JP2000131507A - Lens array plate, light valve device, projection type display device, and viewfinder device - Google Patents

Lens array plate, light valve device, projection type display device, and viewfinder device

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JP2000131507A
JP2000131507A JP10306043A JP30604398A JP2000131507A JP 2000131507 A JP2000131507 A JP 2000131507A JP 10306043 A JP10306043 A JP 10306043A JP 30604398 A JP30604398 A JP 30604398A JP 2000131507 A JP2000131507 A JP 2000131507A
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lens
light
light valve
lens element
array plate
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JP10306043A
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Japanese (ja)
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Yoshito Miyatake
義人 宮武
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the maximum tilt angle of projection light from becoming extremely large by forming the border between spherical or rotationally symmetrical aspherical surfaces and conic surfaces of every lens element in a specific arcuate shape and smoothly connecting the spherical or rotationally symmetrical non-spherical surface and conic surface. SOLUTION: The lens array plate is constituted by forming a thin resin layer 52 on a glass substrate 51, forming plural lens elements 53 in a square array on the surface of the resin layer 52 with their convex surfaces out, and further adhering a thin glass substrate 55 thereupon with an adhesive 54. The border of the effective area of lens elements 53 is a square. The lens surface of each lens element 53 has a spherical surface 59 at its center part 58 and a conic surface 61 at its peripheral part 60, and the spherical surface 59 and conic surface 61 are smoothly connected. The border 62 between the spherical surface 59 and conic surface 61 is circular and this border circle 62 is inscribed in the border of an effective area. Then the optical axis 63 of the lens element 53 passes the center of the effective area.

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、複数のレンズ素子
がマトリックス状に配列されたレンズアレイ板、そのレ
ンズアレイ板を用いたライトバルブ装置、そのライトバ
ルブ装置を用いた投写型表示装置およびビューファイン
ダ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 lens array plate in which a plurality of lens elements are arranged in a matrix, a light valve device using the lens array plate, a projection display device and a view using the light valve device. The present invention relates to a finder device.

【0002】[0002]

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目され
ている(例えば、特開昭62−133424号公報)。
液晶パネルは、高画質の投写画像を得るために、液晶材
料としてツイストネマティック(TN)液晶を用い、各
画素にスイッチング素子としてTFTを設けたアクティ
ブマトリックス型を用い、赤用、緑用、青用として3枚
の液晶パネルを用いるのが主流となりつつある。
2. Description of the Related Art In order to obtain a large-screen image, a method of forming an optical image corresponding to an image signal on a light valve, irradiating the optical image with light, and enlarging and projecting the image on a screen by a projection lens is well known. Have been. Recently, a projection type display device using a liquid crystal panel as a light valve has attracted attention (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-133424).
The liquid crystal panel uses an active matrix type in which a twisted nematic (TN) liquid crystal is used as a liquid crystal material and a TFT is provided in each pixel as a switching element in order to obtain a high quality projected image, and is used for red, green, and blue. It is becoming mainstream to use three liquid crystal panels.

【0003】ところで、TFT液晶パネルは、TFTと
配線とを遮光するためにブラックマトリックスが設けら
れている。そのため、画素開口率(表示領域の全面積に
対するブラックマトリックスの開口部すべての面積の
比)が低く、その分だけ投写型表示装置の光出力が小さ
くなるという問題がある。この問題は、液晶パネルの画
素数が多くなり、画素密度が高くなるにつれて深刻な問
題となる。この問題を解決するために、液晶パネルの入
射側にレンズアレイ板を近接配置することにより光出力
を向上させる方法が提案されている(例えば特開平1−
189685号公報、特開平2−262185号公報な
ど)。また、液晶パネルの表示領域が小さく、画素数が
多い場合には、レンズアレイ板の各レンズ素子の焦点距
離を短くする必要があり、液晶パネルの入射側ガラス基
板を薄くする必要があるため、入射側ガラス基板の内部
にレンズ素子を配置する方法が提案されている(特開平
2−302726号公報)。
[0003] The TFT liquid crystal panel is provided with a black matrix to shield the TFT and the wiring from light. For this reason, there is a problem that the pixel aperture ratio (the ratio of the area of all the openings of the black matrix to the entire area of the display area) is low, and the light output of the projection display device is reduced accordingly. This problem becomes more serious as the number of pixels of the liquid crystal panel increases and the pixel density increases. In order to solve this problem, there has been proposed a method of improving the light output by disposing a lens array plate close to the incident side of a liquid crystal panel (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-1990).
189885, JP-A-2-262185, etc.). Further, when the display area of the liquid crystal panel is small and the number of pixels is large, it is necessary to shorten the focal length of each lens element of the lens array plate, and it is necessary to make the incident side glass substrate of the liquid crystal panel thin. A method of disposing a lens element inside a glass substrate on the incident side has been proposed (JP-A-2-302726).

【0004】TFT液晶パネルとレンズアレイ板とを組
み合わせたライトバルブ装置の構成を図11に示す。T
FT液晶パネル11の入射側にレンズアレイ板12が配
置されている。
FIG. 11 shows a configuration of a light valve device in which a TFT liquid crystal panel and a lens array plate are combined. T
A lens array plate 12 is arranged on the incident side of the FT liquid crystal panel 11.

【0005】液晶パネル11は、2枚のガラス基板1
3,14と周辺部のシール樹脂により密閉空間を形成
し、内部にTN液晶15を封入したものである。入射側
ガラス基板13の液晶層15側には透明導電性膜による
共通電極16が設けられ、出射側ガラス基板14の液晶
層15側には透明導電性膜による画素電極17が正方配
列で形成され、各画素電極17の近傍にはスイッチング
素子としてTFT18が形成されている。共通電極16
と画素電極17の上には、TN液晶を所定の状態に配向
するために配向膜(図示せず)が形成されている。液晶
パネルには強烈光が入射するが、この強烈光によるTF
T18の誤動作を防ぐために、入射側ガラス基板13の
液晶層15側にTFT18と配線とを遮光する金属薄膜
によるブラックマトリックス21が形成されている。ブ
ラックマトリックス21の開口部が画素22となる。T
FT18を介して各画素22の液晶層に信号電圧を印加
すると、液晶層15に旋光性の変化として光学像が形成
される。
The liquid crystal panel 11 includes two glass substrates 1
An airtight space is formed by the seal resins 3 and 14 and a peripheral resin, and a TN liquid crystal 15 is sealed therein. A common electrode 16 made of a transparent conductive film is provided on the liquid crystal layer 15 side of the incident side glass substrate 13, and pixel electrodes 17 made of a transparent conductive film are formed in a square array on the liquid crystal layer 15 side of the emission side glass substrate 14. In the vicinity of each pixel electrode 17, a TFT 18 is formed as a switching element. Common electrode 16
An alignment film (not shown) is formed on the pixel electrode 17 to align the TN liquid crystal in a predetermined state. Intense light is incident on the liquid crystal panel.
In order to prevent erroneous operation of T18, a black matrix 21 made of a metal thin film that shields the TFT 18 and the wiring from light is formed on the liquid crystal layer 15 side of the incident side glass substrate 13. The opening of the black matrix 21 becomes the pixel 22. T
When a signal voltage is applied to the liquid crystal layer of each pixel 22 via the FT 18, an optical image is formed on the liquid crystal layer 15 as a change in optical rotation.

【0006】レンズアレイ板12は、ガラス基板23の
上に薄い樹脂層24を形成し、樹脂層24の表面26に
外側に凸面を向けた複数のレンズ素子25を正方配列で
形成したものである。レンズ面26は球面である。
The lens array plate 12 is formed by forming a thin resin layer 24 on a glass substrate 23, and forming a plurality of lens elements 25 having a convex surface facing the surface 26 of the resin layer 24 in a square array. . The lens surface 26 is a spherical surface.

【0007】レンズアレイ板12は、レンズ素子25の
光軸27が液晶パネル11の画素22の中心(面積中
心;したがって、断面では、図11のように、画素22
の断面中心と光軸27とがずれる場合がある。)を通る
ように、接着剤28により液晶パネル11の入射側ガラ
ス基板13に接着されている。接着剤28の屈折率は樹
脂層24の屈折率より低く、レンズ面26は正屈折力を
生じる。各レンズ素子25の焦点は、画素22の中心近
傍に位置するように構成されている。
In the lens array plate 12, the optical axis 27 of the lens element 25 is located at the center of the pixel 22 of the liquid crystal panel 11 (the area center; therefore, in cross section, as shown in FIG.
And the optical axis 27 may be displaced. ) Is adhered to the incident side glass substrate 13 of the liquid crystal panel 11 by an adhesive 28 so as to pass through. The refractive index of the adhesive 28 is lower than the refractive index of the resin layer 24, and the lens surface 26 has a positive refractive power. The focal point of each lens element 25 is configured to be located near the center of the pixel 22.

【0008】レンズアレイ板12の入射側と液晶パネル
11の出射側には、それぞれ吸収軸を所定の方向に向け
て偏光板(図示せず)が配置される。2枚の偏光板は、
液晶層15の旋光性の変化を透過率の変化に変換する。
こうして、ライトバルブ装置に透過率の変化として光学
像が形成される。
[0008] Polarizing plates (not shown) are arranged on the incident side of the lens array plate 12 and the exit side of the liquid crystal panel 11 with their absorption axes directed in predetermined directions. The two polarizing plates are
The change in optical rotation of the liquid crystal layer 15 is converted into a change in transmittance.
Thus, an optical image is formed on the light valve device as a change in transmittance.

【0009】図12に示すように、光源32から出射し
た光が光源32の光軸33上に位置するレンズ素子25
に入射すると、レンズ素子25の焦点29上に光源32
に対応する実像34が形成される。光束径は焦点29の
位置で最小になる。実像34の大きさが画素22の大き
さより小さければ、レンズ素子25から出射した光がす
べて画素22を通過する。レンズアレイ板12を用いな
い場合には画素22を通過しない光も、レンズアレイ板
12を用いることにより画素22を通過するので、液晶
パネル11から出射する光の光量が増大する。投写レン
ズが画素22を通過した光を取り込むことができれば、
投写型表示装置の光出力を向上させることができる。光
出力の増大は、液晶パネル11の実際の開口率に比べて
実効開口率が高くなることを意味する。
As shown in FIG. 12, light emitted from a light source 32 is transmitted through a lens element 25 positioned on an optical axis 33 of the light source 32.
Incident on the focal point 29 of the lens element 25
Is formed. The beam diameter becomes minimum at the position of the focal point 29. If the size of the real image 34 is smaller than the size of the pixel 22, all the light emitted from the lens element 25 passes through the pixel 22. When the lens array plate 12 is not used, light that does not pass through the pixels 22 also passes through the pixels 22 by using the lens array plate 12, so that the amount of light emitted from the liquid crystal panel 11 increases. If the projection lens can capture the light passing through the pixel 22,
The light output of the projection display device can be improved. An increase in the light output means that the effective aperture ratio becomes higher than the actual aperture ratio of the liquid crystal panel 11.

【0010】レンズ素子25の焦点が画素22の出射側
に位置する従来例もある。この場合も、レンズアレイ板
25を用いない場合に比べて、レンズアレイ板25を用
いることによりレンズ素子25を出射して画素22を通
過する光の光量を増大させることができる。この場合
も、投写レンズが画素22を通過した光を取り込めるこ
とが必要である。
There is also a conventional example in which the focal point of the lens element 25 is located on the emission side of the pixel 22. Also in this case, by using the lens array plate 25, the amount of light emitted from the lens element 25 and passing through the pixels 22 can be increased by using the lens array plate 25. Also in this case, it is necessary that the projection lens can capture the light that has passed through the pixel 22.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図12から分かるよう
に、レンズアレイ板12を通過した光の拡がり角は、照
明光の拡がり角よりも大きくなる。そのため、液晶パネ
ル11にレンズアレイ板12を組み合わせて投写型表示
装置の光出力を向上させるには、投写レンズはレンズ素
子25から出射する光をすべて取り込めるようにF値を
小さくする必要がある。また、液晶パネルを3枚用いる
場合には、液晶パネルと投写レンズとの間に色合成光学
系を配置する必要があるが、液晶パネルから出射する光
の拡がり角が大きくなると色合成光学系の光路長を長く
する必要があり、この光路長の増大に伴って投写レンズ
のバックフォーカスを長くする必要がある。投写レンズ
のF値を小さくし、バックフォーカスを長くしようとす
ると、投写レンズがかなり大きくなり、投写型表示装置
が大きくなるという問題を生じる。
As can be seen from FIG. 12, the divergence angle of the light passing through the lens array plate 12 is larger than the divergence angle of the illumination light. Therefore, in order to improve the light output of the projection display device by combining the liquid crystal panel 11 with the lens array plate 12, it is necessary to reduce the F value so that the projection lens can take in all the light emitted from the lens element 25. When three liquid crystal panels are used, it is necessary to dispose a color combining optical system between the liquid crystal panel and the projection lens. However, when the divergence angle of light emitted from the liquid crystal panel becomes large, the color combining optical system becomes difficult. It is necessary to increase the optical path length, and it is necessary to increase the back focus of the projection lens with the increase in the optical path length. If an attempt is made to reduce the F-number of the projection lens and increase the back focus, there is a problem that the projection lens becomes considerably large and the projection display device becomes large.

【0012】特に、ライトバルブ装置の画素が正方配列
の場合、図13に示すように、各レンズ素子25の有効
領域を正方形とするのがよいが、これが投写レンズのF
値に重大な影響を与えるので、この点について説明す
る。
In particular, when the pixels of the light valve device are arranged in a square, it is preferable that the effective area of each lens element 25 be square, as shown in FIG.
This will be discussed because it has a significant effect on the value.

【0013】図14に示すように、光源32から出射し
た光が光源32の光軸33上に位置するレンズ素子25
に入射する場合を考える。レンズ素子25の光軸27を
含み画面垂直方向の平面内で光線が進む様子を図14
(a)に、レンズ素子25の光軸27を含み対角線方向の
平面内で光線が進む様子を図14(b)に示す。ここで
は、光源としてランプと凹面鏡とを組み合わせたものを
用いることを考慮して、光源32の出射光の有効領域は
円とする。また、レンズ素子25を薄肉レンズとし、レ
ンズ素子25の出射側は空気と仮定する。
As shown in FIG. 14, the light emitted from the light source 32 is transmitted through a lens element 25 positioned on the optical axis 33 of the light source 32.
Consider the case where light is incident on. FIG. 14 shows a state in which a light ray travels in a plane including the optical axis 27 of the lens element 25 and perpendicular to the screen.
FIG. 14A shows a state in which a light ray travels in a diagonal plane including the optical axis 27 of the lens element 25 in FIG. Here, in consideration of using a combination of a lamp and a concave mirror as the light source, the effective area of the light emitted from the light source 32 is a circle. Further, it is assumed that the lens element 25 is a thin lens and the exit side of the lens element 25 is air.

【0014】図14(a)に示すように、レンズ素子25
の光軸を含み画面垂直方向の平面内において、レンズ素
子25からの出射光線のうち傾斜角(光線とレンズ素子
の光軸とのなす角)が最大のものは、光源32の縁36
から出射し、レンズ素子25の有効領域35の境界をな
す正方形の各辺の中心37に入射する光線38である。
また、図14(b)に示すように、対角線方向の平面内に
おいて、レンズ素子25からの出射光線のうち傾斜角が
最大のものは、光源32の縁36を出射し、レンズ素子
25の有効領域35の境界をなす正方形の頂点39に入
射する光線40である。光線40に対応する出射光線4
1の傾斜角は、光線38に対応する出射光線42の傾斜
角の約1.4倍とかなり大きくなる。
[0014] As shown in FIG.
In the plane perpendicular to the screen and including the optical axis of the light source 32, the light beam emitted from the lens element 25 having the largest inclination angle (the angle between the light ray and the optical axis of the lens element) is the edge 36 of the light source 32.
, And is incident on the center 37 of each side of the square forming the boundary of the effective area 35 of the lens element 25.
Further, as shown in FIG. 14B, in the plane in the diagonal direction, among the light rays emitted from the lens element 25, those having the largest inclination angle emit the edge 36 of the light source 32 and The light ray 40 is incident on a square vertex 39 that forms a boundary of the area 35. Outgoing ray 4 corresponding to ray 40
The tilt angle of 1 is considerably large, about 1.4 times the tilt angle of the output light beam 42 corresponding to the light beam 38.

【0015】図13に示したように、レンズ素子25の
正方形有効領域35の面積に対して、その内接円43の
面積の比は78.5%、内接円43と正方形35の間の
領域の面積の比は21.5%である。レンズ素子25の
有効領域35の内接円43から出射する光だけを利用す
る場合と、有効領域35全体から出射する光を利用する
場合を比較すると、後者の光出力は前者の光出力の1.
27倍であるのに、後者の投写レンズに必要なF値は前
者のそれの1/1.4倍となる。これは、後者の投写レ
ンズは、外形が極端に大きくなり、コストも非常に高く
なってしまうことを意味している。そのため、画素が正
方配列された液晶パネルにレンズアレイ板を組み合わせ
て投写型表示装置の光出力を増大しようとすると、装置
全体が大きくなり、非常にコスト高になるという問題を
生じる。
As shown in FIG. 13, the ratio of the area of the inscribed circle 43 to the area of the square effective area 35 of the lens element 25 is 78.5%. The area ratio of the regions is 21.5%. When comparing the case where only the light emitted from the inscribed circle 43 of the effective area 35 of the lens element 25 is used with the case where the light emitted from the entire effective area 35 is used, the light output of the latter is one of the light output of the former. .
Although the magnification is 27 times, the F value required for the latter projection lens is 1 / 1.4 times that of the former. This means that the latter projection lens has an extremely large outer shape and a very high cost. Therefore, when an attempt is made to increase the light output of a projection display device by combining a lens array plate with a liquid crystal panel in which pixels are arranged in a square array, there arises a problem that the entire device becomes large and the cost becomes extremely high.

【0016】また、ビデオカメラは、全体を小型軽量に
して可搬性を良好にするために、ビューファインダに液
晶パネルが用いられるようになった。ビューファインダ
を小型軽量にし、液晶パネルに高画質の画像を表示する
には、液晶パネルの表示画面サイズを小さくし、画素数
を多くする必要がある。つまり、液晶パネルの画素ピッ
チを小さくする必要がある。そうすると、液晶パネルの
開口率が小さくなるので、表示画像は暗くなる。表示画
像を明るくするには、明るい光源を用いるとよいが、光
源の消費電力が大きくなり、1回の電池充電における連
続使用時間が短くなるという問題を発生する。
In addition, a liquid crystal panel has been used as a view finder in a video camera in order to make the whole video camera smaller and lighter and to improve portability. In order to reduce the size and weight of the viewfinder and display high-quality images on the liquid crystal panel, it is necessary to reduce the display screen size of the liquid crystal panel and increase the number of pixels. That is, it is necessary to reduce the pixel pitch of the liquid crystal panel. Then, the display image becomes dark because the aperture ratio of the liquid crystal panel becomes small. To brighten the displayed image, a bright light source may be used. However, the power consumption of the light source increases, and a problem occurs that the continuous use time in one battery charge is shortened.

【0017】本発明は、上述したこのような従来のレン
ズアレイ板、ライトバルブ装置、投写型表示装置および
ビューファインダ装置が有する課題を考慮して、出射光
の最大傾斜角が極端に大きくならないレンズアレイ板を
提供することを目的とするものである。また、このレン
ズアレイ板を備えることによって、出射光の最大傾斜角
が極端に大きくならずに実効開口率を大きくできるライ
トバルブ装置を提供することを目的とするものである。
さらに、このライトバルブ装置を備えることによって、
コンパクトで光出力の大きい投写型表示装置および低消
費電力で表示画像の明るいビューファインダ装置を提供
することを目的とするものである。
According to the present invention, in consideration of the above-mentioned problems of the conventional lens array plate, light valve device, projection display device, and viewfinder device, a lens in which the maximum inclination angle of the emitted light does not become extremely large. It is an object to provide an array plate. It is another object of the present invention to provide a light valve device capable of increasing the effective aperture ratio without extremely increasing the maximum inclination angle of the emitted light by including the lens array plate.
Furthermore, by having this light valve device,
It is an object of the present invention to provide a compact projection display device having a large light output and a viewfinder device having low power consumption and a bright display image.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第1の本発明(請求項1に記載の本発明に対応)
は、マトリックス状に配列された複数のレンズ素子を備
え、前記レンズ素子の有効領域が、正方形状または長方
形状であり、前記各レンズ素子のレンズ面が、前記レン
ズ面の中央部に配置された、正屈折力を生起する球面ま
たは回転対称非球面と、その周囲に配置された、正屈折
力を生起する円錐面とで構成され、前記レンズ素子毎の
前記球面または前記回転対称非球面と前記円錐面との境
界が、一つの円の円周または一つの円の円周の一部を構
成する1つもしくは複数の円弧であり、前記球面または
前記回転対称非球面と前記円錐面とが、滑らかに接続さ
れていることを特徴とするレンズアレイ板である。
In order to solve the above-mentioned problems, a first invention (corresponding to the first invention) is provided.
Comprises a plurality of lens elements arranged in a matrix, the effective area of the lens elements is square or rectangular, and the lens surface of each lens element is disposed at the center of the lens surface A spherical surface or a rotationally symmetric aspheric surface that generates a positive refractive power, and a conical surface that generates a positive refractive power disposed around the spherical surface or the rotationally symmetric aspherical surface. The boundary with the conical surface is one or more arcs forming a part of the circumference of one circle or the circumference of one circle, and the spherical surface or the rotationally symmetric aspheric surface and the conical surface, This is a lens array plate that is connected smoothly.

【0019】第2の本発明(請求項4に記載の本発明に
対応)は、本発明のレンズアレイ板と、前記各レンズ素
子に対応する複数の画素がマトリックス状に配列された
ライトバルブとを備え、前記レンズアレイ板が、前記ラ
イトバルブの入射側に配置され、前記各レンズ素子の光
軸が、それに対応する前記画素の中心を通ることを特徴
とするライトバルブ装置である。
According to a second aspect of the present invention (corresponding to the fourth aspect of the present invention), a lens array plate of the present invention, and a light valve in which a plurality of pixels corresponding to each of the lens elements are arranged in a matrix. Wherein the lens array plate is disposed on the light-incident side of the light valve, and the optical axis of each lens element passes through the center of the corresponding pixel.

【0020】第3の本発明(請求項7に記載の本発明に
対応)は、光源と、前記光源から放射される光を映像信
号に応じて光学像として出射する本発明のライトバルブ
装置と、前記ライトバルブ装置から出射された前記光学
像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを備える
ことを特徴とする投写型表示装置である。
According to a third aspect of the present invention (corresponding to the seventh aspect of the present invention), a light source and a light valve device of the present invention for emitting light emitted from the light source as an optical image according to a video signal are provided. And a projection lens for enlarging and projecting the optical image emitted from the light valve device onto a screen.

【0021】第4の本発明(請求項8に記載の本発明に
対応)は、光源と、前記光源から放射される光を映像信
号に応じて光学像として出射する本発明のライトバルブ
装置と、前記ライトバルブ装置から出射された前記光学
像を観察可能にする接眼レンズとを備えることを特徴と
するビューファインダ装置である。
According to a fourth aspect of the present invention (corresponding to an eighth aspect of the present invention), there is provided a light source, and a light valve device of the present invention for emitting light emitted from the light source as an optical image in accordance with a video signal. And an eyepiece for observing the optical image emitted from the light valve device.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】(第1の実施の形態)まず、本発明の第1
の実施の形態を図面を参照して説明する。
(First Embodiment) First, the first embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings.

【0024】図1、図2は、本発明の第1の実施の形態
におけるレンズアレイ板の概略構成を示したものであ
り、図1は平面図、図2は対角線方向断面図である。図
1、図2において、51はガラス基板、52は樹脂層、
53はレンズ素子、54は接着剤、55はガラス基板、
59は球面、61は円錐面である。
FIGS. 1 and 2 show a schematic configuration of a lens array plate according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a diagonal sectional view. 1 and 2, 51 is a glass substrate, 52 is a resin layer,
53 is a lens element, 54 is an adhesive, 55 is a glass substrate,
59 is a spherical surface and 61 is a conical surface.

【0025】本実施の形態におけるレンズアレイ板は、
ガラス基板51の上に薄い樹脂層52を形成し、樹脂層
52の表面に外側に凸面を向けた複数のレンズ素子53
を正方配列で形成し、さらにその上に接着剤54により
薄いガラス基板55を接着したものである。
The lens array plate in this embodiment is
A plurality of lens elements 53 each having a thin resin layer 52 formed on a glass substrate 51 and having a convex surface facing outward on the surface of the resin layer 52.
Are formed in a square array, and a thin glass substrate 55 is further adhered thereon by an adhesive 54.

【0026】レンズ素子53の有効領域56の境界57
は正方形である。レンズ素子53のレンズ面は、中央部
58が球面59であり、周辺部60が円錐面61であ
り、球面59と円錐面61とが滑らかに接続されてい
る。球面59と円錐面61との境界62は円であり、こ
の境界円62は有効領域56の境界57に内接してい
る。レンズ素子53の光軸63は有効領域56の中心を
通っている。
The boundary 57 of the effective area 56 of the lens element 53
Is a square. In the lens surface of the lens element 53, the central portion 58 is a spherical surface 59, the peripheral portion 60 is a conical surface 61, and the spherical surface 59 and the conical surface 61 are smoothly connected. A boundary 62 between the spherical surface 59 and the conical surface 61 is a circle, and the boundary circle 62 is inscribed in a boundary 57 of the effective area 56. The optical axis 63 of the lens element 53 passes through the center of the effective area 56.

【0027】レンズアレイ板の全有効領域の寸法は、水
平26.62mm×垂直19.97mm、レンズ素子5
3の数は、水平1024×垂直768、レンズ素子53
のピッチは、水平26μm×垂直26μm、レンズ素子
53の有効領域56は、水平25μm×垂直25μmで
ある。光軸63上で見て、ガラス基板51の厚さは、
1.0mm、樹脂層52の厚さは、13μm、接着剤5
4の厚さは、6μm、ガラス基板55の厚さは、77μ
mである。球面59の曲率半径は、24μm、樹脂層5
2の屈折率は、1.59、接着剤54の屈折率は、1.
38である。また、レンズ素子53の焦点距離は、11
4μmである。
The dimensions of the entire effective area of the lens array plate are 26.62 mm horizontally × 19.97 mm vertically, and the lens element 5
The number 3 is 1024 horizontal × 768 vertical, the lens element 53
Has a horizontal dimension of 26 μm × vertical dimension of 26 μm, and the effective area 56 of the lens element 53 has a horizontal dimension of 25 μm × vertical dimension of 25 μm. Seen on the optical axis 63, the thickness of the glass substrate 51 is
1.0 mm, the thickness of the resin layer 52 is 13 μm, the adhesive 5
4 has a thickness of 6 μm, and the glass substrate 55 has a thickness of 77 μm.
m. The radius of curvature of the spherical surface 59 is 24 μm, and the resin layer 5
2, the refractive index of the adhesive 54 is 1.59.
38. The focal length of the lens element 53 is 11
4 μm.

【0028】図1、図2に示したレンズアレイ板は、次
のようにして作成される。両面が研磨された面精度の良
好はガラス基板51の上に紫外線硬化樹脂を塗布し、そ
の上に所定の形状を有する型を重ね、ガラス基板51側
から紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させて樹脂
層52の外面を形成する。次に、樹脂層52の上に紫外
線硬化接着剤を塗布し、その上に厚さ0.7mmのガラ
ス基板を重ねて、ガラス基板55側から紫外線を照射し
て紫外線硬化接着剤を硬化させる。最後に、ガラス基板
55の外面を研削、研磨して、面精度の良好な面で、レ
ンズアレイ板全体の厚さが1.1mmとなるように仕上
げる。
The lens array plate shown in FIGS. 1 and 2 is produced as follows. For good surface accuracy, both surfaces are polished, apply an ultraviolet curable resin on the glass substrate 51, stack a mold having a predetermined shape on it, and irradiate ultraviolet light from the glass substrate 51 side to cure the ultraviolet curable resin. Thus, the outer surface of the resin layer 52 is formed. Next, an ultraviolet-curable adhesive is applied on the resin layer 52, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm is stacked thereon, and ultraviolet rays are irradiated from the glass substrate 55 side to cure the ultraviolet-curable adhesive. Finally, the outer surface of the glass substrate 55 is ground and polished so that the entire surface of the lens array plate is 1.1 mm in thickness with good surface accuracy.

【0029】図1、図2に示したレンズアレイ板の作用
について説明する。
The operation of the lens array plate shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

【0030】図3に示すように、円板状の光源64から
出射した光が光源64の光軸65上に位置するレンズ素
子53に入射する場合を考える。レンズ素子53は薄肉
レンズとし、レンズ素子の出射側は空気と仮定する。レ
ンズ素子53の光軸を含み画面垂直方向の平面内で光線
が進む様子を図3(a)に、レンズ素子53の光軸63を
含み対角線方向の平面内で光線が進む様子を図3(b)に
示す。
As shown in FIG. 3, it is assumed that light emitted from a disk-shaped light source 64 enters a lens element 53 located on an optical axis 65 of the light source 64. It is assumed that the lens element 53 is a thin lens and the exit side of the lens element is air. FIG. 3A shows a state in which a light ray travels in a plane including the optical axis of the lens element 53 and perpendicular to the screen, and FIG. 3A shows a state in which a light ray travels in a plane including the optical axis 63 of the lens element 53 and in a diagonal direction. Shown in b).

【0031】画面垂直方向の平面内で見ると、図3(a)
に示すように、光源64から出射してレンズ素子53に
入射する光線は、球面59に入射するため、焦点66の
近傍に円形の光源像67を形成する。レンズ素子53か
ら出射する光線のうち傾斜角が最大のものは、光源64
の縁68から出射してレンズ素子53の境界円62上の
点69に入射する光線70により生じる光線71であ
る。
When viewed in a plane perpendicular to the screen, FIG.
As shown in (5), the light beam emitted from the light source 64 and incident on the lens element 53 is incident on the spherical surface 59, so that a circular light source image 67 is formed near the focal point 66. Of the light beams emitted from the lens element 53, those having the largest inclination angle
Is a light ray 71 generated by a light ray 70 emitted from the edge 68 of the lens element 53 and incident on the point 69 on the boundary circle 62 of the lens element 53.

【0032】対角線方向の面内で見ると、図3(b)に示
すように、光源64から出射してレンズ素子53の球面
59に入射する光は焦点66の近傍に光源像67を形成
する。レンズ素子53の球面59から出射する光線のう
ち傾斜角が最大のものは、光源64の縁72から出射し
てレンズ素子53の境界円62上の点73に入射する光
線74により生じる出射光線75である。光源64の縁
72から出射してレンズ素子53の円錐面61上の任意
の点に入射する光線76により生じる出射光線77は、
光源64からレンズ素子53までの距離がレンズ素子5
3のピッチに比べて十分に長いため、光線75とほぼ平
行に進む。従って、レンズ素子53の円錐面61から出
射する光線の傾斜角の最大値は、光線75の傾斜角とほ
ぼ等しくなり、周辺部60が球面の場合の出射光線の傾
斜角の最大値より小さくなる。
As viewed in a diagonal plane, as shown in FIG. 3B, light emitted from the light source 64 and incident on the spherical surface 59 of the lens element 53 forms a light source image 67 near the focal point 66. . Among the light rays emitted from the spherical surface 59 of the lens element 53, those having the largest inclination angle are emitted light rays 75 generated by the light rays 74 emitted from the edge 72 of the light source 64 and incident on the point 73 on the boundary circle 62 of the lens element 53. It is. The outgoing light beam 77 generated by the light beam 76 emitted from the edge 72 of the light source 64 and incident on an arbitrary point on the conical surface 61 of the lens element 53 is:
The distance from the light source 64 to the lens element 53 is
Since the pitch is sufficiently longer than the pitch of No. 3, the light travels substantially parallel to the light beam 75. Accordingly, the maximum value of the inclination angle of the light beam emitted from the conical surface 61 of the lens element 53 is substantially equal to the inclination angle of the light beam 75, and is smaller than the maximum value of the inclination angle of the emitted light beam when the peripheral portion 60 is spherical. .

【0033】焦点66上における光束の断面形状は、球
面59だけから出射する光では図4に示すような円78
となり、球面59と円錐面61とから出射する光では図
4に示すような円78に外接する糸巻き形79となる。
レンズ素子53から焦点66までの空間の光束の断面形
状も糸巻き形となる。
The cross-sectional shape of the light beam on the focal point 66 is a circle 78 as shown in FIG.
Thus, the light emitted from the spherical surface 59 and the conical surface 61 becomes a pin-shaped shape 79 circumscribing a circle 78 as shown in FIG.
The cross-sectional shape of the light flux in the space from the lens element 53 to the focal point 66 also becomes a pincushion shape.

【0034】以上のように、本発明のレンズアレイ板
は、レンズ素子53から焦点66までの空間における光
束の断面形状が糸巻き形となり、レンズ面全体が球面の
場合に比べて光線傾斜角の最大値が小さくなる。レンズ
アレイ板と組み合わせるライトバルブの画素が正方形状
の場合には、レンズ素子53から焦点66まで空間の光
束の断面形状が糸巻き形でも、レンズ素子53から出射
した光が画素の四隅を通過するので、ライトバルブ装置
の実効開口率は高くできる。レンズ素子からの出射光線
の最大傾斜角が小さいため、投写レンズのF値を極端に
小さくしなくてもよく、投写レンズの外形はそれほど大
きくならない。そのため、本発明のレンズアレイ板を用
いれば、コンパクトで光出力の大きい投写形表示装置を
提供することができる。
As described above, in the lens array plate of the present invention, the cross-sectional shape of the light beam in the space from the lens element 53 to the focal point 66 is a pincushion shape, and the maximum light beam inclination angle is larger than when the entire lens surface is spherical. The value decreases. If the pixel of the light valve combined with the lens array plate has a square shape, the light emitted from the lens element 53 passes through the four corners of the pixel even if the sectional shape of the light flux in the space from the lens element 53 to the focal point 66 is pincushion. The effective aperture ratio of the light valve device can be increased. Since the maximum inclination angle of the light beam emitted from the lens element is small, the F value of the projection lens does not need to be extremely small, and the external shape of the projection lens does not become so large. Therefore, by using the lens array plate of the present invention, it is possible to provide a compact projection display device having a high light output.

【0035】なお、図1、図2に示したレンズアレイ板
は、収差を小さくするために、レンズ素子53の球面5
9を回転対称非球面に置き換えてもよい。ただし、回転
対称非球面と円錐面とが滑らかに接続されるようする。
こうすると、焦点66近傍の光源像67を小さくするこ
とができる。
The lens array plate shown in FIGS. 1 and 2 has a spherical surface 5 of the lens element 53 in order to reduce aberration.
9 may be replaced by a rotationally symmetric aspherical surface. However, the rotationally symmetric aspheric surface and the conical surface are connected smoothly.
In this case, the light source image 67 near the focal point 66 can be reduced.

【0036】図1には、レンズ素子53の境界円62が
有効領域56の境界57に接するようにした場合を示し
たが、境界円62の直径をレンズ素子53のピッチと同
一にしてもよく、あるいは、図5(a)、図5(b)に示す
ように、境界円62の直径が有効領域56の幅に比べて
多少大きくても、逆に多少小さくても差し支えない。い
ずれの場合も、レンズ素子53の境界円62の中心は有
効領域56の中心と一致させるのがよい。そうすれば、
レンズ素子53から出射する光線の最大傾斜角を最小に
すると同時に、レンズ素子53の焦点66近傍における
光束径を最小にすることができる。いずれの場合も、コ
ンパクトで光出力の大きい投写型表示装置を提供するこ
とができる。
FIG. 1 shows a case where the boundary circle 62 of the lens element 53 is in contact with the boundary 57 of the effective area 56. However, the diameter of the boundary circle 62 may be the same as the pitch of the lens element 53. Alternatively, as shown in FIGS. 5A and 5B, the diameter of the boundary circle 62 may be slightly larger than the width of the effective area 56, or may be slightly smaller. In any case, it is preferable that the center of the boundary circle 62 of the lens element 53 coincides with the center of the effective area 56. that way,
At the same time as minimizing the maximum tilt angle of the light beam emitted from the lens element 53, the light beam diameter near the focal point 66 of the lens element 53 can be minimized. In any case, it is possible to provide a compact projection display device having a high light output.

【0037】また、レンズ素子の有効領域が長方形状で
あってもよい。ただし、この場合でも、レンズ素子毎の
球面または回転対称非球面と円錐面との境界が、一つの
円の円周または一つの円の円周の一部を構成する1つも
しくは複数の円弧である必要がある。
The effective area of the lens element may be rectangular. However, even in this case, the boundary between the spherical surface or the rotationally symmetric aspheric surface and the conical surface for each lens element is defined by one or a plurality of arcs that form a part of the circumference of one circle or the circumference of one circle. Need to be.

【0038】本発明のレンズアレイ板は、少なくともガ
ラス基板51の上に複数のレンズ素子53を形成したも
のである。従って、図1、図2に示したようなガラス基
板51、樹脂層52、接着剤54、ガラス基板55で構
成したものに限らず、ガラス基板51、樹脂層52、接
着剤54で構成したものであってもよい、また、ガラス
基板51樹脂層52で構成したものであってもよい。要
するに、本発明のレンズアレイ板は、マトリックス状に
配列された複数のレンズ素子を備え、前記レンズ素子の
有効領域が、正方形状または長方形状であり、前記各レ
ンズ素子のレンズ面が、前記レンズ面の中央部に配置さ
れた、正屈折力を生起する球面または回転対称非球面
と、その周囲に配置された、正屈折力を生起する円錐面
とで構成され、前記レンズ素子毎の前記球面または前記
回転対称非球面と前記円錐面との境界が、一つの円の円
周または一つの円の円周の一部を構成する1つもしくは
複数の円弧であり、前記球面または前記回転対称非球面
と前記円錐面とが、滑らかに接続されているものであり
さえすればよい。
The lens array plate of the present invention has a plurality of lens elements 53 formed on at least a glass substrate 51. Therefore, not only the glass substrate 51, the resin layer 52, the adhesive 54, and the glass substrate 55 as shown in FIGS. 1 and 2 but also the glass substrate 51, the resin layer 52, and the adhesive 54. May be used, or may be made of a glass substrate 51 and a resin layer 52. In short, the lens array plate of the present invention includes a plurality of lens elements arranged in a matrix, the effective area of the lens elements is square or rectangular, and the lens surface of each lens element is the lens. A spherical surface or a rotationally symmetric aspheric surface which generates a positive refractive power and a conical surface which generates a positive refractive power and are arranged around the spherical surface or the rotationally symmetric aspheric surface arranged at the center of the surface, and the spherical surface for each lens element Alternatively, the boundary between the rotationally symmetric aspheric surface and the conical surface is one or more arcs forming a part of the circumference of one circle or the circumference of one circle, and the spherical surface or the rotationally symmetric aspheric surface is not limited thereto. It suffices if the spherical surface and the conical surface are smoothly connected.

【0039】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実
施の形態におけるレンズアレイ板が上述した第1の実施
の形態におけるレンズアレイ板と異なるのは、レンズ面
の向きと屈折率に関する点のみであり、それ以外は、第
1の実施の形態と同様である。したがって、本実施の形
態において、特に説明のないものについては、第1の実
施の形態と同じとし、第1の実施の形態と同じ呼称の構
成部材については、特に説明のない限り、第1の実施の
形態と同様の機能を持つものとする。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings. The lens array plate according to the present embodiment differs from the lens array plate according to the above-described first embodiment only in the direction of the lens surface and the refractive index. The same is true. Therefore, in the present embodiment, components that are not particularly described are assumed to be the same as those in the first embodiment, and the components having the same names as those in the first embodiment will be the same as those in the first embodiment unless otherwise described. It has the same function as the embodiment.

【0040】図6は、本発明の第2の実施の形態におけ
るレンズアレイ板の対角線方向の概略断面構成を示した
ものであり、81はガラス基板、82は樹脂層、83は
レンズ素子、84は接着剤、85はガラス基板である。
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional configuration in the diagonal direction of a lens array plate according to a second embodiment of the present invention, where 81 is a glass substrate, 82 is a resin layer, 83 is a lens element, 84 Is an adhesive, and 85 is a glass substrate.

【0041】図6に示したレンズアレイ板は、図1、図
2に示したレンズアレイ板のレンズ面の向きを逆にし、
樹脂層82の屈折率に比べて接着剤84の屈折率を高く
したものである。レンズ素子83のレンズ面は、中央部
88では球面89、周辺部90では円錐面91で、球面
89と円錐面91とは滑らかに接続されている。
In the lens array plate shown in FIG. 6, the direction of the lens surface of the lens array plate shown in FIGS. 1 and 2 is reversed.
The refractive index of the adhesive 84 is higher than the refractive index of the resin layer 82. The lens surface of the lens element 83 is a spherical surface 89 at the central portion 88 and a conical surface 91 at the peripheral portion 90, and the spherical surface 89 and the conical surface 91 are smoothly connected.

【0042】図6に示したレンズアレイ板も、図1、図
2に示したものと同様の作用が得られ、コンパクトで光
出力の大きい投写型表示装置を提供することができる。
The lens array plate shown in FIG. 6 also provides the same operation as that shown in FIGS. 1 and 2, and can provide a compact projection display device having a large light output.

【0043】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実
施の形態におけるライトバルブ装置は、上述した第1の
実施の形態におけるレンズアレイ板のガラス基板55の
替わりに液晶パネルを接着して構成されたものである。
したがって、本実施の形態において、特に説明のないも
のについては、第1の実施の形態と同じとし、第1の実
施の形態と同じ呼称の構成部材については、特に説明の
ない限り、第1の実施の形態と同様の機能を持つものと
する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings. The light valve device according to the present embodiment is configured by bonding a liquid crystal panel instead of the glass substrate 55 of the lens array plate in the first embodiment described above.
Therefore, in the present embodiment, components that are not particularly described are assumed to be the same as those in the first embodiment, and the components having the same names as those in the first embodiment will be the same as those in the first embodiment unless otherwise described. It has the same function as the embodiment.

【0044】図7は、本発明の第3の実施の形態におけ
るライトバルブ装置の構成を示したものであり、101
は液晶パネル、102はレンズアレイ板、103は接着
剤である。
FIG. 7 shows the configuration of a light valve device according to a third embodiment of the present invention.
Denotes a liquid crystal panel, 102 denotes a lens array plate, and 103 denotes an adhesive.

【0045】ライトバルブ装置は、液晶パネル101の
入射側にレンズアレイ板102を接着剤103により接
着したものである。
In the light valve device, a lens array plate 102 is bonded to an incident side of a liquid crystal panel 101 with an adhesive 103.

【0046】液晶パネル101は、2枚のガラス基板1
04,105の間にTN液晶106を封入したものであ
る。出射側ガラス基板105の液晶層106側には、透
明導電性膜による画素電極107が正方配列で形成さ
れ、各画素電極107の近傍にはスイッチング素子とし
てTFT108が設けられている。隣接する画素電極1
08の間には信号線と走査線が形成され、各TFT10
8は、ソース電極が信号線に接続され、ゲート電極が走
査線に接続され、ドレイン電極が画素電極107に接続
されている。入射側ガラス基板104の液晶層106側
には、TFT108、信号線、走査線を遮光するため
に、図8に示すような金属薄膜によるブラックマトリッ
クス114が形成され、その上に透明導電性膜による共
通電極115が形成されている。ブラックマトリックス
114の各開口部は正方形状であり、この開口部が画素
116となる。画素電極107と共通電極115の上に
は配向膜(図示せず)が塗布され、液晶分子を所定の状
態に配向させるためにラビングされる。液晶パネル10
1は、表示領域の寸法が水平26.62mm×垂直1
9.97mm、画素数が水平1024×垂直768、画
素ピッチが水平26μm×垂直26μmであり、画素1
16の有効領域の寸法は水平19μm×垂直19μm、
開口率は51%である。
The liquid crystal panel 101 has two glass substrates 1
A TN liquid crystal 106 is sealed between the cells 04 and 105. Pixel electrodes 107 made of a transparent conductive film are formed in a square array on the liquid crystal layer 106 side of the emission side glass substrate 105, and a TFT 108 is provided near each pixel electrode 107 as a switching element. Adjacent pixel electrode 1
08, a signal line and a scanning line are formed.
Reference numeral 8 denotes a source electrode connected to the signal line, a gate electrode connected to the scanning line, and a drain electrode connected to the pixel electrode 107. On the liquid crystal layer 106 side of the incident side glass substrate 104, a black matrix 114 of a metal thin film as shown in FIG. 8 is formed to shield the TFTs 108, signal lines and scanning lines, and a transparent conductive film is formed thereon. A common electrode 115 is formed. Each opening of the black matrix 114 has a square shape, and this opening becomes the pixel 116. An alignment film (not shown) is applied on the pixel electrode 107 and the common electrode 115, and is rubbed to align liquid crystal molecules in a predetermined state. LCD panel 10
1 indicates that the size of the display area is 26.62 mm horizontal × 1 vertical
9.97 mm, the number of pixels is horizontal 1024 × vertical 768, the pixel pitch is horizontal 26 μm × vertical 26 μm, and pixel 1
The dimensions of the 16 effective areas are horizontal 19 μm × vertical 19 μm,
The aperture ratio is 51%.

【0047】ガラス基板119、樹脂層120および接
着剤103の構成は、図1、図2に示したレンズアレイ
板のガラス基板51、樹脂層52および接着剤54の構
成と全く同一である。すなわち、レンズアレイ板102
は、ガラス基板119の出射側面に薄い樹脂層120を
形成し、その表面121に外側に凸面を向けた複数のレ
ンズ素子122を正方配列で形成したものである。レン
ズ素子122は有効領域の境界が正方形である。レンズ
素子122のレンズ面は、中央部125が球面126で
あり、周辺部127が円錐面128であり、球面126
と円錐面128とが滑らかに接続されている。球面12
6と円錐面128との境界129は円であり、この境界
円129は有効領域境界57に内接している。
The configurations of the glass substrate 119, the resin layer 120, and the adhesive 103 are exactly the same as the configurations of the glass substrate 51, the resin layer 52, and the adhesive 54 of the lens array plate shown in FIGS. That is, the lens array plate 102
Is formed by forming a thin resin layer 120 on the emission side surface of a glass substrate 119, and forming a plurality of lens elements 122 having a convex surface facing the surface 121 in a square array. The boundary of the effective area of the lens element 122 is a square. The lens surface of the lens element 122 has a spherical surface 126 at a central portion 125, a conical surface 128 at a peripheral portion 127, and a spherical surface 126.
And the conical surface 128 are smoothly connected. Spherical surface 12
The boundary 129 between 6 and the conical surface 128 is a circle, and this boundary circle 129 is inscribed in the effective area boundary 57.

【0048】レンズアレイ板102は、各レンズ素子1
22の光軸130は対応する各画素116の中心(面積
中心;したがって、断面では、図7のように、画素11
6の断面中心と光軸130とがずれる場合がある。)を
通るように、液晶パネル101に接着剤103により接
着されている。各レンズ素子122の焦点は、画素の中
心近傍に位置する。
The lens array plate 102 is provided for each lens element 1
The optical axis 130 of the pixel 22 corresponds to the center of the corresponding pixel 116 (the center of the area; therefore, in cross section, as shown in FIG.
The center of the cross section 6 and the optical axis 130 may be shifted. ) Is adhered to the liquid crystal panel 101 by an adhesive 103 so as to pass through. The focal point of each lens element 122 is located near the center of the pixel.

【0049】レンズアレイ板102の入射側と液晶パネ
ル101の出射側には、それぞれ吸収軸を所定の方向に
向けて偏光板(図示せず)が配置される。信号供給回路
と走査回路により各画素116の液晶層106に電界を
加えると、電界に応じて液晶層106の旋光性が変化す
るので、液晶パネル101に映像信号に応じた旋光性の
変化として光学像が形成される。この光学像は、2枚の
偏光板により透過率の変化による光学像に変換される。
On the incident side of the lens array plate 102 and the exit side of the liquid crystal panel 101, polarizing plates (not shown) are arranged with their absorption axes directed in predetermined directions. When an electric field is applied to the liquid crystal layer 106 of each pixel 116 by the signal supply circuit and the scanning circuit, the optical rotation of the liquid crystal layer 106 changes according to the electric field. An image is formed. This optical image is converted by the two polarizing plates into an optical image due to a change in transmittance.

【0050】図7に示したライトバルブ装置は、次のよ
うにして作成される。図1、図2を用いて説明した方法
で、ガラス基板119、樹脂層120、接着剤103、
ガラス基板104で構成されるレンズアレイ板を作成し
た後、ガラス基板104の上にブラックマトリックス1
14を形成し、さらにその上に共通電極115を形成し
て、第1の基板を作成する。ガラス基板105の上にT
FT108、画素電極107等を形成して第2の基板を
作成する。第1の基板と第2の基板とを周辺部のシール
樹脂により間に薄い密閉空間が構成されるように貼り合
わせ、密閉空間にTN液晶106を封入する。
The light valve device shown in FIG. 7 is manufactured as follows. In the method described with reference to FIGS. 1 and 2, the glass substrate 119, the resin layer 120, the adhesive 103,
After forming a lens array plate composed of a glass substrate 104, a black matrix 1 is placed on the glass substrate 104.
14, and a common electrode 115 is further formed thereon to form a first substrate. T on the glass substrate 105
The FT 108, the pixel electrode 107, and the like are formed to form a second substrate. The first substrate and the second substrate are bonded to each other by a sealing resin at the peripheral portion so as to form a thin sealed space therebetween, and the TN liquid crystal 106 is sealed in the sealed space.

【0051】レンズアレイ板102の焦点距離をf、レ
ンズ素子122の頂点から画素116の中心までの空気
換算光路長をsとすると、図7に示した構成では、f=
114μm、s=57μmであり、f=2sとなってい
る。
Assuming that the focal length of the lens array plate 102 is f and the air-converted optical path length from the vertex of the lens element 122 to the center of the pixel 116 is s, in the configuration shown in FIG.
114 μm, s = 57 μm, and f = 2 s.

【0052】fとsの関係はf=2sとするのが最も望
ましい。しかし、f/sが1.5〜3の範囲であれば、
従来に比べて十分に実効開口率を高くすることができ
る。f/sが1.5より小さい場合には投写レンズのF
値を小さくすることが困難となり、f/sが3より大き
い場合には実効開口率を十分高くすることが困難とな
る。また、液晶パネルの画面サイズが大きく、照明光の
F値が十分に大きいために、投写レンズのF値を小さく
できる余裕がある場合には、f=sとしてもよい。
The relation between f and s is most preferably f = 2s. However, if f / s is in the range of 1.5 to 3,
The effective aperture ratio can be sufficiently increased as compared with the conventional case. When f / s is smaller than 1.5, F of the projection lens
It is difficult to reduce the value, and when f / s is greater than 3, it is difficult to sufficiently increase the effective aperture ratio. Further, when the screen size of the liquid crystal panel is large and the F value of the illumination light is sufficiently large, if there is room to reduce the F value of the projection lens, f = s may be set.

【0053】図7に示したライトバルブ装置を投写型表
示装置に用いる場合、光源のF値をFS 、レンズアレイ
板102のレンズ素子122のF値をFL 、投写レンズ
のF値をFP として、数1および数2の関係を満足する
ように構成するとよい。
When the light valve device shown in FIG. 7 is used for a projection display device, the F value of the light source is F S , the F value of the lens element 122 of the lens array plate 102 is F L , and the F value of the projection lens is F. It is preferable that P is configured so as to satisfy the relationship of Expressions 1 and 2.

【0054】[0054]

【数1】 (Equation 1)

【0055】[0055]

【数2】 (Equation 2)

【0056】以上のように、球面と円錐面とを組み合わ
せた複数のレンズ素子を正方配列したレンズアレイ板を
用いた本発明のライトバルブ装置を用いると、前述した
レンズアレイ板の作用、効果により、コンパクトで従来
よりも光出力の大きい投写型表示装置を提供することが
できる。
As described above, when the light valve device of the present invention using the lens array plate in which a plurality of lens elements each having a combination of a spherical surface and a conical surface are arranged in a square, the operation and effect of the above-described lens array plate are achieved. In addition, it is possible to provide a compact projection display device having a higher light output than before.

【0057】なお、本発明のライトバルブ装置は、本実
施の形態においては、第1の実施の形態におけるレンズ
アレイ板のガラス基板55の替わりにTFT液晶パネル
を接着して構成されたものであるとして説明したが、こ
れに限るものではなく、例えば、第2の実施の形態にお
けるレンズアレイ板のガラス基板85の替わりに別の種
類の液晶パネルを接着して構成されたものであってもよ
い。要するに、本発明のライトバルブ装置は、本発明の
レンズアレイ板と、前記各レンズ素子に対応する複数の
画素がマトリックス状に配列されたライトバルブとを備
え、前記レンズアレイ板が、前記ライトバルブの入射側
に配置され、前記各レンズ素子の光軸が、それに対応す
る前記画素の中心を通るものでありさえすればよい。
In the present embodiment, the light valve device of the present invention is configured by bonding a TFT liquid crystal panel instead of the glass substrate 55 of the lens array plate in the first embodiment. However, the present invention is not limited to this, and for example, a structure in which another type of liquid crystal panel is bonded instead of the glass substrate 85 of the lens array plate in the second embodiment may be used. . In short, the light valve device of the present invention includes the lens array plate of the present invention, and a light valve in which a plurality of pixels corresponding to each of the lens elements are arranged in a matrix, wherein the lens array plate includes the light valve. , And the optical axis of each lens element only needs to pass through the center of the corresponding pixel.

【0058】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実
施の形態における投写型表示装置は、上述した第3の実
施の形態におけるライトバルブ装置を備えるものであ
る。したがって、本実施の形態において、特に説明のな
いものについては、第3の実施の形態と同じとする。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings. The projection display device according to this embodiment includes the light valve device according to the third embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, components that are not particularly described are the same as those in the third embodiment.

【0059】図9は、本発明の第4の実施の形態におけ
る投写型表示装置の構成を示したものであり、141は
光源、146,147はダイクロイックミラー、14
9,150,155はフィールドレンズ、151,15
3はリレーレンズ、156,157,158,162,
163,164は偏光板、159,160,161はラ
イトバルブ装置、165は色合成プリズム、172は投
写レンズである。
FIG. 9 shows a configuration of a projection type display apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, wherein 141 is a light source, 146 and 147 are dichroic mirrors,
9, 150, 155 are field lenses, 151, 15
3 is a relay lens, 156, 157, 158, 162,
163, 164 are polarizing plates, 159, 160, 161 are light valve devices, 165 is a color combining prism, and 172 is a projection lens.

【0060】光源141は、ランプ142と凹面鏡14
3で構成されている。ランプ142はメタルハライドラ
ンプであり、3原色の色成分を含む光を放射する。凹面
鏡143は楕円面鏡である。ランプ142の放射光は、
凹面鏡143で反射して赤外光が除去された平行に近い
光となって出射する。
The light source 141 includes a lamp 142 and a concave mirror 14.
3. The lamp 142 is a metal halide lamp, and emits light including three primary color components. The concave mirror 143 is an elliptical mirror. The emitted light of lamp 142 is
The light is reflected by the concave mirror 143 and emitted as nearly parallel light from which infrared light has been removed.

【0061】光源141からの出射光に含まれる可視光
は、フィルタ144を透過し、コールドミラー145で
反射される。フィルタ144は、ガラス基板の上に可視
光を透過させ、赤外光と紫外光を反射する多層膜を蒸着
したものであり、コールドミラー145は、ガラス基板
の上に可視光を反射し、赤外光を反射する光学多層膜を
蒸着したものである。
The visible light included in the light emitted from the light source 141 passes through the filter 144 and is reflected by the cold mirror 145. The filter 144 is formed by depositing a multilayer film that transmits visible light and reflects infrared light and ultraviolet light on a glass substrate, and the cold mirror 145 reflects visible light on the glass substrate and emits red light. An optical multilayer film that reflects external light is deposited.

【0062】コールドミラー145で反射された光は、
青透過ダイクロイックミラー146に入射し、入射した
光のうち、青色光は透過し、赤色光と緑色光とは反射す
る。赤色光と緑色光とは緑反射ダイクロイックミラー1
47に入射し、これらのうち、赤色光は透過し、緑色光
は反射する。青透過ダイクロイックミラー146を透過
した青色光は平面ミラー148で反射されて、フィール
ドレンズ149に入射し、緑反射ダイクロイックミラー
147によって反射された緑色光は直接フィールドレン
ズ150に入射する。緑反射ダイクロイックミラー14
7を透過した赤色光は第1リレーレンズ151、平面ミ
ラー152、第2リレーレンズ153、平面ミラー15
4を順に通過してフィールドレンズ155に入射する。
各フィールドレンズ149,150,155を出射した
光は、それぞれ入射側偏光板156,157,158を
透過して、対応するライトバルブ装置159,160,
161に入射する。
The light reflected by the cold mirror 145 is
Of the light that has entered the blue transmission dichroic mirror 146 and transmitted, blue light is transmitted, and red light and green light are reflected. Red light and green light are green reflection dichroic mirror 1
47, of which red light is transmitted and green light is reflected. The blue light transmitted through the blue transmission dichroic mirror 146 is reflected by the plane mirror 148 and enters the field lens 149, and the green light reflected by the green reflection dichroic mirror 147 directly enters the field lens 150. Green reflective dichroic mirror 14
7, the first relay lens 151, the plane mirror 152, the second relay lens 153, and the plane mirror 15.
4 and sequentially enters the field lens 155.
The light emitted from each of the field lenses 149, 150, and 155 passes through the incident-side polarizing plates 156, 157, and 158, respectively, and the corresponding light valve devices 159, 160, and 155, respectively.
161.

【0063】ライトバルブ装置159,160,161
は、図7に示したものと同一であり、映像信号に応じて
旋光性の変化として光学像が形成される。フィールドレ
ンズ149,150,151は、ライトバルブ装置の周
辺部の画素に入射する主光線を液晶層と垂直にするため
に用いる。
Light valve devices 159, 160, 161
Is the same as that shown in FIG. 7, and an optical image is formed as a change in optical rotation according to a video signal. The field lenses 149, 150, and 151 are used to make chief rays incident on pixels at the periphery of the light valve device perpendicular to the liquid crystal layer.

【0064】ライトバルブ装置159,160,161
の出射光は、出射側偏光板162,163,164を透
過して、色合成プリズム165に入射する。色合成プリ
ズム165は、4つの三角プリズムの斜面に赤反射ダイ
クロイック多層膜および青反射ダイクロイック多層膜を
着け、赤反射ダイクロイック多層膜と青反射ダイクロイ
ック多層膜とがX字に交差するように4つの三角プリズ
ムを接合したものである。色合成プリズム165に入射
した3つの原色光は、赤反射ダイクロイック多層膜と青
反射ダイクロイック多層膜により1つの光に合成され、
合成された光はF2.2でテレセントリックな投写レン
ズ172に入射する。
Light valve devices 159, 160, 161
Is transmitted through the output side polarizing plates 162, 163, and 164, and is incident on the color combining prism 165. The color synthesizing prism 165 has a red reflecting dichroic multilayer film and a blue reflecting dichroic multilayer film attached to the slopes of the four triangular prisms. The prisms are joined. The three primary color lights incident on the color combining prism 165 are combined into one light by the red reflection dichroic multilayer film and the blue reflection dichroic multilayer film,
The combined light is incident on the telecentric projection lens 172 at F2.2.

【0065】こうして3つのライトバルブ装置159,
160,161に形成された光学像は、投写レンズ17
2により離れて配置されるスクリーン上に拡大投写され
る。
Thus, the three light valve devices 159,
The optical images formed on 160 and 161 are
2 is enlarged and projected on a screen arranged at a distance.

【0066】図8に示した投写型表示装置は、球面と円
錐面とを組み合わせたレンズ素子を正方配列したレンズ
アレイ板をライトバルブ装置と組み合わせるため、投写
レンズ172のF値を極端に小さくすることなくライト
バルブ装置の実効開口率を向上できるため、装置全体を
コンパクトにし、光出力を大きくすることができる。
In the projection display device shown in FIG. 8, a lens array plate in which lens elements each having a combination of a spherical surface and a conical surface are arranged in a square is combined with a light valve device, so that the F value of the projection lens 172 is extremely reduced. Since the effective aperture ratio of the light valve device can be improved without the need, the entire device can be made compact and the light output can be increased.

【0067】なお、本発明の投写型表示装置は、本実施
の形態においては、第3の実施の形態におけるライトバ
ルブ装置を備えるものであるとして説明したが、これに
限るものではなく、例えば、第3の実施の形態で変形例
として説明した、本発明のレンズアレイ板と別の種類の
液晶パネルとを備えるような本発明のライトバルブ装置
であってもよい。要するに、本発明の投写型表示装置
は、光源と、前記光源から放射される光を映像信号に応
じて光学像として出射する本発明のライトバルブ装置
と、前記ライトバルブ装置から出射された前記光学像を
スクリーン上に拡大投写する投写レンズとを備えるもの
でありさえすればよい。
In the present embodiment, the projection type display device of the present invention has been described as including the light valve device of the third embodiment. However, the present invention is not limited to this. The light valve device of the present invention may include the lens array plate of the present invention and another type of liquid crystal panel described as a modification in the third embodiment. In short, the projection display device of the present invention includes a light source, a light valve device of the present invention that emits light emitted from the light source as an optical image according to a video signal, and the optical device that is emitted from the light valve device. What is necessary is just to provide a projection lens for enlarging and projecting the image on the screen.

【0068】(第5の実施の形態)次に、本発明の第5
の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実
施の形態におけるビューファインダ装置は、上述した第
3の実施の形態におけるライトバルブ装置と基本的な構
成が同じものを備えるものである。したがって、本実施
の形態において、特に説明のないものについては、第3
の実施の形態と同じとする。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings. The viewfinder device of the present embodiment has the same basic configuration as the light valve device of the third embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, those which are not particularly explained
It is assumed to be the same as the embodiment.

【0069】図10は、本発明の第5の実施の形態にお
けるビューファインダ装置の構成を示したものであり、
182,183,184はLED、185は色合成プリ
ズム、191は集光レンズ、192はライトバルブ装
置、197は接眼レンズ、198は筐体である。
FIG. 10 shows a configuration of a viewfinder device according to a fifth embodiment of the present invention.
182, 183, 184 are LEDs, 185 is a color combining prism, 191 is a condenser lens, 192 is a light valve device, 197 is an eyepiece, and 198 is a housing.

【0070】それぞれ赤色光、緑色光、青色光を放射す
る3個のLED182,183,184と色合成プリズ
ム185で光源が構成されている。各LED182,1
83,184は、いずれも半導体チップの直後に正レン
ズ素子を組み合わせて指向性を狭くしたものである。色
合成プリズム185は、3個のプリズム186,18
7,188を組み合わせたものであり、隣接するプリズ
ムの間に緑反射ダイクロイック多層膜、赤反射ダイクロ
イック多層膜が挟まれるように構成されている。3個の
LED182,183,184から出射する光は、いず
れも色合成プリズム185によりプリズム186から出
射し、集光レンズ191によりさらに指向性が狭めら
れ、ライトバルブ装置192に入射する。
A light source is constituted by three LEDs 182, 183, 184 emitting red light, green light and blue light, respectively, and a color combining prism 185. Each LED 182,1
83 and 184 both have a directivity narrowed by combining a positive lens element immediately after the semiconductor chip. The color combining prism 185 includes three prisms 186, 18
7, 188 are combined so that a green reflective dichroic multilayer film and a red reflective dichroic multilayer film are sandwiched between adjacent prisms. The light emitted from the three LEDs 182, 183, 184 is emitted from the prism 186 by the color combining prism 185, and the directivity is further narrowed by the condenser lens 191 to enter the light valve device 192.

【0071】ライトバルブ装置192は、図7に示した
ライトバルブ装置において、表示領域の寸法を水平1
6.64mm×垂直12.48mmに、画素数を水平6
40×垂直480に変更し、応答速度の速い液晶を用い
たものであり、他は図7に示したものと全く同一であ
る。ライトバルブ装置192の入射側面と出射側面に
は、それぞれ吸収軸を所定の方向に向けて偏光板19
3,194が貼付されている。
The light valve device 192 is the same as the light valve device shown in FIG.
6.64mm x 12.48mm vertical, 6 horizontal pixels
The configuration is changed to 40 × vertical 480 and uses liquid crystal having a high response speed, and the others are exactly the same as those shown in FIG. The light-incident side and the light-emitting side of the light valve device 192 each have an absorption axis directed in a predetermined direction.
3,194 are affixed.

【0072】ライトバルブ装置192から出射する光は
2枚のレンズ195,196を組み合わせた接眼レンズ
197に入射する。観察者が接眼レンズ197を覗く
と、ライトバルブ装置192上に形成される画像に対応
する拡大された虚像を観察することができる。光学系、
駆動回路は、すべて1つの筐体198に収納されてい
る。なお、筐体198は、レンズ195,196の光軸
方向にレンズ196を移動可能な構成となっており、視
度を調整できるようになっている。
The light emitted from the light valve device 192 enters an eyepiece 197 obtained by combining two lenses 195 and 196. When the observer looks into the eyepiece 197, an enlarged virtual image corresponding to the image formed on the light valve device 192 can be observed. Optical system,
The drive circuits are all housed in one housing 198. The housing 198 has a configuration in which the lens 196 can be moved in the optical axis direction of the lenses 195 and 196, so that the diopter can be adjusted.

【0073】ライトバルブ装置192は、時分割駆動に
より映像信号に応じて赤、緑、青の光学像を順次形成
し、3個のLED182,183,184はライトバル
ブ装置の駆動に同期して赤、緑、青の順に点灯するた
め、観察者はフルカラー画像を観察することができる。
The light valve device 192 sequentially forms red, green, and blue optical images according to video signals by time-division driving, and the three LEDs 182, 183, and 184 turn red in synchronization with driving of the light valve device. , Green and blue in this order, the observer can observe a full-color image.

【0074】図10に示したビューファインダ装置は、
レンズアレイ板を用いることによりライトバルブ装置の
実効開口率が高くなるので、光利用効率が高くなる。観
察者の眼のF値はライトバルブ装置の表示画像の輝度に
より変化するが、下限が存在する。そのため、ライトバ
ルブ装置の実効開口率が向上しても、表示画像が明るく
ならない場合が発生する。しかし、本発明のレンズアレ
イ板を用いると、実効開口率は同じでも、ライトバルブ
装置からの出射光の傾斜角の最大値が小さいため、表示
画像の輝度が向上する。表示画像の明るさに余裕が生ま
れるため、LEDの消費電力を小さくすることができ、
レンズアレイ板を用いない場合に比べて1回の電池充電
における連続使用時間を長くすることができる。
The viewfinder device shown in FIG.
Since the effective aperture ratio of the light valve device is increased by using the lens array plate, the light use efficiency is increased. The F value of the observer's eye changes depending on the brightness of the display image of the light valve device, but there is a lower limit. For this reason, even if the effective aperture ratio of the light valve device is improved, a case where the displayed image does not become bright sometimes occurs. However, when the lens array plate of the present invention is used, the brightness of the display image is improved because the maximum value of the inclination angle of the light emitted from the light valve device is small even if the effective aperture ratio is the same. Since there is room in the brightness of the displayed image, the power consumption of the LED can be reduced,
The continuous use time in one battery charge can be extended as compared with the case where the lens array plate is not used.

【0075】なお、本発明のビューファインダ装置は、
本実施の形態においては、第3の実施の形態におけるラ
イトバルブ装置と基本的な構成が同じものを備えるもの
であるとして説明したが、これに限るものではなく、例
えば、第3の実施の形態で変形例として説明した、本発
明のレンズアレイ板と別の種類の液晶パネルとを備える
ような本発明のライトバルブ装置であってもよい。要す
るに、本発明のビューファインダ装置は、光源と、前記
光源から放射される光を映像信号に応じて光学像として
出射する本発明のライトバルブ装置と、前記ライトバル
ブ装置から出射された前記光学像を観察可能にする接眼
レンズとを備えるものでありさえすればよい。
It should be noted that the viewfinder device of the present invention
In the present embodiment, the light valve device according to the third embodiment has the same basic configuration as that of the third embodiment. However, the present invention is not limited to this. The light valve device according to the present invention may include the lens array plate according to the present invention and another type of liquid crystal panel described as a modification. In short, the viewfinder device of the present invention includes a light source, a light valve device of the present invention that emits light emitted from the light source as an optical image according to a video signal, and the optical image emitted from the light valve device. And an eyepiece for observing the image.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、請求項1〜3の本発明は、出射光の最大傾斜角が極
端に大きくならないレンズアレイ板を提供することをが
できる。
As is apparent from the above description, the present invention according to claims 1 to 3 can provide a lens array plate in which the maximum inclination angle of emitted light does not become extremely large.

【0077】また、請求項4〜6の本発明は、出射光の
最大傾斜角が極端に大きくならなずに実効開口率を大き
くできるライトバルブ装置を提供することができる。
The present invention according to claims 4 to 6 can provide a light valve device capable of increasing the effective aperture ratio without extremely increasing the maximum inclination angle of the emitted light.

【0078】さらに、請求項7の本発明は、コンパクト
で光出力の大きい投写型表示装置ができる。
Further, according to the present invention, a projection type display device having a large light output can be obtained.

【0079】また、請求項8の本発明は、低消費電力で
表示画像の明るいビューファインダ装置を提供すること
ができる。
The present invention according to claim 8 can provide a viewfinder device with low power consumption and a bright display image.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレ
イ板の構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration of a lens array plate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレ
イ板の構成を示す対角線方向断面図である。
FIG. 2 is a diagonal sectional view showing a configuration of a lens array plate according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレ
イ板の作用を説明するための線図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the lens array plate according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図1、図2に示したレンズアレイ板のレンズ素
子の焦点における光束の断面形状を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional shape of a light beam at a focal point of a lens element of the lens array plate shown in FIGS. 1 and 2;

【図5】本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレ
イ板の変形例の構成を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a modified example of the lens array plate according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態におけるレンズアレ
イ板の構成を示す対角線方向断面図である。
FIG. 6 is a diagonal sectional view showing a configuration of a lens array plate according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施の形態におけるライトバル
ブ装置の構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light valve device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施の形態におけるライトバル
ブ装置のブラックマトリックスの構成を示す概略構成図
である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a black matrix of a light valve device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施の形態における投写型表示
装置の構成を示す概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a projection display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施の形態におけるビューフ
ァインダ装置の構成を示す概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a viewfinder device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】従来のレンズアレイ板とTFT液晶パネルと
を組み合わせたライトバルブ装置の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional light valve device in which a lens array plate and a TFT liquid crystal panel are combined.

【図12】図11に示したレンズアレイ板の作用を説明
するための線図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the lens array plate shown in FIG. 11;

【図13】図11に示したレンズアレイ板のレンズ素子
の有効領域を示す線図である。
FIG. 13 is a diagram showing an effective area of a lens element of the lens array plate shown in FIG. 11;

【図14】図11に示したレンズアレイ板の作用を説明
するための線図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the lens array plate shown in FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51,55,81,85 ガラス基板 52,82 樹脂層 53,83 レンズ素子 54,84 接着剤 59,89 球面 61,91 円錐面 101 液晶パネル 102 レンズアレイ板 103 接着剤 104,105,119 ガラス基板 114 ブラックマトリックス 116 画素 120 樹脂層 122 レンズ素子 126 球面 128 円錐面 141 光源 146,147 ダイクロイックミラー 148,152,154 平面ミラー 149,150,155 フィールドレンズ 151,153 リレーレンズ 156,157,158,162,163,164 偏
光板 159,160,161 ライトバルブ装置 165 色合成プリズム 172 投写レンズ 182,183,184 LED 185 色合成プリズム 191 集光レンズ 192 ライトバルブ装置 193,194 偏光板 197 接眼レンズ
51, 55, 81, 85 Glass substrate 52, 82 Resin layer 53, 83 Lens element 54, 84 Adhesive 59, 89 Spherical surface 61, 91 Conical surface 101 Liquid crystal panel 102 Lens array plate 103 Adhesive 104, 105, 119 Glass substrate 114 Black matrix 116 Pixel 120 Resin layer 122 Lens element 126 Spherical surface 128 Conical surface 141 Light source 146, 147 Dichroic mirror 148, 152, 154 Planar mirror 149, 150, 155 Field lens 151, 153 Relay lens 156, 157, 158, 162 163, 164 Polarizing plate 159, 160, 161 Light valve device 165 Color combining prism 172 Projection lens 182, 183, 184 LED 185 Color combining prism 191 Condensing lens 192 Light valve Location 193, 194 polarizer 197 eyepiece

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マトリックス状に配列された複数のレン
ズ素子を備え、前記レンズ素子の有効領域は、正方形状
または長方形状であり、前記各レンズ素子のレンズ面
は、前記レンズ面の中央部に配置された、正屈折力を生
起する球面または回転対称非球面と、その周囲に配置さ
れた、正屈折力を生起する円錐面とで構成され、前記レ
ンズ素子毎の前記球面または前記回転対称非球面と前記
円錐面との境界は、一つの円の円周または一つの円の円
周の一部を構成する1つもしくは複数の円弧であり、前
記球面または前記回転対称非球面と前記円錐面とは、滑
らかに接続されていることを特徴とするレンズアレイ
板。
A plurality of lens elements arranged in a matrix, wherein an effective area of the lens elements is square or rectangular; and a lens surface of each lens element is located at a center of the lens surface. A spherical surface or a rotationally symmetric aspheric surface that generates a positive refractive power, and a conical surface that generates a positive refractive power disposed around the spherical surface or the rotationally symmetric aspherical surface. The boundary between the spherical surface and the conical surface is one or more arcs forming a part of the circumference of one circle or the circumference of one circle, and the spherical surface or the rotationally symmetric aspheric surface and the conical surface Is a lens array plate that is connected smoothly.
【請求項2】 前記一つの円の中心と前記有効領域の中
心とは、前記レンズ素子毎に、一致することを特徴とす
る請求項1に記載のレンズアレイ板。
2. The lens array plate according to claim 1, wherein a center of said one circle and a center of said effective area coincide with each other for each of said lens elements.
【請求項3】 前記レンズ素子の有効領域は、正方形状
であり、前記一つの円の直径は、前記レンズ素子の幅ま
たは前記レンズ素子の配列ピッチと等しいことを特徴と
する請求項2に記載のレンズアレイ板。
3. The lens element according to claim 2, wherein the effective area of the lens element has a square shape, and a diameter of the circle is equal to a width of the lens element or an arrangement pitch of the lens element. Lens array plate.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のレンズ
アレイ板と、前記各レンズ素子に対応する複数の画素が
マトリックス状に配列されたライトバルブとを備え、前
記レンズアレイ板は、前記ライトバルブの入射側に配置
され、前記各レンズ素子の光軸は、それに対応する前記
画素の中心を通ることを特徴とするライトバルブ装置。
4. The lens array plate according to claim 1, further comprising: a light valve in which a plurality of pixels corresponding to each of the lens elements are arranged in a matrix. A light valve device, which is arranged on an incident side of the light valve, wherein an optical axis of each lens element passes through a center of the corresponding pixel.
【請求項5】 前記各レンズ素子の前記球面または前記
回転対称非球面の焦点は、前記画素の中心または中心近
傍に位置することを特徴とする請求項4に記載のライト
バルブ装置。
5. The light valve device according to claim 4, wherein the focal point of the spherical surface or the rotationally symmetric aspheric surface of each lens element is located at or near the center of the pixel.
【請求項6】 前記各レンズ素子の前記球面または前記
回転対称非球面の焦点距離は、前記レンズ素子の頂点か
ら前記画素の中心までの空気換算距離の1.5倍から3
倍の範囲にあることを特徴とする請求項4に記載のライ
トバルブ装置。
6. The focal length of the spherical surface or the rotationally symmetric aspheric surface of each lens element is from 1.5 times to 3 times the air equivalent distance from the vertex of the lens element to the center of the pixel.
The light valve device according to claim 4, wherein the light valve device is in a double range.
【請求項7】 光源と、前記光源から放射される光を映
像信号に応じて光学像として出射する請求項4〜6のい
ずれかに記載のライトバルブ装置と、前記ライトバルブ
装置から出射された前記光学像をスクリーン上に拡大投
写する投写レンズとを備えることを特徴とする投写型表
示装置。
7. A light valve according to claim 4, wherein the light emitted from the light source is emitted as an optical image in accordance with a video signal, and the light emitted from the light valve is emitted from the light valve. A projection lens for enlarging and projecting the optical image on a screen.
【請求項8】 光源と、前記光源から放射される光を映
像信号に応じて光学像として出射する請求項4〜6のい
ずれかに記載のライトバルブ装置と、前記ライトバルブ
装置から出射された前記光学像を観察可能にする接眼レ
ンズとを備えることを特徴とするビューファインダ装
置。
8. A light valve according to claim 4, wherein the light emitted from the light source is emitted as an optical image according to a video signal, and the light emitted from the light valve is emitted from the light valve. A viewfinder device comprising: an eyepiece that allows the optical image to be observed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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