JP2000047115A - Fly-eye integrator, illuminating device and projection type display device using the same - Google Patents

Fly-eye integrator, illuminating device and projection type display device using the same

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JP2000047115A
JP2000047115A JP10227587A JP22758798A JP2000047115A JP 2000047115 A JP2000047115 A JP 2000047115A JP 10227587 A JP10227587 A JP 10227587A JP 22758798 A JP22758798 A JP 22758798A JP 2000047115 A JP2000047115 A JP 2000047115A
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JP
Japan
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lens
light
lens plate
lenses
fly
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Application number
JP10227587A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sekine
淳 関根
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fly-eye integrator capable of illuminating with high luminance without wastefully illuminating, and to provide an illuminating device and a projection type display device using the fly-eye integrator. SOLUTION: As for the fly-eye integrator constituted of a 1st lens plate 2 which is constituted by arranging plural lenses 2a in a plane state and a 2nd lens plate 3 which is constituted by arranging plural lenses 3a in a plane state, each lens 2a of the 1st lens plate 2 is smoothly connected to the adjacent lens 2a through the boundary part 2b.

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、複数のレンズを平
面的に配置した第1レンズ板と、複数のレンズを平面的
に配置した第2レンズ板とから構成されるフライアイイ
ンテグレータ,それを用いた照明装置並びに投射型表示
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 fly-eye integrator comprising a first lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane and a second lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane. The present invention relates to a lighting device and a projection display device used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、液晶ライトバルブ等の矩形照
明領域を均一に照明する方法として2枚のレンズ板、い
わゆるフライアイインテグレータを使用した照明装置な
らびにそれを用いた投射型表示装置が知られている。
2. Description of the Related Art Hitherto, as a method for uniformly illuminating a rectangular illumination area such as a liquid crystal light valve, an illumination device using two lens plates, a so-called fly-eye integrator, and a projection display device using the same have been known. ing.

【0003】さらに、これらインテグレータとさらなる
照明効率を向上させた照明装置として前記フライアイイ
ンテグレータの射出面に複数の偏光ビームスプリッタを
接合させた偏光ビームスプリッタアレイと当該アレイの
所定位置に1/2波長板を貼り付けた構造の偏光装置を
使用した投射型表示装置の開示が特開平8−30473
9号公報にある。
[0003] Further, as an integrator and an illuminating device having further improved illumination efficiency, a polarizing beam splitter array in which a plurality of polarizing beam splitters are joined to an exit surface of the fly-eye integrator, and a half-wavelength beam is provided at a predetermined position of the array. JP-A-8-30473 discloses a projection type display device using a polarizing device having a structure in which a plate is attached.
No. 9 publication.

【0004】図4に上記公報の実施例1の偏光装置なら
びに投射型表示装置の構成図として上記公報の図1とし
て記載されたものを示す。但し、符号等は一部変更して
いる。
FIG. 4 shows the configuration of the polarizing device and the projection type display device according to the first embodiment of the above publication described as FIG. 1 of the above publication. However, the signs and the like have been partially changed.

【0005】本図を用いて従来の投射型表示装置用の偏
光装置を説明する。光源ランプ201と放物凹面鏡20
2から光源部203が構成され、この光源部203から
射出された略平行光束の光源光は、集光レンズ301が
平面的に配置された第1のレンズ板3に入射する。この
第1のレンズ板300の斜視構成図を図5に示す。この
図に記載のように、この第1のレンズ板300は集光レ
ンズ301を4×5個配列して構成したものである。
A conventional polarizing device for a projection display device will be described with reference to FIG. Light source lamp 201 and parabolic concave mirror 20
2 constitutes a light source unit 203, and the substantially parallel light source light emitted from the light source unit 203 enters the first lens plate 3 on which the condenser lens 301 is arranged in a plane. FIG. 5 shows a perspective configuration diagram of the first lens plate 300. As shown in this figure, the first lens plate 300 is configured by arranging 4 × 5 condensing lenses 301.

【0006】各集光レンズ301によって決定される開
口に入射した前記光源光は、当該各集光レンズ301の
焦点の位置に集光される。この焦点の位置には、第2の
レンズ板400の偏光分離プリズムアレイ420が配置
されている。この第2のレンズ板400は、前記第1の
レンズ板300とともにフライアイインテグレータを構
成する集光レンズアレイ410と、偏光ビームスプリッ
タ421,422を複数個偏光分離膜423,424が
同じ方向に向くように配置接合した偏光分離プリズムア
レイ420と、そのプリズムアレイ420の所定の射出
側に配置したλ/2位相差膜431と、射出側に配置し
たレンズ440とから構成されている。
The light from the light source that has entered the aperture determined by each condenser lens 301 is condensed at the focal point of each condenser lens 301. The polarization separation prism array 420 of the second lens plate 400 is arranged at the position of the focal point. In the second lens plate 400, a condensing lens array 410 constituting a fly-eye integrator together with the first lens plate 300, and a plurality of polarization beam splitters 421 and 422 in which a plurality of polarization separation films 423 and 424 are oriented in the same direction. And a λ / 2 retardation film 431 disposed on a predetermined exit side of the prism array 420, and a lens 440 disposed on the exit side.

【0007】前述のように第1のレンズ板300の内の
1つの集光レンズ301によって決定される開口に入射
した光源光は、当該レンズ301に対応する第2のレン
ズ板400の集光レンズアレイ410の集光レンズ41
1に入射し、通過した光は射出面に配置された前記偏光
プリズムアレイ420の1つの偏光ビームスプリッタ4
21に入射し、当該偏光ビームスプリッタ421の偏光
分離部423によって、透過して進行射出するP偏光
と、反射されて隣接する偏光ビームスプリッタ422に
入射するS偏光とに分離される。P偏光は射出面に配置
したλ/2位相差膜431を経由することによりS偏光
に変換されて射出側レンズ440を経由して照明領域全
体をS偏光にて照明する。
As described above, the light from the light source that has entered the opening determined by one condenser lens 301 of the first lens plate 300 is transmitted to the condenser lens of the second lens plate 400 corresponding to the lens 301. Condensing lens 41 of array 410
1 is transmitted to one polarizing beam splitter 4 of the polarizing prism array 420 disposed on the exit surface.
The polarization beam splitter 421 of the polarization beam splitter 421 separates the polarization beam into the P-polarized light that is transmitted and travels and exits, and the S-polarized light that is reflected and enters the adjacent polarization beam splitter 422. The P-polarized light is converted into S-polarized light by passing through a λ / 2 retardation film 431 arranged on the exit surface, and illuminates the entire illumination area with S-polarized light via the exit-side lens 440.

【0008】隣接偏光ビームスプリッタ422に入射し
たS偏光は当該偏光ビームスプリッタ偏光分離部424
にて反射されて進行方向を変換してS偏光で射出されレ
ンズ440を経由して照明領域をS偏光にて照明する。
The S-polarized light that has entered the adjacent polarization beam splitter 422 is polarized by the polarization beam splitter polarization separation section 424.
Then, the light is reflected by the lens, the traveling direction is changed, the light is emitted as S-polarized light, and the illumination area is illuminated with S-polarized light via the lens 440.

【0009】このように、第1のレンズ板300と第2
のレンズ板400を使用することにより、第1のレンズ
板300の集光レンズ301の数だけ照明領域に対して
同じ振動方向を有する直線偏光光(上記説明ではS偏
光)にて照明できることから、均一性が優れ、且つ高輝
度な照明が達成できるとしている。
As described above, the first lens plate 300 and the second lens
By using the lens plate 400, the illumination area can be illuminated with linearly polarized light (S-polarized light in the above description) having the same vibration direction with respect to the illumination area by the number of condenser lenses 301 of the first lens plate 300 It is said that illumination with excellent uniformity and high brightness can be achieved.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】最近、投射型表示装置
においては高輝度投射が必要になってきており、特に大
画面においてはその必要があるが、そのために、上記投
射型表示装置においては効率のよい光学設計がなされ、
照明領域への照明はその外周部に無駄な照明をしないよ
うに当該領域ぎりぎりに照明されるのが通常である。
Recently, high-brightness projection has become necessary in projection-type display devices, especially for large screens. Good optical design,
In general, the illumination of the illumination area is illuminated at the very end of the area so as not to uselessly illuminate the outer peripheral portion.

【0011】しかし、そうした場合スクリーン上の投射
像の上下左右の端に直線の暗線が投射されることがあっ
た。本発明者らは、投射型表示装置を研究し、前記暗線
は前記第1のレンズ板300の集光レンズ301の隣接
の集光レンズ301との境界直線部301aが投射さ
れ、当該境界直線部301aが暗線として投射されてい
ることを見い出した。
However, in such a case, straight dark lines may be projected on the upper, lower, left and right ends of the projected image on the screen. The present inventors have studied a projection type display device, and the dark line is projected on a boundary straight line portion 301a between the first lens plate 300 and the condensing lens 301 adjacent to the condensing lens 301, and the boundary straight line portion is projected. 301a was found to be projected as a dark line.

【0012】この画面端に出現する前記暗線を除去させ
るには、前記照明領域に対して大なる面積にて照明すれ
ばよいが、そうすることは前記照明領域に対する照明輝
度を減少させることになり、上記要求を満たすことがで
きない。
In order to remove the dark line appearing at the edge of the screen, it is sufficient to illuminate the illumination area with a large area. However, doing so reduces the illumination luminance for the illumination area. Cannot satisfy the above requirements.

【0013】本発明者らは、無駄な照明をすることな
く、さらに高輝度照明を達成するために、前記フライア
イインテグレータの第1レンズ板を構成するレンズ形状
を工夫することにより本発明を達成することができた。
The present inventors have achieved the present invention by devising the lens shape constituting the first lens plate of the fly-eye integrator in order to achieve higher luminance illumination without unnecessary illumination. We were able to.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
め、請求項1に記載の本発明のフライアイインテグレー
タとしての構成は、複数のレンズを平面的に配置した第
1レンズ板と、複数のレンズを平面的に配置した第2レ
ンズ板とから構成されるフライアイインテグレータにお
いて、前記第1レンズ板の各レンズは、隣接レンズとの
境界部が滑らかに接続されているフライアイインテグレ
ータとするものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, as a fly-eye integrator, a first lens plate in which a plurality of lenses are arranged in a plane and a plurality of lenses are provided. A fly-eye integrator comprising a second lens plate on which lenses are arranged in a plane, wherein each lens of the first lens plate is a fly-eye integrator whose boundary with an adjacent lens is smoothly connected. It is.

【0015】請求項2に記載の本発明のフライアイイン
テグレータとしての構成は、複数のレンズを平面的に配
置した第1レンズ板と、複数のレンズを平面的に配置し
た第2レンズ板とから構成されるフライアイインテグレ
ータにおいて、前記第1レンズ板の各レンズの表面形状
は、レンズ周辺部では表面形状の外側に向かって曲率が
滑らかに大となるように変化し、隣接レンズとの境界部
では当該曲率が無限大となるような形状に形成されてい
るフライアイインテグレータとするものである。
According to a second aspect of the present invention, a fly-eye integrator according to the present invention comprises a first lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane and a second lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane. In the fly-eye integrator that is configured, the surface shape of each lens of the first lens plate changes so that the curvature increases smoothly toward the outside of the surface shape at the peripheral portion of the lens, and the boundary portion between the lens and the adjacent lens. In this example, the fly-eye integrator is formed in such a shape that the curvature becomes infinite.

【0016】請求項3に記載の本発明の照明装置として
の構成は、光源と、前記光源を射出した光源光を分割す
る同じ開口形状を有する複数のレンズから構成される第
1レンズ板と、前記第1レンズ板のレンズの焦点位置に
配置される複数のレンズから構成される第2レンズ板
と、から構成される照明装置において、前記第1レンズ
板の各レンズの表面形状は、レンズ周辺部では表面形状
の外側に向かって曲率が滑らかに大となるように変化
し、隣接レンズとの境界部では当該曲率が無限大となる
ような形状に形成されている照明装置とするものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a lighting apparatus according to the present invention, comprising: a light source; a first lens plate including a plurality of lenses having the same aperture shape for dividing the light source light emitted from the light source; A second lens plate composed of a plurality of lenses arranged at the focal position of the lens of the first lens plate, wherein the surface shape of each lens of the first lens plate is the periphery of the lens. In the part, the curvature changes so as to increase smoothly toward the outside of the surface shape, and at the boundary part with the adjacent lens, the curvature is formed to be infinitely large. .

【0017】請求項4に記載の本発明の投射型表示装置
としての構成は、光源と、前記光源を射出した光源光を
分割する同じ開口形状を有する複数のレンズから構成さ
れる第1レンズ板と、前記第1レンズ板のレンズの焦点
位置に配置される複数のレンズから構成される第2レン
ズ板と、前記第2レンズ板から射出された光を赤、緑、
青の光に分解する色分解光学系と、前記色分解による各
色光を入射して変調して射出する各色光ごとに配置した
ライトバルブと、前記各色光ライトバルブからの変調光
を色合成する合成光学系と、前記合成光学系を射出した
光を投射する投射光学系と、を有する投射型表示装置に
おいて、前記第1レンズ板の各レンズの表面形状が、レ
ンズ周辺部では表面形状の外側に向かって曲率が滑らか
に大となるように変化し、隣接レンズとの境界部では当
該曲率が無限大となるような形状に形成されている投射
型表示装置とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a projection type display device comprising: a first lens plate comprising a light source and a plurality of lenses having the same aperture shape for dividing the light source light emitted from the light source. And a second lens plate including a plurality of lenses disposed at a focal position of the lens of the first lens plate; and emitting light emitted from the second lens plate to red, green,
A color separation optical system that separates the light into blue light, a light valve that is arranged for each color light that receives, modulates, and emits each color light by the color separation, and modulates the modulated light from each color light valve. In a projection display device including a combining optical system and a projection optical system that projects light emitted from the combining optical system, the surface shape of each lens of the first lens plate is outside the surface shape in a lens peripheral portion. The projection type display device is formed in such a shape that the curvature changes so as to increase smoothly toward the boundary and the curvature becomes infinite at the boundary between the adjacent lenses.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0019】図1乃至図3には、この発明の実施の形態
を示す。図1はフルカラー投射型表示装置を示す構成図
である。
1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram showing a full-color projection display device.

【0020】図1中符号1は、ランプ1aならびに楕円
鏡等の凹面鏡1bから構成される光源で、この光源1か
ら射出された光源光は、当該光源光を略平行光束に変換
する図示しない整形光学系を経て、第1レンズ板2に入
射される。この第1レンズ板2ならびに第2レンズ板3
で、いわゆるフライアイインテグレータが構成されてお
り、第1レンズ2はその光源側に配置されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source composed of a lamp 1a and a concave mirror 1b such as an elliptical mirror. The light emitted from the light source 1 is shaped (not shown) for converting the light into substantially parallel light. The light enters the first lens plate 2 through the optical system. The first lens plate 2 and the second lens plate 3
Thus, a so-called fly-eye integrator is configured, and the first lens 2 is disposed on the light source side.

【0021】この第1レンズ板2の形状を示す斜視構成
図を図2に示す。本図は第1レンズ板2の射出面から見
た斜視構成図を示している。当該第1レンズ板2は、射
出面側から見てレンズ2aを4×5の計20個を平面的
に配置したものである。後述の本発明の内容から、当該
各レンズ2a間の境界部2bは明確ではないが、設計上
は各レンズ形状は、被照明物たるライトバルブ17B,
17G,17Rの外形形状(長方形)と相似形状を有す
る外形形状(開口部形状)を呈し、これら各レンズ2a
が上記の配列にて平面的に配列した構成となっている。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the first lens plate 2. This figure shows a perspective view of the first lens plate 2 viewed from the exit surface. The first lens plate 2 has a total of 20 4 × 5 lenses 2a arranged in a plane as viewed from the exit surface side. Although the boundary portion 2b between the lenses 2a is not clear from the contents of the present invention described later, each lens shape is designed by the light valve 17B, which is an object to be illuminated.
Each of the lenses 2a has an outer shape (opening shape) having a shape similar to the outer shape (rectangle) of 17G and 17R.
Are arranged in a plane in the above arrangement.

【0022】本発明は、第1レンズ板2のレンズ2aの
表面の形状にその特徴を有する。図3にその表面形状が
理解しやすいように、厚みにて切断したそのレンズ板2
を構成するレンズ2aの断面形状を示す。
The present invention is characterized by the shape of the surface of the lens 2a of the first lens plate 2. FIG. 3 shows the lens plate 2 cut at a thickness so that its surface shape can be easily understood.
2 shows the cross-sectional shape of the lens 2a that constitutes the above.

【0023】従来例においては同様な断面図を説明する
と、図4中、第1のレンズ板300を構成する各レンズ
301は、そのレンズ表面形状が球面形状であって、各
レンズ301とも球状の一部を当該レンズに採用したも
のであって、隣接のレンズ301とは、不連続にて隣接
している。そして、各レンズ301の境界直線部301
aは、第1のレンズ板300のレンズ301の開口部形
状(外形形状)である長方形形状を有する境界形状を有
している。また、その境界直線部301aにおいては、
隣接のレンズ301とはその断面形状において単純な球
状と球状の境界形状のみならず、隣接レンズ301間に
段差を有する場合もある。この不連続性が上記のように
境界直線部301aの直線形状を形成することとなり、
当該境界直線部301aが集光レンズアレイ410のレ
ンズ411によってライトバルブ500上に結像され、
ライトバルブ500上の直線形状の当該結像部が投射レ
ンズによってスクリーン上に投射されてしまっていたの
である。
A similar sectional view will be described in a conventional example. In FIG. 4, each lens 301 constituting the first lens plate 300 has a spherical surface and each lens 301 has a spherical shape. A part of the lens is employed, and the adjacent lens 301 is discontinuously adjacent to the lens 301. Then, the boundary straight line portion 301 of each lens 301
“a” has a boundary shape having a rectangular shape that is the opening shape (outer shape) of the lens 301 of the first lens plate 300. In the boundary straight line portion 301a,
The adjacent lens 301 may have a step between the adjacent lenses 301 in addition to a simple spherical-spherical boundary shape in the cross-sectional shape. This discontinuity forms the linear shape of the boundary linear portion 301a as described above,
The boundary straight line portion 301a is imaged on the light valve 500 by the lens 411 of the condenser lens array 410,
That is, the linear imaging portion on the light valve 500 was projected on the screen by the projection lens.

【0024】図3は、図2の第1レンズ板2の斜視構成
図のA−A線に沿う断面図であって、当該レンズ板2の
厚み方向に沿って切断した図である。各レンズ2aは隣
接するレンズ2aとの境界部2bが連続的に接続され、
レンズ2aは断面形状としてそれぞれ、レンズ周辺部で
は表面形状の外側に向かって曲率が滑らかに大となるよ
うに変化し、隣接レンズ2aとの境界部2bでは当該曲
率が無限大となるような形状に形成されていることをそ
の特徴としている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the perspective view of the first lens plate 2 of FIG. 2, and is a view cut along the thickness direction of the lens plate 2. Each lens 2a is continuously connected at a boundary 2b with an adjacent lens 2a,
Each of the lenses 2a has a cross-sectional shape such that the curvature changes smoothly toward the outside of the surface shape at the peripheral portion of the lens, and the curvature becomes infinite at the boundary portion 2b with the adjacent lens 2a. It is characterized by being formed in.

【0025】なお、本実施の形態における第1レンズ板
2の光源光入射面は平面であって、射出面側に複数の表
面形状としてレンズ周辺部では表面形状の外側に向かっ
て曲率が滑らかに大となるようなレンズ2aを形成した
構成となっている。
In the present embodiment, the light source light incident surface of the first lens plate 2 is a flat surface, and a plurality of surface shapes are formed on the exit surface side, and the curvature is smooth toward the outside of the surface shape at the periphery of the lens. The configuration is such that a large lens 2a is formed.

【0026】この第1レンズ板2は通常プラスチック、
又はガラスから形成され、射出成形法にて作製される。
The first lens plate 2 is usually made of plastic,
Alternatively, it is formed of glass and is manufactured by an injection molding method.

【0027】図1に戻って、第1レンズ板2に入射した
光源光は、当該レンズ板2を構成する上記レンズ2aの
焦点位置に配置したレンズ3aが平面的に配置された第
2レンズ板3に入射され、各レンズ3a上の略中央部に
輝点を構成する。
Returning to FIG. 1, the light source light incident on the first lens plate 2 is converted into a second lens plate on which a lens 3a disposed at the focal position of the lens 2a constituting the lens plate 2 is disposed in a plane. 3 and constitutes a bright spot substantially at the center of each lens 3a.

【0028】第2レンズ板3上の輝点から射出された光
は、この第2レンズ板3の射出面の近傍に配置された複
数の偏光ビームスプリッタ5から構成された偏光ビーム
スプリッタアレイ(PCS)4と、その所定射出面に配
置した1/2波長位相板6とからなる偏光装置に入射さ
れてすべてS偏光に変換される。
The light emitted from the luminescent spot on the second lens plate 3 is directed to a polarizing beam splitter array (PCS) composed of a plurality of polarizing beam splitters 5 arranged near the exit surface of the second lens plate 3. 4) and a half-wavelength phase plate 6 disposed on a predetermined exit surface of the polarizer.

【0029】射出されたS偏光はフィールドレンズ7を
経由してB光反射ダイクロイックミラー11と、G光・
R光反射ダイクロイックミラー10とがX型に配置され
たクロスダイクロイックミラー9に入射され、B光と、
G光及びR光の混合光とに色分解される。
The emitted S-polarized light passes through a field lens 7 and is reflected by a B-light reflecting dichroic mirror 11 and a G-light
An R light reflecting dichroic mirror 10 is incident on a cross dichroic mirror 9 arranged in an X-shape, and B light and
It is color-separated into mixed light of G light and R light.

【0030】B光反射ダイクロイックミラー11に反射
されて進行するB光は、折曲げミラー12、フィールド
レンズ13Bを経てB光用偏光ビームスプリッタ14B
に入射される。
The B light reflected by the B light reflecting dichroic mirror 11 and traveling therethrough passes through the bending mirror 12 and the field lens 13B, and the B light polarizing beam splitter 14B.
Is incident on.

【0031】一方、G光・R光反射ダイクロイックミラ
ー10にて反射されたR光,G光混合光は、折曲げミラ
ー15を経てG光反射ダイクロイックミラー16に入射
されて、G光とR光とに色分解される。色分解されたG
光はフィールドレンズ13Gを経てG光用偏光ビームス
プリッタ14Gへ、R光はフィールドレンズ13Rを経
てR光用偏光ビームスプリッタ14Rへ入射される。
On the other hand, the R light and G light mixed light reflected by the G light / R light reflecting dichroic mirror 10 is incident on a G light reflecting dichroic mirror 16 via a bending mirror 15, and the G light and the R light are reflected. It is separated into colors. G separated color
The light is incident on the polarization beam splitter for G light 14G via the field lens 13G, and the R light is incident on the polarization beam splitter 14R for R light via the field lens 13R.

【0032】各色光用偏光ビームスプリッタ14B,1
4G,14Rに入射した光は、S偏光であるために各偏
光ビームスプリッタ14B,14G,14Rの偏光分離
部によって反射されて射出され、射出面近傍に配置した
反射型ライトバルブ17B,17G,17Rに照明光と
して入射される。
Each color light polarizing beam splitter 14B, 1
Since the light incident on the 4G and 14R is S-polarized light, the light is reflected and emitted by the polarization splitters of the polarization beam splitters 14B, 14G and 14R, and the reflection type light valves 17B, 17G and 17R arranged near the exit surface. As illumination light.

【0033】本発明にて採用した反射型ライトバルブ1
7B,17G,17Rは電気書き込み式反射型液晶ライ
トバルブであって、各色光の色信号によって入射光を変
調して反射する構成を有しており、当該変調光(P偏
光)と非変調光(S偏光)の混合光を反射射出する。
The reflection type light valve 1 employed in the present invention
Reference numerals 7B, 17G, and 17R denote electric write-type reflective liquid crystal light valves, which have a configuration in which incident light is modulated and reflected by color signals of respective color lights, and the modulated light (P-polarized light) and the non-modulated light. The (S-polarized) mixed light is reflected and emitted.

【0034】前記各ライトバルブ17B,17G,17
Rの射出光は、各色用偏光ビームスプリッタ14B,1
4G,14Rにそれぞれ入射し、偏光分離部によって変
調光のみを当該偏光ビームスプリッタ14B,14G,
14Rの透過光として検光する。なお、非変調光はS偏
光であるので偏光分離部を反射して光軸を変えて偏光ビ
ームスプリッタ14B,14G,14Rを射出し、廃棄
される。
Each of the light valves 17B, 17G, 17
The emission light of R is output from the polarization beam splitters 14B, 1 for each color.
4G and 14R, respectively, and only the modulated light is converted by the polarization splitter into the polarization beam splitters 14B, 14G and 14R.
It is detected as transmitted light of 14R. Since the unmodulated light is S-polarized light, it is reflected by the polarization splitting unit, changes the optical axis, exits the polarization beam splitters 14B, 14G, and 14R, and is discarded.

【0035】各色光用偏光ビームスプリッタ14B,1
4G,14Rを透過光として検光された変調光は、色合
成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム18
にそれぞれの入射面から入射される。
The polarization beam splitters 14B, 1 for each color light
The modulated light detected as transmitted light through 4G and 14R is converted into a cross dichroic prism 18 constituting a color combining optical system.
From the respective incident surfaces.

【0036】クロスダイクロイックプリズム18は、断
面形状が正方形の正方柱プリズム中にB光反射ダイクロ
イック膜18BとR光反射ダイクロイック膜18RがX
型に配置されるように構成されたプリズムであって、入
射したR光ならびにB光変調光は、R光反射ダイクロイ
ック膜18R、B光反射ダイクロイック膜18Bに反射
されて光軸を同じ方向に変え、さらに入射G光変調光は
当該プリズム18をそのまま進行して、前記R光、B光
と同じ方向に進行、射出され、色合成が達成される。
The cross dichroic prism 18 includes a square prism having a square cross section and a B-light reflecting dichroic film 18B and an R-light reflecting dichroic film 18R.
A prism configured to be arranged in a mold, and the incident R light and B light modulated light are reflected by the R light reflecting dichroic film 18R and the B light reflecting dichroic film 18B to change the optical axis in the same direction. Further, the incident G light modulated light travels through the prism 18 as it is, travels and exits in the same direction as the R light and B light, and color synthesis is achieved.

【0037】前記合成光は投射光学系を構成する投射レ
ンズ19に入射され、図示しないスクリーン上にフルカ
ラー像として投射されるのである。
The synthesized light is incident on a projection lens 19 constituting a projection optical system, and is projected as a full-color image on a screen (not shown).

【0038】さて、本発明においては前記のように第1
レンズ板2として図2ならびに図3に示すように各レン
ズ2aの境界部2bが滑らかに接続されているために、
その境界部2bに直線不連続線を構成することがない。
In the present invention, as described above, the first
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the boundary 2b of each lens 2a is smoothly connected as the lens plate 2,
No linear discontinuity line is formed at the boundary 2b.

【0039】第1レンズ板2のレンズ2aは、対応する
第2レンズ板3のレンズ3aに対して、被照明物たるラ
イトバルブ17B,17G,17Rと共役の関係にある
ために、レンズ2aの外形形状は、ライトバルブ17
B,17G,17Rの外形と相似形状となっている。前
述のように第1レンズ板2のレンズ2aは、レンズ周辺
部では表面形状の外側に向かって曲率が滑らかに大とな
るように変化し、隣接レンズ2aとの境界部2bでは当
該曲率が無限大となるような形状に形成されているため
に当該レンズ2aの境界部2bの位置は外見的に不明確
となっている。
The lens 2a of the first lens plate 2 has a conjugate relationship with the light valves 17B, 17G, and 17R, which are objects to be illuminated, with respect to the corresponding lens 3a of the second lens plate 3, so that the lens 2a The external shape is the light valve 17
B, 17G, and 17R have similar shapes to the outer shape. As described above, the curvature of the lens 2a of the first lens plate 2 changes so as to smoothly increase toward the outside of the surface shape at the peripheral portion of the lens, and the curvature is infinite at the boundary 2b with the adjacent lens 2a. Because of the large shape, the position of the boundary 2b of the lens 2a is unclear in appearance.

【0040】レンズ2aの全体が対応するレンズ3aに
よってライトバルブ17B,17G,17R上に照明さ
れるわけであるが、照明効率を考えると第2レンズ板3
のレンズ3aならびにフィールドレンズ13B,13
G,13R等の光学設計の照明効率は無駄のない設計が
なされる。照明領域を被照明物より大きくすれば、照明
輝度が悪くなってしまうからである。しかし、光学部品
の取り付け等には誤差が存在するために、その照明位置
にズレが生じることとなるが、本発明の実施の形態にお
ける第1レンズ板2を使用すれば隣接レンズ2aとの境
界部2bには明確な不連続部が存在しないために、前記
誤差を有して取り付けてもライトバルブ17B,17
G,17R上に従来例のように直線暗部を照明してしま
うことはない。このために、ライトバルブ17B,17
G,17Rからの射出光を色合成して投射レンズ19で
スクリーン上に投射する構成の投射型表示装置におい
て、スクリーン上の両脇近傍に直線暗部が投射されるこ
ともない。
The entire lens 2a is illuminated on the light valves 17B, 17G, 17R by the corresponding lens 3a.
Lens 3a and field lenses 13B, 13
The lighting efficiency of the optical design such as G, 13R is designed without waste. This is because, if the illumination area is made larger than the object to be illuminated, the illumination luminance will deteriorate. However, since there is an error in the attachment of the optical component and the like, there is a shift in the illumination position. Since there is no clear discontinuity in the portion 2b, the light valves 17B, 17
There is no possibility of illuminating the linear dark portion on G, 17R unlike the conventional example. For this reason, the light valves 17B, 17
In a projection display device configured to combine colors of emitted light from G and 17R and project it on a screen by a projection lens 19, no linear dark portion is projected near both sides of the screen.

【0041】また、本発明においては、第1レンズ板2
のレンズ2aは、その断面形状として前記のように、レ
ンズ周辺部では表面形状の外側に向かって曲率が滑らか
に大となるように変化し、隣接レンズ2aとの境界部2
bでは当該曲率が無限大となるような形状に形成されて
いるために、当該レンズ2aがその断面形状として球状
を有している従来例と比較して、入射光源光に対して、
第2レンズ板3のレンズ3aへの結像に対して球面収差
が小さくなるという効果を有する。これは、第2レンズ
板3上に形成される輝点を点光源により近づけることが
できることを意味し、ライトバルブ17B,17G,1
7Rへのより高輝度の照明が達成できる効果を有するこ
ととなる。
In the present invention, the first lens plate 2
As described above, the cross section of the lens 2a changes so that the curvature increases smoothly toward the outside of the surface shape at the peripheral portion of the lens, and the boundary portion 2 with the adjacent lens 2a changes.
b, the curvature is formed to be infinite, so that the lens 2a has a smaller cross-sectional shape with respect to the incident light source light compared to a conventional example having a spherical shape.
This has the effect of reducing spherical aberration with respect to the image formation of the second lens plate 3 on the lens 3a. This means that the bright spot formed on the second lens plate 3 can be made closer to the point light source, and the light valves 17B, 17G, 1
This has the effect of achieving higher-luminance illumination of the 7R.

【0042】なお、図1に示す投射型表示装置において
は、第1レンズ板2の配置として、レンズ2aは光源1
から見て射出方向に配置され、当該レンズ板2の入射面
は平面を構成する方式であるが、光源1からみて、入射
面にレンズ2aのレンズ面を配置し、射出側に平面を配
置する構成としても良い。
In the projection type display device shown in FIG. 1, the lens 2 a
This is a system in which the entrance surface of the lens plate 2 is arranged in a plane when viewed from above, but the lens surface of the lens 2a is arranged on the entrance surface and the plane is arranged on the exit side when viewed from the light source 1. It is good also as composition.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1に記
載された発明によれば、フライアイインテグレータを構
成する第1レンズ板の各レンズの境界部を滑らかに接続
する構成とすることにより、スクリーンに投射する投射
像として高輝度化を達成できるだけでなく、投射像の端
部に直線暗部を投射してしまう欠点をなくすことができ
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the boundary between the lenses of the first lens plate constituting the fly-eye integrator is smoothly connected. In addition, not only high brightness can be achieved as a projection image projected on the screen, but also a drawback of projecting a linear dark portion at an end of the projection image can be eliminated.

【0044】請求項2乃至4の何れかに記載された発明
によれば、上記効果に加え、各レンズの表面形状は、レ
ンズ周辺部では表面形状の外側に向かって曲率が滑らか
に大となるように変化し、隣接レンズとの境界部では当
該曲率が無限大となるような形状に形成されているた
め、高輝度の照明が達成できる効果を有する。
According to the invention set forth in any one of claims 2 to 4, in addition to the above-described effects, the surface shape of each lens is such that the curvature increases smoothly toward the outside of the surface shape at the peripheral portion of the lens. The curvature is formed in such a manner that the curvature becomes infinite at the boundary with the adjacent lens, so that there is an effect that high-luminance illumination can be achieved.

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

【図1】本発明の実施の形態にかかる投射型表示装置の
全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a projection display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態にかかる第1レンズ板の斜
視構成図。
FIG. 2 is a perspective configuration diagram of a first lens plate according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態にかかる図2のA−A線に
沿う断面図。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2 according to the embodiment of the present invention;

【図4】従来の第1レンズ板を使用した照明装置の構成
図。
FIG. 4 is a configuration diagram of a lighting device using a conventional first lens plate.

【図5】従来の第1レンズ板を示す斜視構成図。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional first lens plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 第1レンズ板 2a 第1レンズ板を構成するレンズ 3 第2レンズ板 3a 第2レンズ板を構成するレンズ 4 偏光ビームスプリッタアレイ 5 偏光ビームスプリッタ 6 1/2波長位相板 7 フィールドレンズ 9 クロスダイクロイックミラー(色分解光学系) 10 B光反射ダイクロイックミラー(色分解光学系) 11 R・G光反射ダイクロイックミラー(色分解光学
系) 12,15 折曲げミラー 16 R光反射ダイクロイックミラー(色分解光学系) 13R,13G,13B フィールドレンズ 14R,14G,14B 偏光ビームスプリッタ 17R,17G,17B 反射型ライトバルブ 18 クロスダイクロイックプリズム(合成光学系) 18R R光反射ダイクロイック膜(合成光学系) 18B B光反射ダイクロイック膜(合成光学系) 19 投射レンズ(投射光学系)
Reference Signs List 1 light source 2 first lens plate 2a lens forming first lens plate 3 second lens plate 3a lens forming second lens plate 4 polarizing beam splitter array 5 polarizing beam splitter 6 1/2 wavelength phase plate 7 field lens 9 Cross dichroic mirror (color separation optical system) 10 B light reflection dichroic mirror (color separation optical system) 11 RG light reflection dichroic mirror (color separation optical system) 12, 15 Folding mirror 16 R light reflection dichroic mirror (color separation) Optical system) 13R, 13G, 13B Field lens 14R, 14G, 14B Polarizing beam splitter 17R, 17G, 17B Reflective light valve 18 Cross dichroic prism (synthetic optical system) 18R R light reflecting dichroic film (synthetic optical system) 18B B light Reflective dichroic film ( Forming optical system) 19 projection lens (projection optical system)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のレンズを平面的に配置した第1レン
ズ板と、複数のレンズを平面的に配置した第2レンズ板
とから構成されるフライアイインテグレータにおいて、 前記第1レンズ板の各レンズは、隣接レンズとの境界部
が滑らかに接続されていることを特徴とするフライアイ
インテグレータ。
1. A fly-eye integrator comprising a first lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane and a second lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane. The fly-eye integrator is characterized in that the boundary between the lens and the adjacent lens is smoothly connected.
【請求項2】複数のレンズを平面的に配置した第1レン
ズ板と、複数のレンズを平面的に配置した第2レンズ板
とから構成されるフライアイインテグレータにおいて、 前記第1レンズ板の各レンズの表面形状は、レンズ周辺
部では表面形状の外側に向かって曲率が滑らかに大とな
るように変化し、隣接レンズとの境界部では当該曲率が
無限大となるような形状に形成されていることを特徴と
するフライアイインテグレータ。
2. A fly-eye integrator comprising a first lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane and a second lens plate having a plurality of lenses arranged in a plane. The surface shape of the lens is formed so that the curvature changes smoothly toward the outside of the surface shape at the peripheral portion of the lens, and the curvature becomes infinite at the boundary portion with the adjacent lens. Fly-eye integrator.
【請求項3】光源と、 前記光源を射出した光源光を分割する同じ開口形状を有
する複数のレンズから構成される第1レンズ板と、 前記第1レンズ板のレンズの焦点位置に配置される複数
のレンズから構成される第2レンズ板と、から構成され
る照明装置において、 前記第1レンズ板の各レンズの表面形状は、レンズ周辺
部では表面形状の外側に向かって曲率が滑らかに大とな
るように変化し、隣接レンズとの境界部では当該曲率が
無限大となるような形状に形成されていることを特徴と
する照明装置。
3. A light source; a first lens plate including a plurality of lenses having the same aperture shape for dividing light emitted from the light source; and a first lens plate disposed at a focal position of the lens of the first lens plate. In a lighting device including: a second lens plate including a plurality of lenses, a surface shape of each lens of the first lens plate has a curvature that smoothly increases toward the outside of the surface shape at a peripheral portion of the lens. The illumination device is characterized in that it is formed in such a shape that the curvature becomes infinite at the boundary between the adjacent lenses.
【請求項4】光源と、 前記光源を射出した光源光を分割する同じ開口形状を有
する複数のレンズから構成される第1レンズ板と、 前記第1レンズ板のレンズの焦点位置に配置される複数
のレンズから構成される第2レンズ板と、 前記第2レンズ板から射出された光を赤、緑、青の光に
分解する色分解光学系と、 前記色分解による各色光を入射して変調して射出する各
色光ごとに配置したライトバルブと、 前記各色光ライトバルブからの変調光を色合成する合成
光学系と、 前記合成光学系を射出した光を投射する投射光学系と、 を有する投射型表示装置において、 前記第1レンズ板の各レンズの表面形状が、レンズ周辺
部では表面形状の外側に向かって曲率が滑らかに大とな
るように変化し、隣接レンズとの境界部では当該曲率が
無限大となるような形状に形成されていることを特徴と
する投射型表示装置。
4. A light source, a first lens plate including a plurality of lenses having the same aperture shape for dividing light emitted from the light source, and a first lens plate is disposed at a focal position of the lens of the first lens plate. A second lens plate composed of a plurality of lenses; a color separation optical system that separates light emitted from the second lens plate into red, green, and blue light; A light valve arranged for each color light that is modulated and emitted, a synthesis optical system that performs color synthesis of the modulated light from each color light light valve, and a projection optical system that projects the light emitted from the synthesis optical system. In the projection type display device, the surface shape of each lens of the first lens plate changes so that the curvature increases smoothly toward the outside of the surface shape at the peripheral portion of the lens, and at the boundary portion between adjacent lenses. The curvature is infinite Projection display device, characterized in that shape being formed such that.
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