
光学装置。
3. The illumination optical system includes an integrator including a lens array, and the mask plate is arranged such that the opening regulates an opening width of each cell of the lens array. The display optical device according to claim 1.
【請求項4】 前記各セルの開口幅は、該各セルの全幅
の3分の1以下である事を特徴とする請求項3に記載の
表示光学装置。
4. The display optical device according to claim 3, wherein an opening width of each cell is equal to or less than one third of a total width of each cell.
【請求項5】 前記各セルの開口幅は、前記レンズアレ
イの周辺に近いほど狭くなる事を特徴とする請求項3又
は請求項4に記載の表示光学装置。
5. The display optical device according to claim 3, wherein an opening width of each of the cells becomes narrower nearer to a periphery of the lens array.
【請求項6】 前記マスク板の開口部に濃度フィルター
を用いた事を特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか
に記載の表示光学装置。
6. The display optical device according to claim 1, wherein a density filter is used in an opening of said mask plate.
【請求項7】 前記マスク板の開口部の幅を調節可能と
した事を特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記
載の表示光学装置。
7. The display optical device according to claim 1, wherein the width of the opening of the mask plate can be adjusted.
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