JP2001281760A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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JP2001281760A
JP2001281760A JP2000092511A JP2000092511A JP2001281760A JP 2001281760 A JP2001281760 A JP 2001281760A JP 2000092511 A JP2000092511 A JP 2000092511A JP 2000092511 A JP2000092511 A JP 2000092511A JP 2001281760 A JP2001281760 A JP 2001281760A
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Japan
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light
optical system
solid
display device
modulator
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Application number
JP2000092511A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomio Sonehara
富雄 曽根原
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type display device which uses plural solid- state light sources as illumination light sources, is high in light utilization efficiency, and makes it possible to obtain bright and high-grade projected videos. SOLUTION: This device has the plural solid-state light sources 201 arranged in a matrix form and an illumination system which is composed of beam- condensing optical system 202 and polarized light conversion optical system 203 corresponding to the light emitting points of the solid-state light sources and generates RGB light.

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、二次元光変調器に
表示された映像を投射して表示する投射型表示装置に係
り、特に液晶ライトバルブを用いた投射型表示装置に関
する。
The present invention relates to a projection display device for projecting and displaying an image displayed on a two-dimensional light modulator, and more particularly to a projection display device using a liquid crystal light valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子によるライトバルブ方式の
液晶プロジェクタが広く使われている、この液晶プロジ
ェクタは、いわゆるTN(Twisted Nematic)液晶モード
やECB(Electrically Controlled Birefringence)モ
ードを利用し、光の偏光状態を制御して画像を形成す
る。駆動素子として、薄膜トランジスタやSi半導体基板
上のトランジスタなどをもちいて、透過型や反射型の液
晶ライトバルブとして細密な画像を形成している。
2. Description of the Related Art A light valve type liquid crystal projector using a liquid crystal display element is widely used. This liquid crystal projector uses a so-called TN (Twisted Nematic) liquid crystal mode or an ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode to polarize light. An image is formed by controlling the state. Using a thin film transistor or a transistor on a Si semiconductor substrate as a driving element, a fine image is formed as a transmission type or reflection type liquid crystal light valve.

【0003】ところで、このようなライトバルブ方式の
投射型表示装置では、投射光源を必要とするが、従来技
術では、この光源として、一般に高圧水銀ランプやメタ
ルハライドランプなどの高輝度放電ランプが一般に用い
られている。
[0003] By the way, such a light-bulb type projection display device requires a projection light source. In the prior art, a high-intensity discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp is generally used as the light source. Have been.

【0004】また、特開平10−293545や特開平
11−65477のようにレーザーダイオードなどの固
体光源をその投射光源とする投射型表示装置も考案され
ている。しかるにそれらの装置は、光源光をそのままラ
イトバルブに入射させるものであった。
Further, a projection type display device using a solid light source such as a laser diode as a projection light source as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-293545 and 11-65477 has been devised. However, those devices make the light source light incident on the light valve as it is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように光源として、メタルハライドランプやキセノンラ
ンプなど高輝度放電ランプを用いた場合、光源の集光効
率が悪く、一方、固体光源を用いた場合すべての偏光を
有効に利用できないという、省エネルギーという点で問
題があった。
However, when a high-intensity discharge lamp such as a metal halide lamp or a xenon lamp is used as a light source as in the prior art, the light-collecting efficiency of the light source is poor. On the other hand, when a solid-state light source is used, There is a problem in that energy cannot be used because the polarized light cannot be used effectively.

【0006】また一般に、このような投射型表示装置で
は、カラー表示のため、3原色の光源を要するが、高輝
度放電ランプは白色光源であるので、ダイクロイックミ
ラーなどにより3原色に分光する色分解照明光学系を必
要とし、さらに放熱のための空冷装置も必要で装置の小
型化のネックとなっていた。
In general, such a projection type display device requires a light source of three primary colors for color display. However, since a high-intensity discharge lamp is a white light source, color separation for separating light into three primary colors by a dichroic mirror or the like. An illumination optical system is required, and an air cooling device for heat dissipation is also required, which has been a bottleneck in downsizing the device.

【0007】一方、半導体レーザや発光ダイオードなど
の固体光源では出力が高輝度放電ランプに比べ低く、単
体の光源として利用するには十分とはいえなかった。
On the other hand, solid-state light sources such as semiconductor lasers and light-emitting diodes have lower outputs than high-intensity discharge lamps, and cannot be said to be sufficient for use as a single light source.

【0008】そこで、本発明の目的は、複数の固体光源
と光源光の偏光を制御することにより、明るく、光量む
らのない、小型化可能な投射型表示装置を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a small-sized projection type display device which is bright by controlling a plurality of solid-state light sources and the polarization of the light from the light sources, has no unevenness in the light amount.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、 少なくとも赤色光、緑色
光、青色光を発生する照明系と、前記各赤色光、緑色
光、青色光を画像情報に応じて変調する2次元光変調器
と、前記2次元光変調器からの変調された光を投射する
投射型表示装置において、前記照明系が、マトリクス状
に配置した複数の固体光源と、前記固体光源からの光を
集光する集光光学系と、前記集光光学系からの光を前記
2次元光変調器に偏光する偏光変換光学系から構成され
ていることを特徴とする。これによれば、照明光学系を
著しく小型化でき、また光源の発光点が小さいので理想
的な光制御が可能となり光量の損失を小さく抑えること
ができる。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises: an illumination system for generating at least red light, green light, and blue light; In a two-dimensional light modulator that modulates light in accordance with image information and a projection display device that projects modulated light from the two-dimensional light modulator, the illumination system includes a plurality of solid-state elements arranged in a matrix. A light source, a condensing optical system for condensing light from the solid-state light source, and a polarization conversion optical system for polarizing light from the condensing optical system to the two-dimensional light modulator. I do. According to this, the size of the illumination optical system can be remarkably reduced, and since the light emitting point of the light source is small, ideal light control can be performed, and loss of the light amount can be suppressed to a small value.

【0010】また、請求項2に係る発明には、前記複数
の固体光源は複数の発光ダイオードより構成されている
ことを特徴とする。これによれば、波長帯域が狭い色純
度の高い光が得られるので色再現範囲の広い画像、映像
が得られる。
The invention according to claim 2 is characterized in that the plurality of solid-state light sources are constituted by a plurality of light emitting diodes. According to this, light with a narrow wavelength band and high color purity can be obtained, so that images and videos with a wide color reproduction range can be obtained.

【0011】さらに、請求項3に係る発明は、前記偏光
変換光学系は入射光をP偏光、S偏光に分離する偏光ビ
ームスプリッタと前記P偏光、S偏光のうちの一方の偏
光を90度偏光回転する1/2波長板と、光の進行方向
を曲げる反射ミラープリズムから構成されることを特徴
とする。これによれば、偏光を無駄無く有効に投影に利
用できる。
Further, in the invention according to claim 3, the polarization conversion optical system is configured such that a polarization beam splitter for separating incident light into P-polarized light and S-polarized light and one of the P-polarized light and the S-polarized light is polarized by 90 degrees. It comprises a rotating half-wave plate and a reflecting mirror prism that bends the traveling direction of light. According to this, polarized light can be effectively used for projection without waste.

【0012】また、請求項4に係る発明は、前記集光光
学系は正のパワーを持つ集光レンズアレイからなり、そ
の焦点距離は前記偏光変換光学系の偏光ビームスプリッ
タの位置と発光点の位置がほぼ共役になるように設定さ
れたことを特徴とする。これによれば、光源光を有効に
偏光変換系に導入することが可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, the condensing optical system comprises a condensing lens array having a positive power, and a focal length of the condensing optical system is defined by a position of a polarization beam splitter of the polarization conversion optical system and a light emitting point. The position is set to be substantially conjugate. According to this, the light from the light source can be effectively introduced into the polarization conversion system.

【0013】さらに、請求項5に係る発明は、前記複数
の固体光源からなる光源アレイの実装面積は前記2次元
空間光変調器の受光面積より大きいことを特徴とする。
これによれば、投射レンズの入射瞳から外れる成分を低
減することが可能となる。
Further, the invention according to claim 5 is characterized in that a mounting area of the light source array including the plurality of solid-state light sources is larger than a light receiving area of the two-dimensional spatial light modulator.
According to this, it is possible to reduce a component deviating from the entrance pupil of the projection lens.

【0014】また、請求項6に係る発明は、前記複数の
固体光源からなる光源アレイの赤色光、緑色光、青色光
に対応する光源数は、夫々が同一数でないことを特徴と
する。これによれば、色バランスのよい投影像が得られ
る。
The invention according to claim 6 is characterized in that the number of light sources corresponding to red light, green light, and blue light of the light source array composed of the plurality of solid-state light sources is not the same. According to this, a projected image with good color balance can be obtained.

【0015】さらに、請求項7に係る発明は、前記集光
光学系近傍での光の像を前記2次元空間光変調器へ多重
に結像させる照明レンズを備えたことを特徴とする。こ
れによれば、均質な照明を2次元空間光変調器に与える
ことが可能となる。
Further, the invention according to claim 7 is characterized in that an illumination lens for multiplexing an image of light near the condensing optical system on the two-dimensional spatial light modulator is provided. According to this, it is possible to provide uniform illumination to the two-dimensional spatial light modulator.

【0016】また、請求項8に係る発明は、少なくとも
赤色光、緑色光、青色光を発生する照明系と、前記各赤
色光、緑色光、青色光を画像情報に応じて変調する2次
元光変調器と、前記2次元光変調器からの変調された光
を投射する投射型表示装置において、前記照明系が、マ
トリクス状に配置した複数の固体光源と、前記固体光源
の複数の発光点を複数のレンズが形成された集光レンズ
アレイの1つのレンズに投射するように配置させた集光
光学系と、前記集光光学系からの光を前記2次元光変調
器に偏光する偏光変換光学系から構成されていることを
特徴とする。これによれば、より大光量の投影が可能と
なる。
The invention according to claim 8 is an illumination system for generating at least red light, green light and blue light, and a two-dimensional light for modulating each of the red light, green light and blue light according to image information. A modulator and a projection display device that projects modulated light from the two-dimensional light modulator, wherein the illumination system includes a plurality of solid-state light sources arranged in a matrix and a plurality of light-emitting points of the solid-state light sources. A condensing optical system arranged so as to project onto one lens of a condensing lens array in which a plurality of lenses are formed, and polarization conversion optics for polarizing light from the condensing optical system to the two-dimensional light modulator It is characterized by being composed of a system. According to this, it is possible to project a larger amount of light.

【0017】さらに、請求項9に係る発明は、少なくと
も赤色光、緑色光、青色光を発生する照明系と、前記各
赤色光、緑色光、青色光を画像情報に応じて変調する2
次元光変調器と、前記2次元光変調器からの変調された
光を投射する投射型表示装置において、前記照明系が、
ライン状に配置した複数の固体光源と、前記固体光源の
ライン状の発光点をシリンドリカルレンズアレイの1つ
のレンズに投射するよう配置された集光光学系と、前記
集光光学系からの光を前記2次元光変調器に偏光する偏
光変換光学系から構成されていることを特徴とする。こ
れによれば、簡便な集光レンズ系を構成できる。
Further, according to a ninth aspect of the present invention, there is provided an illumination system that generates at least red light, green light, and blue light, and modulates each of the red light, green light, and blue light according to image information.
In a projection display device that projects modulated light from the two-dimensional light modulator and the two-dimensional light modulator, the illumination system includes:
A plurality of solid-state light sources arranged in a line, a condensing optical system arranged to project the linear light-emitting points of the solid-state light source to one lens of a cylindrical lens array, and light from the condensing optical system. It is characterized by comprising a polarization conversion optical system for polarizing the two-dimensional light modulator. According to this, a simple condenser lens system can be configured.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の第一の実施
形態による投射型表示装置の光学系の基本構成図であ
る。可視域の異なる2つのダイクロイックコーティング
を施した、赤色光(R光)、緑色光(G光)、青色光(B光)
を合成するダイクロックプリズム101を中心にして、
その3つの面に赤(R)用、緑(G)用、青(B)用の3つの
2次元空間光変調器102、103,104が配置され
ている。残りの面には投射レンズ105が配置されてい
る。これらの2次元空間光変調器102、103、10
4に対し、それぞれ対応する色の固体光源からなる照明
系106、107、108が設置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical system of a projection display according to a first embodiment of the present invention. Red light (R light), green light (G light), blue light (B light) with two dichroic coatings with different visible regions
Around the dichroic prism 101 that synthesizes
Three two-dimensional spatial light modulators 102, 103, and 104 for red (R), green (G), and blue (B) are arranged on the three surfaces. The projection lens 105 is arranged on the remaining surface. These two-dimensional spatial light modulators 102, 103, 10
For four, illumination systems 106, 107, and 108 comprising solid-state light sources of corresponding colors are provided.

【0019】ここで用いた2次元空間光変調器102、
103、104は、入射した光を各色の画像情報に応じ
て光の透過率を変調する装置である。例えば透過型の液
晶表示素子が典型であり、具体的には、各画素毎に薄膜
トランジスタ(TFT)を設けた、いわゆるアクティブマ
トリクス方式によるTN(Twisted Nematic)液晶表示素
子で構成されたものが一般的である。本実施例で使用し
た2次元空間光変調器は、ポリシリコンTFT−LCD
である。この動作原理は、液晶の電気光学効果、特に偏
光状態の電界による制御によって光の透過率を制御する
ものである。
The two-dimensional spatial light modulator 102 used here,
Reference numerals 103 and 104 denote devices for modulating the transmittance of incident light according to image information of each color. For example, a transmission type liquid crystal display element is typical, and specifically, a liquid crystal display element provided with a thin film transistor (TFT) for each pixel, a so-called active matrix type TN (Twisted Nematic) liquid crystal display element is generally used. It is. The two-dimensional spatial light modulator used in this embodiment is a polysilicon TFT-LCD.
It is. The principle of operation is to control the light transmittance by controlling the electro-optic effect of the liquid crystal, in particular, the polarization state by the electric field.

【0020】次に各RGBに対応した画像が前記各2次
元空間光変調器102、103、104に形成される
と、これらはダイクロイックプリズム101によって合
成され投射レンズ105によって図示しないスクリーン
上に結像投影される。このようにしてカラー画像が再現
される。
Next, when an image corresponding to each RGB is formed on each of the two-dimensional spatial light modulators 102, 103 and 104, these are synthesized by a dichroic prism 101 and formed on a screen (not shown) by a projection lens 105. Projected. Thus, a color image is reproduced.

【0021】図2は本発明の投射型表示装置の照明系の
断面図である。説明を簡単にするために1色だけを取り
だした構成としている。201は固体光源であり、具体
的には発光ダイオードである。そして、固体光源201
は、アルミナセラミックからなる基板209上に複数
個、例えば16個の光源がマトリクス状に配置されてい
る。固体光源201からの光は、集光光学系202によ
って集光される。集光光学系202は正の屈折力を有す
るレンズアレイで、例えば、凸レンズからなる集光レン
ズアレイである。
FIG. 2 is a sectional view of the illumination system of the projection display device of the present invention. In order to simplify the description, only one color is taken out. Reference numeral 201 denotes a solid-state light source, specifically, a light-emitting diode. And the solid-state light source 201
A plurality, for example, 16 light sources are arranged in a matrix on a substrate 209 made of alumina ceramic. Light from the solid-state light source 201 is condensed by a condensing optical system 202. The light collecting optical system 202 is a lens array having a positive refractive power, for example, a light collecting lens array including a convex lens.

【0022】集光光学系202によって集光された光
は、偏光変換光学系203に入射する。偏光変換光学系
は偏光ビームスプリッタ204と1/2波長板205か
らなり、入射光をP、S偏光に分離した後、一方の偏光
成分が1/2波長板205によって90度偏光を回転す
る。このように分離されたP偏光とS偏光のどちらかを
光の進行方向と同じ方向に反射ミラープリズム206に
より反射すると偏光が揃った光を有効に発生できる。こ
の場合偏光ビームスプリッタ204の偏光分離膜は発光
ダイオードの発光スペクトル域にのみ偏光選択性を有し
ていれば良いので、狭帯域の設計で十分である。さらに
本実施形態では、偏光ビームスプリッタ204と反射ミ
ラープリズム206、1/2波長板205は固体光源2
01と配置される位置が対応しており、アレイ化されて
いる。この集光光学系202の各レンズは固体光源であ
る発光ダイオード201の発光点にそれぞれ対応してい
る。
The light condensed by the condensing optical system 202 enters the polarization conversion optical system 203. The polarization conversion optical system includes a polarization beam splitter 204 and a half-wave plate 205. After splitting incident light into P and S polarized light, one of the polarization components is rotated by 90 ° by the half-wave plate 205. When either the P-polarized light or the S-polarized light separated in this way is reflected by the reflecting mirror prism 206 in the same direction as the traveling direction of the light, light having the same polarization can be generated effectively. In this case, the polarization splitting film of the polarization beam splitter 204 needs to have polarization selectivity only in the emission spectrum region of the light emitting diode, so that a narrow band design is sufficient. Further, in the present embodiment, the polarization beam splitter 204, the reflection mirror prism 206, and the half-wave plate 205
01 and corresponding positions correspond to each other and are arrayed. Each lens of the condensing optical system 202 corresponds to a light emitting point of the light emitting diode 201 which is a solid light source.

【0023】また集光光学系202の焦点距離は偏光変
換光学系203の偏光ビームスプリッタ204の位置と
固体光源201の発光点の位置がほぼ共役になるように
設定されている。こうすることで固体光源201の光源
光のほぼすべてを偏光ビームスプリッタ204に入射さ
せることができる。図2の場合、偏光ビームスプリッタ
204、反射ミラープリズム206、1/2波長板20
5は図2の紙面に対し垂直の方向にライン状に集積して
いる。これは個別にアレイ化するよりも簡便な製造が可
能となるためである。
The focal length of the condenser optical system 202 is set so that the position of the polarization beam splitter 204 of the polarization conversion optical system 203 and the position of the light emitting point of the solid-state light source 201 are substantially conjugate. By doing so, almost all of the light from the solid-state light source 201 can be made incident on the polarization beam splitter 204. In the case of FIG. 2, the polarizing beam splitter 204, the reflecting mirror prism 206, the half-wave plate 20
5 are linearly accumulated in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. This is because simpler manufacturing is possible than an individual array.

【0024】さらに、集光光学系202近傍の像が例え
ばポリシリコンTFT−LCDの2次元空間光変調器2
08に多重に結像するように照明レンズアレイ210、
照明レンズ207が設計されている。またこの集光光学
系202は、2次元光変調器208の表示部と相似形に
作られた複数の矩形の単レンズをマトリクス状に配した
構成になっている。以上の構成により、2次元空間光変
調器208に均質な照明を与えることができる。なお図
2では集光光学系202のうちの中央の一つの集光レン
ズについて光線を記載しているが、当然他の集光レンズ
を通る光についても同じように2次元空間光変調器20
8の表示部に集光している。
Further, an image in the vicinity of the condensing optical system 202 is, for example, a two-dimensional spatial light modulator 2 of a polysilicon TFT-LCD.
Illumination lens array 210 to form multiple images at 08
An illumination lens 207 is designed. In addition, the condensing optical system 202 has a configuration in which a plurality of rectangular single lenses similar to the display unit of the two-dimensional optical modulator 208 are arranged in a matrix. With the above configuration, uniform illumination can be given to the two-dimensional spatial light modulator 208. In FIG. 2, light rays are described for one central condensing lens of the condensing optical system 202. However, light passing through the other condensing lenses is of course similarly applied to the two-dimensional spatial light modulator 20.
8 is focused on the display unit.

【0025】なお、固体光源201である発光ダイオー
ドは、各々、ヒートシンク付きのアルミナセラミックの
基板上209にマトリクス状に実装したものである。
The light-emitting diodes as the solid-state light sources 201 are mounted in a matrix on an alumina ceramic substrate 209 with a heat sink.

【0026】これらマトリクス状に配置された発光ダイ
オードアレイの実装面積を2次元空間光変調器208の
受光面積より大きなサイズに形成した。これは投射レン
ズの入射瞳に光源光を集光し、偏光変換光学系203に
よる透過偏光と偏光面を回転した偏光の間で光軸のずれ
によって生じる投射レンズの入射瞳から外れる成分を低
減するためである。このようにしたことで大口径の投射
レンズでなくとも明るい投影像が得られる。
The mounting area of the light emitting diode arrays arranged in a matrix is formed to be larger than the light receiving area of the two-dimensional spatial light modulator 208. This condenses the light source light on the entrance pupil of the projection lens and reduces a component deviating from the entrance pupil of the projection lens caused by a shift of the optical axis between the polarized light transmitted through the polarization conversion optical system 203 and the polarized light whose polarization plane has been rotated. That's why. By doing so, a bright projected image can be obtained without using a large-diameter projection lens.

【0027】また色バランスのために発光ダイオードア
レイに実装する発光ダイオード数を同数でなく、赤色発
光ダイオードを2×2の4個、緑色発光ダイオードを2
×2の4個、青色発光ダイオードを3×3の9個のよう
に調整することもできる。
For the purpose of color balance, the number of light emitting diodes mounted on the light emitting diode array is not the same, but four red light emitting diodes of 2 × 2 and two green light emitting diodes are used.
It is also possible to adjust the number of blue light-emitting diodes to four (× 2) and nine (3 × 3) light-emitting diodes.

【0028】以上のごとく、本実施の形態によれば、従
来のダイクロイックミラー等によって色分解された照明
光に比べ、固体光源201の各RGB色のスペクトル巾
は狭帯域であるので合成用ダイクロイックプリズム10
1のコーティングの波長選択特性が急峻でなくとも十分
な3原色合成ができる利点がある。
As described above, according to the present embodiment, since the spectral width of each of the RGB colors of the solid-state light source 201 is narrower than that of the illumination light color-separated by a conventional dichroic mirror or the like, the dichroic prism for synthesis is used. 10
There is an advantage that the three primary colors can be sufficiently synthesized even if the wavelength selection characteristic of the first coating is not steep.

【0029】次に、本発明の実施の形態の変形例につい
て説明する。この変形例は上述した形態に比べ、より大
量の光を必要とする場合である。すなわち、より大光量
を要する場合、図3のように多くの固体光源301を高
集積化することが必要となる。その結果、固体光源30
1同士が近づきすぎて発光点が接近してしまう。しか
し、この場合、図3のように複数の発に複数の固体光源
301を集光光学系302の1つのレンズに対応させる
ことにより、一つの偏光ビームスプリッタ304の位置
に照射することができる。これにより、大量の光を要す
ることが可能となる。
Next, a modification of the embodiment of the present invention will be described. This modification is a case where a larger amount of light is required as compared with the above-described embodiment. That is, when a larger amount of light is required, it is necessary to integrate many solid-state light sources 301 as shown in FIG. As a result, the solid state light source 30
The light emitting points are too close to each other. However, in this case, as shown in FIG. 3, a plurality of solid-state light sources 301 are made to correspond to one lens of the condensing optical system 302 so as to irradiate the position of one polarization beam splitter 304. This allows a large amount of light to be required.

【0030】なお、固体光源301をマトリクス状のア
レイとして形成しているが、本発明はこれに限るもので
はなく、例えば、図4に示すように固体光源アレイ40
1をライン状に形成し、シリンドリカルレンズアレイ4
02を集光レンズアレイとし、ライン状に偏光変換光学
系403に集光してもよい。なお、404は照明レンズ
である。
Although the solid-state light source 301 is formed as a matrix array, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG.
1 is formed in a line shape, and a cylindrical lens array 4 is formed.
02 may be a condensing lens array, and the light may be condensed linearly on the polarization conversion optical system 403. Note that reference numeral 404 denotes an illumination lens.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の投射型表
示装置は、従来の液晶投射型表示装置のように光源光を
RGB分離する必要がなく、照明光学系を著しく小型化
できる。光源の発光点が小さいので理想的な光制御が可
能となり光量の損失を小さく抑えることができる。さら
に偏光変換系の効率も向上しさらに光源光を無駄無く有
効に投影に利用できる。投射映像の光出力を上げるため
に、本願のように複数の光源をアレイ化すると、1素子
あたりの負荷を減らし、また発熱を分散させることがで
き、ついては光源の信頼性向上をもたらす効果を有す
る。さらに光源に不可欠であった冷却システムの簡便化
が図れる。複数の固体光源からの光を合成して利用する
ことができるので、十分な明るさの投射映像を容易に得
ることができる。また、本発明によれば、このため、光
源のばらつきやたとえ一つが故障してもその投射表示装
置としての機能を失うことがない。光の利用効率が高
く、明るい投射映像を得ることができる。さらに、本発
明によれば、2次元空間光変調器に均一な照度の照明を
あたえることができるので、明るさにむらの無い高品位
の投射映像を得ることができる。また、固体光源は、波
長帯域が狭い色純度の高い光が得られるので、本発明に
よれば、従来技術の白色光源を用いた場合よりも色再現
範囲が広くなり、この結果、充分に高品位の投射映像を
得ることができる。
As described above, the projection type display device of the present invention does not need to separate the light source light into RGB as in the conventional liquid crystal projection type display device, and the size of the illumination optical system can be remarkably reduced. Since the light emitting point of the light source is small, ideal light control is possible, and the loss of light quantity can be suppressed to a small value. Further, the efficiency of the polarization conversion system is improved, and the light from the light source can be effectively used for projection without waste. If a plurality of light sources are arrayed as in the present application in order to increase the light output of the projected image, the load per element can be reduced and the heat generation can be dispersed, which has the effect of improving the reliability of the light source . Further, the cooling system, which was indispensable for the light source, can be simplified. Since light from a plurality of solid-state light sources can be combined and used, a projection image with sufficient brightness can be easily obtained. Further, according to the present invention, even if the light source varies or even one of the light sources fails, the function of the projection display device is not lost. The light utilization efficiency is high, and a bright projected image can be obtained. Furthermore, according to the present invention, since illumination with uniform illuminance can be given to the two-dimensional spatial light modulator, it is possible to obtain a high-definition projected image without uneven brightness. In addition, since the solid-state light source can obtain light with high color purity in a narrow wavelength band, according to the present invention, the color reproduction range is wider than when a white light source according to the related art is used, and as a result, a sufficiently high color reproduction range is obtained. A high quality projected image can be obtained.

【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
光学系の基本構成図である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical system of a projection display according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態にかかる投射型表示装置の
照明系の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an illumination system of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態にかかる複数の発光点から
なる照明系の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an illumination system including a plurality of light emitting points according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態にかかるライン状固体光源
アレイの照明系の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of an illumination system of the linear solid-state light source array according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ダイクロックプリズム 102、103,104 2次元空間光変調器 105 投射レンズ 106、107,108 R,G,B色の固体光源か
らなる照明系 201 固体光源 202 集光光学系 203 偏光変換光学系 204 偏光ビームスプリッタ 205 1/2波長板 206 反射ミラープリズム 301 複数の発光点 302 集光レンズアレイ 401 ライン状固体光源アレイ 402 シリンドリカルレンズアレイ
Reference Signs List 101 dichroic prism 102, 103, 104 two-dimensional spatial light modulator 105 projection lens 106, 107, 108 illumination system composed of solid light sources of R, G, B colors 201 solid light source 202 condensing optical system 203 polarization conversion optical system 204 Polarizing beam splitter 205 1/2 wavelength plate 206 Reflecting mirror prism 301 Plural light emitting points 302 Condensing lens array 401 Linear solid light source array 402 Cylindrical lens array

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 9/31 H04N 9/31 B Fターム(参考) 2H088 EA14 EA68 HA08 HA13 HA18 HA20 HA24 HA25 HA28 JA05 MA06 MA20 2H091 FA10X FA10Z FA11X FA11Z FA14Z FA21Z FA26X FA26Z FA41Z FA45Z LA15 LA16 MA07 5C060 BA04 BA08 BC05 EA00 GA01 GB02 GB06 HC00 HC01 HC25 HD07 JB06 5G435 AA03 AA04 AA18 BB12 BB15 BB17 CC09 CC12 DD05 EE26 FF05 FF07 GG02 GG03 GG04 GG23 GG25 GG27 GG28 GG46 LL15 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H04N 9/31 H04N 9/31 BF term (Reference) 2H088 EA14 EA68 HA08 HA13 HA18 HA20 HA24 HA25 HA28 JA05 MA06 MA20 2H091 FA10X FA10Z FA11X FA11Z FA14Z FA21Z FA26X FA26Z FA41Z FA45Z LA15 LA16 MA07 5C060 BA04 BA08 BC05 EA00 GA01 GB02 GB06 HC00 HC01 HC25 HD07 JB06 5G435 AA03 AA04 AA18 BB12 BB15 BB17 CC09 CC12 DD05 EE26 GG05 GG25 GG07 GG07 GG05 GG07 GG05 GG07 GG05 GG07 GG25 GG05 GG07 GG07 GG07 GG05 GG07 GG07 GG07 GG05 GG07 GG25 GG25 GG25 GG05 GG25 GG25 GG25 GG25 GG25 GG15 GG25 GG15 GG07 GG25 GG25 GG25 GG25 GG15 GG25

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも赤色光、緑色光、青色光を発
生する照明系と、前記各赤色光、緑色光、青色光を画像
情報に応じて変調する2次元光変調器と、前記2次元光
変調器からの変調された光を投射する投射型表示装置に
おいて、前記照明系が、マトリクス状に配置した複数の
固体光源と、前記固体光源からの光を集光する集光光学
系と、前記集光光学系からの光を前記2次元光変調器に
偏光する偏光変換光学系から構成されていることを特徴
とする投射型表示装置。
1. An illumination system that generates at least red light, green light, and blue light, a two-dimensional light modulator that modulates each of the red light, green light, and blue light according to image information, and the two-dimensional light. In a projection display device that projects modulated light from a modulator, the illumination system includes a plurality of solid-state light sources arranged in a matrix, a light-collecting optical system that collects light from the solid-state light sources, A projection display device comprising a polarization conversion optical system that polarizes light from a condensing optical system to the two-dimensional light modulator.
【請求項2】 前記複数の固体光源は複数の発光ダイオ
ードより構成されていることを特徴とする請求項1記載
の投射型表示装置。
2. The projection type display device according to claim 1, wherein said plurality of solid-state light sources are constituted by a plurality of light-emitting diodes.
【請求項3】 前記偏光変換光学系は入射光をP偏光、
S偏光に分離する偏光ビームスプリッタと前記P偏光、
S偏光のうちの一方の偏光を90度偏光回転する1/2
波長板と、光の進行方向を曲げる反射ミラープリズムか
ら構成されることを特徴とする請求項1記載の投射型表
示装置。
3. The polarization conversion optical system converts incident light into P-polarized light,
A polarizing beam splitter for separating into S-polarized light and the P-polarized light,
1/2 of rotating one of the S-polarized light by 90 degrees
2. The projection type display device according to claim 1, comprising a wave plate and a reflection mirror prism for bending a traveling direction of light.
【請求項4】 前記集光光学系は正のパワーを持つ集光
レンズアレイからなり、その焦点距離は前記偏光変換光
学系の偏光ビームスプリッタの位置と発光点の位置がほ
ぼ共役になるように設定されたことを特徴とする請求項
1記載の投射型表示装置。
4. The condensing optical system comprises a condensing lens array having a positive power, and has a focal length such that the position of a polarization beam splitter of the polarization conversion optical system and the position of a light emitting point are substantially conjugate. The projection display device according to claim 1, wherein the setting is set.
【請求項5】 前記複数の固体光源からなる光源アレイ
の光の放射面積は前記2次元空間光変調器の受光面積よ
り大きいことを特徴とする請求項1記載の投射型表示装
置。
5. The projection display device according to claim 1, wherein a light emission area of the light source array including the plurality of solid-state light sources is larger than a light reception area of the two-dimensional spatial light modulator.
【請求項6】 前記複数の固体光源からなる光源アレイ
の赤色光、緑色光、青色光に対応する光源数は、夫々が
同一数でないことを特徴とする請求項1記載の投射型表
示装置。
6. The projection display apparatus according to claim 1, wherein the number of light sources corresponding to red light, green light, and blue light of the light source array including the plurality of solid-state light sources is not the same.
【請求項7】 前記集光光学系近傍での光の像を前記2
次元空間光変調器へ多重に結像させる照明レンズを備え
たことを特徴とする請求項1記載の投射型表示装置。
7. An image of light in the vicinity of the condensing optical system,
2. The projection display device according to claim 1, further comprising an illumination lens for forming an image on the three-dimensional spatial light modulator in a multiplex manner.
【請求項8】 少なくとも赤色光、緑色光、青色光を発
生する照明系と、前記各赤色光、緑色光、青色光を画像
情報に応じて変調する2次元光変調器と、前記2次元光
変調器からの変調された光を投射する投射型表示装置に
おいて、前記照明系が、マトリクス状に配置した複数の
固体光源と、前記固体光源の複数の発光点を複数のレン
ズが形成された集光レンズアレイの1つのレンズに投射
するように配置させた集光光学系と、前記集光光学系か
らの光を前記2次元光変調器に偏光する偏光変換光学系
から構成されていることを特徴とする投射型表示装置。
8. An illumination system that generates at least red light, green light, and blue light, a two-dimensional light modulator that modulates each of the red light, green light, and blue light according to image information, and the two-dimensional light. In a projection type display device for projecting modulated light from a modulator, the illumination system may include a plurality of solid-state light sources arranged in a matrix and a plurality of light-emitting points of the solid-state light sources formed of a plurality of lenses. A light condensing optical system arranged so as to project onto one lens of the optical lens array, and a polarization conversion optical system for polarizing light from the light condensing optical system to the two-dimensional light modulator. Characteristic projection display device.
【請求項9】 少なくとも赤色光、緑色光、青色光を発
生する照明系と、前記各赤色光、緑色光、青色光を画像
情報に応じて変調する2次元光変調器と、前記2次元光
変調器からの変調された光を投射する投射型表示装置に
おいて、前記照明系が、ライン状に配置した複数の固体
光源と、前記固体光源のライン状の発光点をシリンドリ
カルレンズアレイの1つのレンズに投射するよう配置さ
れた集光光学系と、前記集光光学系からの光を前記2次
元光変調器に偏光する偏光変換光学系から構成されてい
ることを特徴とする投射型表示装置。
9. An illumination system that generates at least red light, green light, and blue light, a two-dimensional light modulator that modulates each of the red light, green light, and blue light according to image information, and the two-dimensional light. In a projection display device for projecting modulated light from a modulator, the illumination system includes a plurality of solid-state light sources arranged in a line, and a line-shaped light-emitting point of the solid-state light source, which is one lens of a cylindrical lens array. And a polarization conversion optical system that polarizes the light from the light collection optical system to the two-dimensional light modulator.
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