JP2002174854A - Optical device for projection and projection type picture display device using the same - Google Patents

Optical device for projection and projection type picture display device using the same

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JP2002174854A
JP2002174854A JP2000374061A JP2000374061A JP2002174854A JP 2002174854 A JP2002174854 A JP 2002174854A JP 2000374061 A JP2000374061 A JP 2000374061A JP 2000374061 A JP2000374061 A JP 2000374061A JP 2002174854 A JP2002174854 A JP 2002174854A
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JP
Japan
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light source
light
lens array
projection
lens
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Application number
JP2000374061A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Hirata
浩二 平田
Junichi Ikoma
順一 生駒
Nobuo Masuoka
信夫 益岡
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To drastically improve the utilization efficiency of luminous flux from a white light source in an illumination optical device separating the luminous flux from the white light source into three primary colors and compositing them. SOLUTION: This rear projection type picture display device using the optical device for projection is equipped with an auxiliary light source 16 emitting the light of two primary colors complementing color light having minimum spectral energy in the case of spectrally splitting the luminous flux from the white light source 17 into three primary colors, and light is synthesized on a display element 11 by a multi-lens array 14.

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、光源からの白色光
を三原色に分離し表示素子でそれぞれの色光を変調し、
表示素子により変調された光束を投影する投影手段とを
備えた投写用光学装置と、この投写用光学装置により得
られる投影像を折り返しミラーによりスクリーン上に拡
大投影する投写型ディスプレイ装置、投写型テレビジョ
ン装置等の投写型画像ディスプレイ装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention separates white light from a light source into three primary colors, and modulates each color light with a display element.
A projection optical device having projection means for projecting a light beam modulated by a display element, a projection display device for enlarging and projecting a projection image obtained by the projection optical device onto a screen by a return mirror, and a projection television The present invention relates to a projection type image display device such as a television set.

【0002】[0002]

【従来の技術】映像ソースの多様化に伴い、大画面の投
写光学装置として軽量、低価格、コンパクトと言う市場
性から投写型画像ディスプレイ装置が、市場に広く普及
している。こうしたなかで、映像発生源として従来の投
写管の他に液晶表示素子(以下液晶パネルと記述する)
や複数のマイクロミラーを有する反射型画像表示素子
(DMD:Digital Micromirror Device)を使用した投
写型画像ディスプレイ装置が近年市場に出回り初めてい
る。
2. Description of the Related Art With the diversification of video sources, projection-type image display devices have become widespread in the market because of their light weight, low cost, and compactness as large-screen projection optical devices. Under these circumstances, in addition to the conventional projection tube, a liquid crystal display element (hereinafter referred to as a liquid crystal panel) is used as an image source.
In recent years, a projection type image display device using a reflection type image display device (DMD: Digital Micromirror Device) having a plurality of micromirrors has begun to appear on the market in recent years.

【0003】このうち、液晶パネルや反射型画像表示素
子は、従来の投写型ブラウン管と異なりそれ自体で発光
しないので別に光源が必要となる。このため、これらの
それ自体で発光しない表示素子を用いた投写型画像ディ
スプレイ装置においては、白色光源からの白色光を3原
色に分離する手段が必要となる。
[0003] Among them, the liquid crystal panel and the reflection type image display element do not emit light by themselves unlike the conventional projection type cathode-ray tube, so that a separate light source is required. For this reason, in a projection type image display apparatus using a display element which does not emit light by itself, means for separating white light from a white light source into three primary colors is required.

【0004】液晶パネルは光の透過率を映像信号に応じ
て変調し、液晶パネルに表示された原画像を投写用レン
ズ装置によりスクリーン上に拡大してフルカラーの映像
を表示する構成となっている。この液晶パネルを用いた
投写型画像ディスプレイ装置の光学系は、赤、青、緑の
3原色に応じて液晶パネルを3個使用する3板方式と、
液晶パネルを1個のみを使用する単板方式がある。
The liquid crystal panel modulates the light transmittance in accordance with a video signal, and enlarges an original image displayed on the liquid crystal panel on a screen by a projection lens device to display a full-color video. . The optical system of the projection type image display device using this liquid crystal panel includes a three-panel system using three liquid crystal panels according to three primary colors of red, blue and green;
There is a single-panel system using only one liquid crystal panel.

【0005】図15は従来の透過型液晶パネルを3個使
用する3板方式の照明光学装置の一例の主要部を示す断
面図である。図15において1は投写レンズ、2、3、
4、15は折り返しミラー、5、6、7はフィールドレ
ンズ、10はコンデンサーレンズ、12は光合成プリズ
ム、8、9、は白色光束を3原色光に分離するためのダ
イクロイックミラーである。11は液晶パネル、13は
偏光板、17は白色光源としてのランプを示している。
14は、例えば特開平8−304739号公報で開示さ
れているインテグレ−タ光学系(以下マルチレンズアレ
イと記述する)で、入射する光束をマトリックス状に配
列された複数の矩形状のレンズ素子により複数の光束に
分割する第1のマルチレンズアレイ14aと、マトリッ
クス状に配列された複数の矩形状のレンズ素子により第
1のマルチレンズアレイで分割された複数の光束をそれ
ぞれ拡大して液晶パネル上に重畳照射するとともに、前
記複数のレンズ素子にそれぞれ対応してもうけられた複
数の偏光ビ−ムスプリッタと1/2λ位相差板により所
望の偏光波を出射する偏光変換機能を備えた第2のマル
チレンズアレイ14bとからなり、白色光源17とマル
チレンズアレイ14とで所望の偏光波成分を出射する偏
光照明装置を形成している。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a main part of an example of a conventional three-plate type illumination optical device using three transmission type liquid crystal panels. In FIG. 15, 1 is a projection lens, 2, 3,
Reference numerals 4 and 15 are folding mirrors, 5, 6 and 7 are field lenses, 10 is a condenser lens, 12 is a photosynthetic prism, and 8 and 9 are dichroic mirrors for separating a white light beam into three primary color lights. Reference numeral 11 denotes a liquid crystal panel, 13 denotes a polarizing plate, and 17 denotes a lamp as a white light source.
Reference numeral 14 denotes an integrator optical system (hereinafter, referred to as a multi-lens array) disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-304739, which includes a plurality of rectangular lens elements that arrange incident light beams in a matrix. A first multi-lens array 14a for splitting into a plurality of light beams, and a plurality of light beams split by the first multi-lens array by a plurality of rectangular lens elements arranged in a matrix are respectively enlarged on a liquid crystal panel. And a polarization conversion function of emitting a desired polarized wave by a plurality of polarizing beam splitters and a 1 / 2λ retardation plate provided for each of the plurality of lens elements. A polarized light illuminating device that includes a multi-lens array 14b and emits a desired polarized wave component is formed by the white light source 17 and the multi-lens array 14. To have.

【0006】第2のマルチレンズアレイ14bの複数の
偏光ビ−ムスプリッタは、それぞれの断面が平行四辺形
の柱状の複数の透光性板材が、交互に貼り合わされた形
状のもので、界面には偏光分離膜と反射膜とが交互に形
成されている。第2のマルチレンズアレイ14bの複数
のレンズ素子からの出射光は、偏光ビ−ムスプリッタの
偏光分離膜の部分に入射する。偏光分離膜を透過できる
のはP波成分で、S波成分は反射され、隣接する反射膜
で再度反射されて出射される。偏光分離膜を透過したP
波成分は、出射面部分に形成された1/2λ位相差板で
S波に変換されて出射される。このようにして、所望の
振動方向成分が選択される。上記例では出射光をS波と
したがこれに限定されるものではない。
The plurality of polarizing beam splitters of the second multi-lens array 14b have a shape in which a plurality of columnar translucent plate members each having a parallelogram-shaped cross section are alternately bonded to each other. Has a polarization separation film and a reflection film formed alternately. The light emitted from the plurality of lens elements of the second multi-lens array 14b enters the polarization beam splitter of the polarization beam splitter. The P-wave component that can pass through the polarization splitting film is reflected, and the S-wave component is reflected, reflected again by the adjacent reflection film, and emitted. P transmitted through the polarization separation membrane
The wave component is converted into an S wave by a 1 / 2λ retardation plate formed on the emission surface portion and emitted. In this way, a desired vibration direction component is selected. In the above example, the outgoing light is an S-wave, but is not limited to this.

【0007】図15の動作を以下述べる。ランプ17か
らの白色光束は、マルチレンズアレイ14で所望の偏光
波成分を持つ光束として出射され、折り返しミラ−15
で反射されて、コンデンサ−レンズ10に入射する。コ
ンデンサ−レンズ10は、マルチレンズアレイで分割さ
れた光束を液晶パネル11上に重畳して集光させ均一な
照明を行うものである。コンデンサ−レンズ10を通過
した光束は、ダイクロイックミラ−8、9でR,G,B
光に色分離されて、それぞれ液晶パネル11に入射す
る。折り返しミラ−2、3を通って液晶パネル11に入
射する色光は、他の色光より光路が長くなるため、フィ
−ルドレンズ5,6,7で補正される。液晶パネル11
に入射した色光は、映像信号(図示せず)により光変調
を受けて透過し、光合成プリズム12で色合成されて、
投写レンズ1でスクリ−ン(図示せず)に投影される。
The operation of FIG. 15 will be described below. The white light beam from the lamp 17 is emitted by the multi-lens array 14 as a light beam having a desired polarized wave component, and is reflected by the turning mirror 15.
And is incident on the condenser-lens 10. The condenser lens 10 superimposes and condenses the light beams split by the multi-lens array on the liquid crystal panel 11 to perform uniform illumination. The luminous flux passing through the condenser lens 10 is converted into R, G, B light by dichroic mirrors 8 and 9.
The light is color-separated and enters the liquid crystal panel 11. The color light that enters the liquid crystal panel 11 through the return mirrors -2 and 3 has a longer optical path than the other color lights, and is corrected by the field lenses 5, 6, and 7. LCD panel 11
The color light incident on is transmitted after undergoing light modulation by a video signal (not shown), and is color-combined by the light-combining prism 12.
The light is projected on a screen (not shown) by the projection lens 1.

【0008】一方、複数のマイクロミラーを有する反射
型画像表示素子は入力される映像信号によりそのマイク
ロミラーの入射光に対する角度と単位時間当たりのON
/OFFの回数を制御して光を変調することにより画像
を素子上で形成する。この素子も従来の投写型ブラウン
管と異なりそれ自体で発光しないので別に光源が必要と
なる。このため、反射型画像表示素子を用いた投写型画
像ディスプレイ装置においても、白色光源からの白色光
を3原色に分離する手段が必要となる。この反射型画像
表示素子を用いた投写型画像ディスプレイ装置の光学系
も、赤、青、緑の3原色に応じてを反射型画像表示素子
3個使用する3チップ方式と、反射型画像表示素子を1
個のみを使用する1チップ方式がある。
On the other hand, a reflection type image display device having a plurality of micromirrors is turned on per unit time by the angle of the micromirrors with respect to incident light according to an input video signal.
An image is formed on the element by modulating light by controlling the number of times / OFF. This element also does not emit light by itself unlike a conventional projection type cathode-ray tube, and therefore requires a separate light source. For this reason, a projection-type image display device using a reflection-type image display device also needs a means for separating white light from a white light source into three primary colors. The optical system of the projection type image display device using this reflection type image display device is also a three-chip type using three reflection type image display devices according to three primary colors of red, blue and green, and a reflection type image display device. 1
There is a one-chip system using only one chip.

【0009】図16は従来の反射型画像表示素子を1個
のみを使用する1チップ方式の照明光学装置の一例の主
要部を示す断面図である。図16において24は投写レ
ンズ、18、19は折り返しミラー、10はコンデンサ
ーレンズ、23は白色光束を3原色光に分離するための
ダイクロイックミラーを円盤状に組み合わせたカラーホ
イルである。22はカラーホイルを所定の回転数で回転
させるためのモータ、20は反射型画像表示素子を示
す。21はON光とOFF光を弁別するためのプリズム
(図示せず)を示す。140は、例えば特開平3−11
1806号公報、特開平11−281923号公報で開
示されているマルチレンズアレイで、入射する光束をマ
トリックス状に配列された複数の矩形状のレンズ素子に
より複数の光束の光束に分割する第1のマルチレンズア
レイと、マトリックス状に配列された複数の矩形状のレ
ンズ素子により前記第1のマルチレンズアレイで分割さ
れた複数の光束をそれぞれ拡大して反射型画像表示素子
20上に重畳照射する第2のマルチレンズアレイとから
なる均一照明手段である。図15のマルチレンズアレイ
14と異なり、偏光ビ−ムスプリッタと1/2λ位相差
板を有しない。反射型画像表示素子は、偏光波を利用し
ないからである。
FIG. 16 is a sectional view showing a main part of an example of a conventional one-chip type illumination optical apparatus using only one reflection type image display element. In FIG. 16, reference numeral 24 denotes a projection lens, reference numerals 18 and 19 denote folding mirrors, reference numeral 10 denotes a condenser lens, and reference numeral 23 denotes a color wheel in which dichroic mirrors for separating a white light beam into three primary color lights are combined in a disk shape. Reference numeral 22 denotes a motor for rotating the color wheel at a predetermined rotation speed, and reference numeral 20 denotes a reflection type image display device. Reference numeral 21 denotes a prism (not shown) for distinguishing between ON light and OFF light. 140 is described, for example, in JP-A-3-11.
No. 1806, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-281923 discloses a multi-lens array in which an incident light beam is divided into a plurality of light beams by a plurality of rectangular lens elements arranged in a matrix. A multi-lens array and a plurality of luminous fluxes divided by the first multi-lens array are respectively enlarged by a plurality of rectangular lens elements arranged in a matrix, and are superimposedly irradiated onto the reflective image display element 20. It is a uniform illumination means comprising two multi-lens arrays. Unlike the multi-lens array 14 of FIG. 15, it does not include a polarizing beam splitter and a 1 / 2λ retardation plate. This is because the reflective image display element does not use a polarized wave.

【0010】図16の動作を以下述べる。ランプ17の
発光部17cからの光はメインリフレクタ17a、サブ
リフレクタ17bで反射し、カラ−ホイル23の近傍で
収束するように出射する。ランプ17からの光束は折り
返しミラ−18で略90度方向を折り曲げられ、モ−タ
22で回転するカラ−ホイル23により時分割でR,
G,B光に色分離される。時分割色分離された色光はコ
ンデンサ−レンズ10で光軸に略平行となり、マルチレ
ンズアレイ140に入射する。マルチレンズアレイ14
0は入射光を空間的に均一化して出射する。マルチレン
ズアレイ140からの出射光は、折り返しミラ−19で
折り曲げられプリズム21に入射する。プリズム21に
入射した光は内部の反射面で折り曲げられてプリズム2
1の下方に配置された反射型画像表示素子20に入射す
る。反射型画像表示素子20で反射された光は再びプリ
ズム21に入射し所望の光(ON光)のみが投写レンズ
24でスクリ−ン(図示せず)に拡大投影される。
The operation of FIG. 16 will be described below. Light from the light emitting portion 17c of the lamp 17 is reflected by the main reflector 17a and the sub reflector 17b, and is emitted so as to converge near the color wheel 23. The luminous flux from the lamp 17 is bent at approximately 90 degrees by a return mirror 18 and is rotated in a time division manner by a color wheel 23 rotated by a motor 22.
The light is color-separated into G and B lights. The color light that has been subjected to the time-division color separation is substantially parallel to the optical axis by the condenser lens 10 and enters the multi-lens array 140. Multi-lens array 14
0 makes the incident light spatially uniform and emits it. The light emitted from the multi-lens array 140 is bent by the turning mirror 19 and enters the prism 21. The light incident on the prism 21 is bent by the internal reflection surface, and
The light enters the reflective image display element 20 disposed below the light-emitting element 1. The light reflected by the reflection type image display element 20 is again incident on the prism 21 and only the desired light (ON light) is enlarged and projected by a projection lens 24 on a screen (not shown).

【0011】以上述べた液晶パネルや反射型画像表示素
子を使用した投写型画像ディスプレイ装置では図20に
示すように投写型ブラウン管を用いる場合に比べて投写
型ブラウン管ネック部が存在しないため、折り返しミラ
ー104が一枚の構成でも、奥行きだけでなくセット高
さを押さえても十分コンパクトなセットが実現できる。
In the projection type image display apparatus using the liquid crystal panel and the reflection type image display element described above, since there is no projection type cathode ray tube neck as compared with the case of using a projection type cathode ray tube as shown in FIG. Even with a single 104 configuration, a sufficiently compact set can be realized not only by the depth but also by the set height.

【0012】図21は、更に奥行き低減を狙った場合の
セットの構成を示す構成図である。尚、図20、図21
において、100は光源を含む照明系、1は投影レン
ズ、102は透過型スクリーン、103は筐体を示して
いる。この時使用する透過型スクリーン102として
は、フレネルレンズから成るフレネルシートとレンチキ
ュラーレンズシートの2枚構成のスクリーンが主流とな
っている。
FIG. 21 is a configuration diagram showing the configuration of the set when the depth is further reduced. 20 and 21.
In the figure, 100 denotes an illumination system including a light source, 1 denotes a projection lens, 102 denotes a transmission screen, and 103 denotes a housing. As the transmissive screen 102 used at this time, a two-screen screen composed of a Fresnel sheet made of a Fresnel lens and a lenticular lens sheet is mainly used.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
る液晶パネルや反射型画像表示素子を用いた投写型画像
ディスプレイ装置では、照明光学系に使用する白色光源
として超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセ
ノンランプ等が使用されていた。特に近年は発光効率が
他のランプに比べて優れていることから図11に示した
分光エネルギー分布を有する超高圧水銀ランプが主流と
なっている(図12は可視領域のみ取出した特性図)。
この超高圧水銀ランプは図11の特性図に示したよう
に、赤色の波長領域での相対エネルギーが他の色光に比
べて極端に劣る。また、400nm以下の波長領域に存
在する紫外線による表示素子そのものの劣化を防止する
ために、ランプから表示素子までの間に、紫外線を完全
に遮断するフィルタを設けている。
In the above-mentioned projection type image display apparatus using the liquid crystal panel and the reflection type image display element according to the prior art, an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp is used as a white light source used in an illumination optical system. Lamps and the like were used. Particularly, in recent years, an ultra-high pressure mercury lamp having a spectral energy distribution shown in FIG. 11 has become mainstream because of its superior luminous efficiency as compared with other lamps (FIG. 12 is a characteristic diagram extracted only in the visible region).
As shown in the characteristic diagram of FIG. 11, this ultra-high pressure mercury lamp has a relative energy in the red wavelength region extremely inferior to other color lights. Further, in order to prevent deterioration of the display element itself due to ultraviolet rays present in a wavelength region of 400 nm or less, a filter for completely blocking ultraviolet rays is provided between the lamp and the display element.

【0014】このためランプからの白色光束を赤、緑、
青の三原色に分光/合成後(図16の反射型画像表示素
子を1個のみを使用する1チップ方式の照明光学装置で
は光を合成するプリズムは存在しない。)に得られる白
色映像の明るさは、図13に一例を示すそれぞれのダイ
クロイックミラーの総合効率により決められる。図14
は、白色光源からの光束を照明光学装置により分光/合
成した場合の総合効率を考慮した分光エネルギー分布を
示す特性図である。合成後の白色光の3原色それぞれの
色光の配分は、分光エネルギーが最も小さい赤色光を基
準とするので、最も分光エネルギーが大きい緑色光の一
部を捨てる必要があった。このため、従来の照明光学装
置においては、ランプから発散する光束全てを有効に利
用することが出来なかった。
Therefore, the white luminous flux from the lamp is changed to red, green,
The brightness of a white image obtained after spectral separation / synthesis with the three primary colors of blue (there is no prism for synthesizing light in the one-chip type illumination optical device using only one reflective image display element in FIG. 16). Is determined by the overall efficiency of each dichroic mirror whose example is shown in FIG. FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a spectral energy distribution in consideration of the overall efficiency when a light beam from a white light source is spectrally separated / combined by an illumination optical device. Since the color light distribution of each of the three primary colors of the combined white light is based on the red light having the smallest spectral energy, it is necessary to discard a part of the green light having the largest spectral energy. For this reason, in the conventional illumination optical device, it has not been possible to effectively use all the luminous flux diverging from the lamp.

【0015】例えば、特開2000−305040号公
報は、赤色の捕縄光源を備えた投射型表示装置を開示し
ている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-305040 discloses a projection display device provided with a red rope light source.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、白色
光束を赤、緑、青の三原色に分光した場合に分光エネル
ギーが最も大きい緑色光に対して、不足する色光を補う
ために2原色光を発生させる補助光源を設け、この2原
色光を発生させる補助光源により前記ランプから発散す
る光束全てを有効に利用する。前記白色光源と前記補助
光源から表示素子までの間に、入射する光束をマトリッ
クス状に配列された複数のレンズ素子により複数の光束
に分割する第1のマルチレンズアレイと、マトリックス
状に配列された複数のレンズ素子により前記第1のマル
チレンズアレイで分割された複数の光束をそれぞれ拡大
して前記表示素子上に重畳照射する第2のマルチレンズ
アレイとからなる均一照明手段であるマルチレンズアレ
イを配置する。前記光源に近い第1のマルチレンズアレ
イに前記白色光源からの白色光束を入射させるととも
に、前記2原色光を発生させる補助光源からの光束も入
射させ、表示素子側に対向させた第2のマルチレンズア
レイにより光束を拡大して前記表示素子に入射させる構
成とする。
According to the present invention, when a white light beam is split into three primary colors of red, green, and blue, green light having the largest spectral energy is compensated for the insufficient color light. An auxiliary light source for generating primary color light is provided, and the auxiliary light source for generating the two primary color lights makes effective use of all light beams diverging from the lamp. A first multi-lens array for dividing an incident light beam into a plurality of light beams by a plurality of lens elements arranged in a matrix between the white light source and the auxiliary light source to a display element; and a first multi-lens array arranged in a matrix. A multi-lens array, which is a uniform illuminating means, including a second multi-lens array for enlarging a plurality of light beams divided by the first multi-lens array by a plurality of lens elements and superimposing and irradiating the light beams on the display element Deploy. The white light from the white light source is incident on the first multi-lens array close to the light source, and the light from the auxiliary light source for generating the two primary colors is also incident on the first multi-lens array. The light beam is expanded by the lens array and is incident on the display element.

【0017】特に、前記表示素子が液晶パネルの場合に
は、前記白色光源からの白色光束と前記2原色光を発生
させる補助光源から表示素子までの間に、入射する光束
をマトリックス状に配列された複数のレンズ素子により
複数の光束に分割する第1のマルチレンズアレイと、マ
トリックス状に配列された複数のレンズ素子により前記
第1のマルチレンズアレイで分割された複数の光束をそ
れぞれ拡大して前記表示素子上に重畳照射するととも
に、前記複数のレンズ素子にそれぞれ対応してもうけら
れた複数の偏光ビ−ムスプリッタと1/2λ位相差板に
より所望の偏光波を出射する偏光変換機能を備えた第2
のマルチレンズアレイとからなるマルチレンズアレイを
配置する。
In particular, when the display element is a liquid crystal panel, the incident light flux is arranged in a matrix between the white light flux from the white light source and the auxiliary light source for generating the two primary colors from the display element. A first multi-lens array that divides the light into a plurality of light beams by a plurality of lens elements, and a plurality of light beams that are divided by the first multi-lens array by a plurality of lens elements arranged in a matrix. It has a polarization conversion function of irradiating a superimposed light onto the display element and emitting a desired polarized wave by a plurality of polarizing beam splitters and a λλ phase difference plate respectively provided for the plurality of lens elements. The second
And a multi-lens array composed of the multi-lens array of FIG.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図1は本発明の実施形態の
一例としての照明光学装置の主要部を示す断面図であ
る。図1において1は投写レンズ、2、3、4、15は
折り返しミラー、5、6、7はフィールドレンズ、10
はコンデンサーレンズ、12は光合成プリズム、8、
9、はダイクロイックミラー、11は液晶パネル、13
は偏光板、17は白色光源としてのランプ、16は補助
光源としての発光ダイオードである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of an illumination optical device as an example of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a projection lens, 2, 3, 4, and 15 are folding mirrors, 5, 6, and 7 are field lenses,
Is a condenser lens, 12 is a photosynthetic prism, 8,
9 is a dichroic mirror, 11 is a liquid crystal panel, 13
Is a polarizing plate, 17 is a lamp as a white light source, and 16 is a light emitting diode as an auxiliary light source.

【0019】14はインテグレ−タ光学系であるマルチ
レンズアレイで、入射する光束をマトリックス状に配列
された複数の矩形状のレンズ素子により複数の光束に分
割する第1のマルチレンズアレイ14aと、マトリック
ス状に配列された複数の矩形状のレンズ素子により第1
のマルチレンズアレイで分割された複数の光束をそれぞ
れ拡大して液晶パネル上に重畳照射するとともに、前記
複数のレンズ素子にそれぞれ対応してもうけられた複数
の偏光ビ−ムスプリッタと1/2λ位相差板により所望
の偏光波を出射する偏光変換機能を備えた第2のマルチ
レンズアレイ14bとからなり、白色光源17とマルチ
レンズアレイ14とで所望の偏光波成分を出射する偏光
照明装置を形成している。16は補助光源としての発光
ダイオードで、後述するように複数個からなる。図1
は、図15に補助光源である発光ダイオ−ド16を追加
したものであり、共通な部分には同一符号を付して詳細
な説明を省略する。
A multi-lens array 14 is an integrator optical system. The first multi-lens array 14a divides an incident light beam into a plurality of light beams by a plurality of rectangular lens elements arranged in a matrix. A plurality of rectangular lens elements arranged in a matrix form
A plurality of light beams split by the multi-lens array are enlarged and irradiated onto a liquid crystal panel in a superimposed manner, and a plurality of polarizing beam splitters respectively corresponding to the plurality of lens elements are combined with a 1 / 2.lambda. The white light source 17 and the multi-lens array 14 form a polarization illuminating device that emits a desired polarized wave component with the second multi-lens array 14b having a polarization conversion function of emitting a desired polarized wave by the phase difference plate. are doing. Reference numeral 16 denotes a light emitting diode as an auxiliary light source, which includes a plurality of light emitting diodes as described later. FIG.
FIG. 15 is obtained by adding a light emitting diode 16 as an auxiliary light source to FIG. 15, and the same reference numerals are given to common parts, and detailed description is omitted.

【0020】まず第1の補助光源である赤色補助光源の
必要性について述べる。白色光源17は超高圧水銀ラン
プで、図11に示した分光エネルギー分布を有する(図
12は可視領域のみ取出した特性図)。この超高圧水銀
ランプは図11の特性図に示したように、赤色の波長領
域での相対エネルギーが他の色光に比べて極端に劣る。
そこで、図2に示したような指向特性(ほぼ平行光束を
発生させる)も持ち図3に示した相対発光強度を持つ赤
色発光ダイオード16の光をマルチレンズアレイ14に
入射させる。
First, the necessity of the red auxiliary light source, which is the first auxiliary light source, will be described. The white light source 17 is an ultra-high pressure mercury lamp having the spectral energy distribution shown in FIG. 11 (FIG. 12 is a characteristic diagram extracted only in the visible region). As shown in the characteristic diagram of FIG. 11, this ultra-high pressure mercury lamp has a relative energy in the red wavelength region extremely inferior to other color lights.
Therefore, the light of the red light emitting diode 16 having the directional characteristic (generating a substantially parallel light beam) as shown in FIG. 2 and having the relative light emission intensity shown in FIG.

【0021】図3では、赤色発光ダイオード16のピ−
ク波長は645nmであるが、これに制限されるもので
なく、ピ−ク波長が590nmから700nmの間であ
ればよい。図6はランプ17の白色光束と補助光源16
からの光束(本実施例ではピーク波長645nmの赤色
光束)がマルチレンズアレイ14の各レンズ素子のどの
場所に入射するかを示したものである。
In FIG. 3, the peak of the red light emitting diode 16 is shown.
The peak wavelength is 645 nm, but is not limited thereto, and may be any peak wavelength between 590 nm and 700 nm. FIG. 6 shows the white light flux of the lamp 17 and the auxiliary light source 16.
(In this embodiment, a red light beam having a peak wavelength of 645 nm) is incident on each lens element of the multi-lens array 14.

【0022】図6中のR表示のあるレンズ素子には、赤
色光束を発生させる補助光源16からの光束が入射す
る。ランプ17に角型リフレクタを使用した場合(図
1)には、ランプ17からの光束は斜線で示した領域に
入射する。また、丸型リフレクタを使用した場合には同
図に円で示した領域に光束が入射する。図6では、補助
光源である赤色発光ダイオード16は4個使用されてい
る。
A light beam from the auxiliary light source 16 for generating a red light beam is incident on a lens element having an R display in FIG. When a rectangular reflector is used for the lamp 17 (FIG. 1), the light beam from the lamp 17 is incident on the hatched region. When a round reflector is used, a light beam enters a region shown by a circle in FIG. In FIG. 6, four red light emitting diodes 16 as auxiliary light sources are used.

【0023】次に第2の補助光源である青色補助光源の
必要性について述べる。超高圧水銀ランプ17は図11
の特性図に示したように、400nm以下の波長領域
(紫外線領域)の光束も発生する。紫外線はエネルギー
が強いため液晶パネルやDMD素子そのものの特性を劣
化させる。このため、照明光学装置においてはランプか
ら素子までの間に、紫外線を完全に遮断するフィルタを
設けている。この紫外線遮断フィルタの特性と青色光選
択フィルターの総合特性(図13の効率Blue)によ
り、実効的に使用できる青色光束の光量が低下する。こ
のため、緑色光束の光量を基準とすれば、赤色光束に次
いで青色光束の光量も不足する。
Next, the necessity of the blue auxiliary light source as the second auxiliary light source will be described. The ultra-high pressure mercury lamp 17 is shown in FIG.
As shown in the characteristic diagram, a light beam in a wavelength region (ultraviolet region) of 400 nm or less is also generated. Ultraviolet light has a high energy and deteriorates the characteristics of the liquid crystal panel and the DMD element itself. For this reason, in the illumination optical device, a filter for completely blocking ultraviolet rays is provided between the lamp and the element. Due to the characteristics of the ultraviolet cutoff filter and the overall characteristics of the blue light selection filter (efficiency Blue in FIG. 13), the amount of blue light flux that can be used effectively decreases. For this reason, if the light amount of the green light beam is used as a reference, the light amount of the blue light beam is also insufficient after the red light beam.

【0024】そこで、青色光についても、図2に示した
ような指向特性(ほぼ平行光束を発生させる)を持ち図
4に示した相対発光強度を持つ青色発光ダイオード16
の光をマルチレンズアレイ14に入射させる。図4で
は、青色発光ダイオード16のピ−ク波長は447nm
であるが、これに制限されるものでなく、ピ−ク波長が
420nmから470nmの間であればよい。
Therefore, the blue light-emitting diode 16 having the directional characteristics (generating a substantially parallel light beam) as shown in FIG. 2 and having the relative light emission intensity shown in FIG.
Is incident on the multi-lens array 14. In FIG. 4, the peak wavelength of the blue light emitting diode 16 is 447 nm.
However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient if the peak wavelength is between 420 nm and 470 nm.

【0025】図7はランプ17の白色光束と補助光源1
6からの光束(本実施例ではピーク波長447nmの青
色光束)がマルチレンズアレイ14の各レンズ素子のど
の場所に入射するかを示したものである。図7中のB表
示のあるレンズ素子には、青色光束を発生させる補助光
源16からの光束が入射する。図6と同様にランプ17
に角型リフレクタを使用した場合(図1)には、ランプ
17からの光束は斜線で示した領域に入射する。また、
丸型リフレクタを使用した場合には同図に円で示した領
域に光束が入射する。
FIG. 7 shows the white light flux of the lamp 17 and the auxiliary light source 1.
6 shows where the light beam from No. 6 (a blue light beam having a peak wavelength of 447 nm in this embodiment) is incident on each lens element of the multi-lens array 14. A light beam from the auxiliary light source 16 for generating a blue light beam is incident on a lens element having a B display in FIG. Lamp 17 as in FIG.
When a rectangular reflector is used (FIG. 1), the light flux from the lamp 17 is incident on a region indicated by oblique lines. Also,
When a round reflector is used, a light beam enters a region shown by a circle in FIG.

【0026】図8は、ランプ17に角型のリフレクタを
使用し、補助光源として4個の赤色発光ダイオード16
Rと4個の青色発光ダイオード16Bを備えた例を示
す。赤色発光ダイオード16Rと青色発光ダイオード1
6Bは、それぞれ対称位置に配置され、均等化が図られ
る。
FIG. 8 shows a case in which a rectangular reflector is used as a lamp 17 and four red light emitting diodes 16 are used as auxiliary light sources.
An example including R and four blue light emitting diodes 16B is shown. Red light emitting diode 16R and blue light emitting diode 1
6B are arranged at respective symmetrical positions to achieve equalization.

【0027】図9は、補助光源として6個の赤色発光ダ
イオード16Rと、6個の青色発光ダイオード16Bを
備えた例を示す。それぞれの発光ダイオードは対称位置
に配置され、均等化が図られている。
FIG. 9 shows an example in which six red light emitting diodes 16R and six blue light emitting diodes 16B are provided as auxiliary light sources. Each light emitting diode is arranged at a symmetrical position to achieve equalization.

【0028】図10は、多数の赤色発光ダイオードと青
色発光ダイオードを使用する例を示す。
FIG. 10 shows an example in which a large number of red light emitting diodes and blue light emitting diodes are used.

【0029】図5は本願発明の反射型画像表示素子を1
個のみを使用する1チップ方式の照明光学装置の一例の
主要部を示す断面図である。図5において24は投写レ
ンズ、18、19は折り返しミラー、10はコンデンサ
ーレンズ、23は白色光束を3原色光に分離するための
ダイクロイックミラーを円盤状に組み合わせたカラーホ
イルである。22はカラーホイルを所定の回転数で回転
させるためのモータ、20は反射型画像表示素子を示
す。21はON光とOFF光を弁別するためのプリズム
(図示せず)を示す。
FIG. 5 shows one embodiment of the reflection type image display device of the present invention.
It is sectional drawing which shows the principal part of an example of the one-chip type illumination optical device which uses only one piece. In FIG. 5, reference numeral 24 denotes a projection lens, reference numerals 18 and 19 denote folding mirrors, reference numeral 10 denotes a condenser lens, and reference numeral 23 denotes a color wheel in which dichroic mirrors for separating a white light beam into three primary colors are combined in a disk shape. Reference numeral 22 denotes a motor for rotating the color wheel at a predetermined rotation speed, and reference numeral 20 denotes a reflection type image display device. Reference numeral 21 denotes a prism (not shown) for distinguishing between ON light and OFF light.

【0030】140は、インテグレ−タ光学系であるマ
ルチレンズアレイで、入射する光束をマトリックス状に
配列された複数の矩形状のレンズ素子により複数の光束
の光束に分割する第1のマルチレンズアレイと、マトリ
ックス状に配列された複数の矩形状のレンズ素子により
前記第1のマルチレンズアレイで分割された複数の光束
をそれぞれ拡大して反射型画像表示素子20上に重畳照
射する第2のマルチレンズアレイとからなる均一照明手
段である。図1のマルチレンズアレイ14と異なり、偏
光ビ−ムスプリッタと1/2λ位相差板を有しない。反
射型画像表示素子は、偏光波を利用しないからである。
16は補助光源としての発光ダイオードを示している。
図5は、図16に補助光源である発光ダイオ−ド16を
追加したものであり、共通な部分には同一符号を付して
詳細な説明を省略する。
Reference numeral 140 denotes a multi-lens array which is an integrator optical system. The first multi-lens array 140 divides an incident light beam into a plurality of light beams by a plurality of rectangular lens elements arranged in a matrix. And a second multi-lens for enlarging and irradiating a plurality of light fluxes divided by the first multi-lens array with a plurality of rectangular lens elements arranged in a matrix form onto the reflective image display element 20 in a superimposed manner. This is a uniform illumination means comprising a lens array. Unlike the multi-lens array 14 of FIG. 1, it does not have a polarizing beam splitter and a 1 / 2λ retardation plate. This is because the reflective image display element does not use a polarized wave.
Reference numeral 16 denotes a light emitting diode as an auxiliary light source.
FIG. 5 is obtained by adding a light-emitting diode 16 as an auxiliary light source to FIG. 16, and the common parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0031】図17は、補助光源である赤色発光ダイオ
ード16Rと青色発光ダイオード16Bの配置の例を示
している。
FIG. 17 shows an example of the arrangement of red light emitting diodes 16R and blue light emitting diodes 16B, which are auxiliary light sources.

【0032】本願実施例ではランプ17からの白色光束
は収束光でコンデンサレンズ10によって略平行光束に
変換されてマルチレンズアレイ140に入射する。3原
色への分離はカラーホイル23が回転することにより行
われる。
In the embodiment of the present invention, the white light beam from the lamp 17 is converted into a substantially parallel light beam by the condenser lens 10 with the convergent light, and is incident on the multi-lens array 140. The separation into the three primary colors is performed by rotating the color wheel 23.

【0033】以上述べた本願発明の液晶パネルや反射型
画像表示素子を使用した投写型画像ディスプレイ装置で
はコンパクトな照明光学装置が実現できるので、図20
に示すように、折り返しミラー104が一枚の構成で
も、奥行きだけでなくセット高さを押さえても十分コン
パクトなセットが実現できる。
In the projection type image display apparatus using the liquid crystal panel and the reflection type image display element of the present invention described above, a compact illumination optical apparatus can be realized.
As shown in (1), even with a single folding mirror 104, a sufficiently compact set can be realized not only by the depth but also by the setting height.

【0034】図21は、更に奥行き低減を狙った場合の
セットの構成を示す構成図である。尚、図20、図21
において、100は光源を含む照明光学装置、1は投影
レンズ、102は透過型スクリーン、103は筐体を示
している。
FIG. 21 is a configuration diagram showing the configuration of the set when the depth is further reduced. 20 and 21.
In the figure, 100 denotes an illumination optical device including a light source, 1 denotes a projection lens, 102 denotes a transmission screen, and 103 denotes a housing.

【0035】本願発明の投写型画像ディスプレイ装置に
用いる透過型スクリーンとしては、図19に示すフレネ
ルレンズから成るフレネルシート32とレンチキュラー
レンズシート36の2枚構成のスクリーンである。フレ
ネルシート32は入射面40に反射防止膜30を備え、
出射面にフレネルレンズ31を有する。
The transmissive screen used in the projection type image display device of the present invention is a two-screen screen composed of a Fresnel sheet 32 composed of Fresnel lenses and a lenticular lens sheet 36 shown in FIG. The Fresnel sheet 32 includes the antireflection film 30 on the incident surface 40,
It has a Fresnel lens 31 on the exit surface.

【0036】レンチキュラーレンズシート36は、入射
面に画面垂直方向を長手方向として画面水平方向に並べ
られたレンチキュラーレンズ33を備え、出射面にレン
チキュラーレンズ33の略焦点位置に画面垂直方向を長
手方向として画面水平方向に並べられたレンチキュラー
レンズ37を備え、レンチキュラーレンズ33からの光
が集光しない部分に突起部41を設け、表面に光吸収層
を備えて外光の影響によるコントラストの低下を防止し
ている。レンチキュラーレンズシート36の内部には拡
散材42が拡散されており、主として入射光を画面垂直
方向に拡散して垂直方向の視野角を改善するものであ
る。
The lenticular lens sheet 36 has a lenticular lens 33 arranged on the incident surface in the horizontal direction of the screen with the vertical direction of the screen as the longitudinal direction. A lenticular lens 37 arranged in the horizontal direction of the screen is provided, a projection 41 is provided at a portion where light from the lenticular lens 33 is not converged, and a light absorbing layer is provided on the surface to prevent a decrease in contrast due to the influence of external light. ing. The diffusing material 42 is diffused inside the lenticular lens sheet 36, and mainly diffuses incident light in the vertical direction of the screen to improve the vertical viewing angle.

【0037】投写レンズからスクリ−ン102へ投写さ
れた映像光はフレネルシ−ト32で略平行となり、レン
チキュラ−レンズ33で水平方向に集光してレンチキュ
ラ−シ−ト36の略出射面近傍で結像する。結像した映
像光は、水平方向に拡散するが、レンチキュラ−レンズ
37でさらに水平方向に拡散され、水平方向の視野角が
広くなる。レンチキュラーシート36に後述する波長選
択性フィルターを設けることでコントラスト性能を改善
することができる。
The image light projected from the projection lens onto the screen 102 becomes substantially parallel by the Fresnel sheet 32, is condensed in the horizontal direction by the lenticular lens 33, and is substantially in the vicinity of the exit surface of the lenticular sheet 36. Form an image. The formed image light is diffused in the horizontal direction, but is further diffused in the horizontal direction by the lenticular lens 37, so that the horizontal viewing angle is widened. By providing the lenticular sheet 36 with a wavelength-selective filter described later, the contrast performance can be improved.

【0038】他の実施例を図18に示す。図18に示す
ように、レンチキュラ−レンズシ−ト36を2つの構成
要素で構成したものである。34は第1の構成要素で、
入射面にスクリーン画面垂直方向を長手方向としたレン
チキュラーレンズ33を画面水平方向に連続して配置し
た形状を成し、それぞれのレンチキュラーレンズの焦点
近傍には映像光束が通過するための光通過窓43が設け
てある。さらに隣りあった光通過窓の間には光吸収層3
5を設け外光の影響によるコントラストの低下を防止し
ている。第1の構成要素34の光軸方向の厚さは、レン
ズ形状が楕円の場合にはレンズピッチの1.5倍程度で
あり仮に非球面を用いて焦点位置をずらしても5倍程度
である。このため、レンズピッチを細かくすると厚さも
薄くなり機械的な強度が低下する。
FIG. 18 shows another embodiment. As shown in FIG. 18, the lenticular lens sheet 36 is composed of two components. 34 is a first component,
A lenticular lens 33 whose longitudinal direction is the screen screen vertical direction is continuously arranged in the screen horizontal direction on the incident surface, and a light passing window 43 through which an image light flux passes near the focal point of each lenticular lens. Is provided. Further, between adjacent light passing windows, a light absorbing layer 3 is provided.
5 is provided to prevent a decrease in contrast due to the influence of external light. The thickness of the first component 34 in the optical axis direction is about 1.5 times the lens pitch when the lens shape is an ellipse, and is about 5 times even if the focal position is shifted using an aspheric surface. . For this reason, if the lens pitch is made smaller, the thickness becomes thinner and the mechanical strength is reduced.

【0039】そこで、この実施例においては、第2の構
成要素38(コスト面から熱可塑性樹脂を用いるのが一
般的)に前記第1の構成要素を接着または、粘着する。
筆者は、この第2の構成要素38に染料または顔料を混
入し3原色以外の波長領域485nm〜510nmと5
75nm〜595nmの範囲に吸収特性を持つ透過型ス
クリーンを試作してコントラスト性能が向上することを
確認した。また、この第2の構成要素38の映像観視側
表面に反射防止膜39を設けると外光がスクリーンに入
射した場合のコントラスト性能低下が大幅に改善でき
る。
Therefore, in this embodiment, the first component is bonded or adhered to the second component 38 (a thermoplastic resin is generally used in terms of cost).
The writer mixes the second component 38 with a dye or a pigment and adds wavelengths of 485 nm to
A trial production of a transmission screen having absorption characteristics in the range of 75 nm to 595 nm confirmed that the contrast performance was improved. Further, when the antireflection film 39 is provided on the image viewing side surface of the second component 38, the reduction in contrast performance when external light is incident on the screen can be greatly improved.

【0040】以上述べた波長選択性フィルターを設けた
透過型スクリーンを用いることで、外光がスクリーン面
に入射しても、得られる画像のコントラスト性能が低下
し難くなる。また、前述した第2の構成要素38の内部
に拡散材を混入することで画面垂直方向への映像光の拡
散と、画面水平方向への映像光の拡散の一部を分担す
る。この結果、第1の構成要素に拡散材を混入する必要
がなく光吸収層に遮光される光束が減少して明るさが向
上するという別の効果が生じる。
By using the transmission type screen provided with the above-described wavelength selective filter, even if external light is incident on the screen surface, the contrast performance of the obtained image does not easily deteriorate. In addition, by mixing a diffusing material into the above-described second component 38, the diffusion of the video light in the vertical direction of the screen and a part of the diffusion of the video light in the horizontal direction of the screen are shared. As a result, there is another effect that it is not necessary to mix a diffusing material into the first component, the light flux blocked by the light absorbing layer is reduced, and the brightness is improved.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、照明光学装置におい
て、白色光源として超高圧水銀ランプ、メタルハライド
ランプ、キセノンランプ等を用い、かつ白色光束を赤、
緑、青の三原色に分光した場合に分光エネルギーが最も
大きい緑色光に対して不足する色光を補うために2原色
光を発生させる補助光源を設けることにより、ランプか
らの光束全てを有効に利用することができる。また照明
光学装置が投写型ブラウン管に比べて小型であるために
コンパクトな背面投写型ディスプレイ装置が実現でき
る。
According to the present invention, in an illumination optical device, an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used as a white light source, and a white light beam is emitted by red light.
By providing an auxiliary light source that generates two primary colors to compensate for the lack of color light for the green light having the largest spectral energy when spectrally separated into three primary colors of green and blue, the entire light flux from the lamp is effectively used. be able to. Further, since the illumination optical device is smaller than the projection type cathode ray tube, a compact rear projection type display device can be realized.

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

【図1】本発明の照明光学系の主要部を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of an illumination optical system according to the present invention.

【図2】本発明の補助光源の指向特性を示す特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing directional characteristics of an auxiliary light source according to the present invention.

【図3】本発明の補助光源の分光相対発光強度を示す特
性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the spectral relative emission intensity of the auxiliary light source of the present invention.

【図4】本発明の補助光源の分光相対発光強度を示す特
性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the spectral relative emission intensity of the auxiliary light source of the present invention.

【図5】本発明の照明光学系の主要部を示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing a main part of the illumination optical system of the present invention.

【図6】マルチレンズアレイへの光束の入射状態を説明
するために用いる説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram used to describe a state of incidence of a light beam on a multi-lens array.

【図7】マルチレンズアレイへの光束の入射状態を説明
するために用いる説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram used to describe a state of incidence of a light beam on a multi-lens array.

【図8】マルチレンズアレイへの光束の入射状態を説明
するために用いる説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram used to describe a state of incidence of a light beam on a multi-lens array.

【図9】マルチレンズアレイへの光束の入射状態を説明
するために用いる説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram used to describe a state of incidence of a light beam on a multi-lens array.

【図10】マルチレンズアレイへの光束の入射状態を説
明するために用いる説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram used to describe a state of incidence of a light beam on a multi-lens array.

【図11】超高圧水銀ランプの分光エネルギー分布を示
すグラフ。
FIG. 11 is a graph showing a spectral energy distribution of an ultra-high pressure mercury lamp.

【図12】超高圧水銀ランプの分光エネルギー分布を示
すグラフ。
FIG. 12 is a graph showing a spectral energy distribution of an ultra-high pressure mercury lamp.

【図13】照明光学装置の3原色の総合効率を示すグラ
フ。
FIG. 13 is a graph showing the overall efficiency of the three primary colors of the illumination optical device.

【図14】照明光学装置で使用できる3原色の相対エネ
ルギー分布を示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing a relative energy distribution of three primary colors that can be used in the illumination optical device.

【図15】従来の照明光学系の主要部を示す構成図。FIG. 15 is a configuration diagram showing a main part of a conventional illumination optical system.

【図16】従来の照明光学系の主要部を示す構成図。FIG. 16 is a configuration diagram showing a main part of a conventional illumination optical system.

【図17】本発明の補助光源の配置を示す説明図。FIG. 17 is an explanatory view showing an arrangement of an auxiliary light source according to the present invention.

【図18】本発明の透過型スクリーンの構成を示す構成
図。
FIG. 18 is a configuration diagram showing a configuration of a transmission screen of the present invention.

【図19】本発明の透過型スクリーンの構成を示す構成
図。
FIG. 19 is a configuration diagram showing a configuration of a transmission screen of the present invention.

【図20】本発明の投写光学系を搭載した背面投写型画
像ディスプレイ装置の主要部を示す垂直方向断面図。
FIG. 20 is a vertical sectional view showing a main part of a rear projection type image display apparatus equipped with the projection optical system of the present invention.

【図21】本発明の投写光学系を搭載した背面投写型画
像ディスプレイ装置の主要部を示す垂直方向断面図。
FIG. 21 is a vertical sectional view showing a main part of a rear projection type image display device equipped with the projection optical system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投写レンズ 2、3、4、15 折り返しミラー 5、6、7 フィールドレンズ 8、9 ダイクロイックミラー 10 コンデンサーレンズ 11 液晶パネル 12 光合成プリズム 13 偏光板 14 マルチレンズアレイ 14a 第1のマルチレンズアレイ 14b 第2のマルチレンズアレイ 16 補助光源 17 ランプ 17a メインリフレクタ 17b サブリフレクタ 17c 発光部 18、19 折り返しミラー 20 反射型画像表示素子 21 プリズム 22 モ−タ 23 カラーホイル 24 投写レンズ 30 反射防止膜 31 フレネルレンズ 32 フレネルレンズシート 33 レンチキュラーレンズ(入射面) 34 第1の構成要素 35 光吸収層 36 レンチキュラーレンズシート 37 レンチキュラーレンズ(出射面) 38 第2の構成要素 39 反射防止膜 40 フレネルレンズシートの入射面 41 突起部 42 拡散材 43 光通過窓 100 照明光学装置 102 透過型スクリーン 103 筐体 104 折り返しミラー 140 マルチレンズアレイ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection lens 2, 3, 4, 15 Folding mirror 5, 6, 7 Field lens 8, 9 Dichroic mirror 10 Condenser lens 11 Liquid crystal panel 12 Photosynthetic prism 13 Polarizer 14 Multi-lens array 14a First multi-lens array 14b Second Multi-lens array 16 Auxiliary light source 17 Lamp 17a Main reflector 17b Sub-reflector 17c Light-emitting section 18, 19 Folding mirror 20 Reflective image display element 21 Prism 22 Motor 23 Color wheel 24 Projection lens 30 Anti-reflection film 31 Fresnel lens 32 Fresnel Lens sheet 33 Lenticular lens (incident surface) 34 First component 35 Light absorbing layer 36 Lenticular lens sheet 37 Lenticular lens (emission surface) 38 Second component 39 Reflection Tomemaku 40 Fresnel lens sheet of the incident surface 41 protrusions 42 diffusing material 43 light passage window 100 illumination optical system 102 transmission screen 103 housing 104 folding mirror 140 multi-lens array

フロントページの続き (72)発明者 益岡 信夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 Fターム(参考) 2H088 EA15 HA13 HA15 HA21 HA24 HA25 HA28 MA05 2H091 FA05Z FA11Z FA14Z FA26X FA29Z FA41Z FA45Z FD21 LA16 MA07 Continued on the front page (72) Inventor Nobuo Masuoka 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in the Digital Media System Division of Hitachi, Ltd. 2H088 EA15 HA13 HA15 HA21 HA24 HA25 HA28 MA05 2H091 FA05Z FA11Z FA14Z FA26X FA29Z FA41Z FA45Z FD21 LA16 MA07

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 白色光源と、前記白色光源からの白色光
束を赤、緑、青の三原色に分光する手段と、分光された
三原色のうちで最も分光エネルギーが大きい色光以外の
2原色光を発生させる補助光源と、 前記白色光源と前記2原色光を発生させる補助光源から
表示素子までの間に、入射する光束をマトリックス状に
配列された複数のレンズ素子により複数の光束に分割す
る第1のマルチレンズアレイと、マトリックス状に配列
された複数のレンズ素子により前記第1のマルチレンズ
アレイで分割された複数の光束をそれぞれ拡大して前記
表示素子上に重畳照射する第2のマルチレンズアレイと
からなる均一照明手段であるマルチレンズアレイを具備
して成る照明光学系と、 前記表示素子により変調された光束を投影する投影手段
とを備えたことを特徴とする投写用光学装置。
1. A white light source, means for dispersing a white light beam from the white light source into three primary colors of red, green, and blue, and generating two primary color lights other than the color light having the largest spectral energy among the three primary colors. A first auxiliary light source for splitting an incident light beam into a plurality of light beams by a plurality of lens elements arranged in a matrix between the white light source and the auxiliary light source for generating the two primary color lights and the display element; A multi-lens array, and a second multi-lens array for enlarging and irradiating a plurality of light beams divided by the first multi-lens array with a plurality of lens elements arranged in a matrix form onto the display element. An illumination optical system comprising a multi-lens array as a uniform illumination means comprising: and a projection means for projecting a light beam modulated by the display element. Projection optical system according to claim.
【請求項2】 白色光源と、前記白色光源からの白色光
束を赤、緑、青の三原色に分光する手段と、分光された
三原色のうちで最も分光エネルギーが大きい色光以外の
2原色光を発生させる補助光源と、 前記白色光源と前記2原色光を発生させる補助光源から
表示素子までの間に、入射する光束をマトリックス状に
配列された複数のレンズ素子により複数の光束に分割す
る第1のマルチレンズアレイと、 マトリックス状に配列された複数のレンズ素子により前
記第1のマルチレンズアレイで分割された複数の光束を
それぞれ拡大して前記表示素子上に重畳照射するととも
に、前記複数のレンズ素子にそれぞれ対応してもうけら
れた複数の偏光ビ−ムスプリッタと1/2λ位相差板に
より所望の偏光波を出射する偏光変換機能を備えた第2
のマルチレンズアレイとからなるマルチレンズアレイを
具備して成る照明光学系と、 前記表示素子により変調された光束を投影する投影手段
とを備えたことを特徴とする投写用光学装置。
2. A white light source, means for dispersing a white light beam from the white light source into three primary colors of red, green and blue, and generating two primary color lights other than the color light having the largest spectral energy among the three primary colors. A first auxiliary light source for splitting an incident light beam into a plurality of light beams by a plurality of lens elements arranged in a matrix between the white light source and the auxiliary light source for generating the two primary color lights and the display element; A multi-lens array; a plurality of light fluxes divided by the first multi-lens array by a plurality of lens elements arranged in a matrix; A second polarization beam splitter having a polarization conversion function of emitting a desired polarized wave by a plurality of polarization beam splitters and a λλ phase difference plate respectively corresponding to
A projection optical device, comprising: an illumination optical system including a multi-lens array including the multi-lens array described above; and a projection unit configured to project a light beam modulated by the display element.
【請求項3】 前記補助光源は複数の発光ダイオードか
ら成ることを特徴とする請求項1乃至請求項2に記載の
投写用光学装置。
3. The projection optical device according to claim 1, wherein the auxiliary light source includes a plurality of light emitting diodes.
【請求項4】 前記2原色光を発生させる補助光源の1
つから発生する光束のピーク波長が420nm以上47
0nm以下であり、他方の補助光源から発生する光束の
ピーク波長が590nm以上700nm以下であること
を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
投写用光学装置。
4. An auxiliary light source for generating said two primary color lights.
The peak wavelength of the light beam generated from the
4. The projection optical device according to claim 1, wherein a peak wavelength of a light beam generated from the other auxiliary light source is 0 nm or less and 590 nm or more and 700 nm or less.
【請求項5】 前記2原色光を発生させる補助光源から
の光束は、前記マルチレンズアレイの一部に入射する構
成としたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいず
れかに記載の投写用光学装置。
5. The multi-lens array according to claim 1, wherein the light flux from the auxiliary light source for generating the two primary color lights is incident on a part of the multi-lens array. Projection optical device.
【請求項6】 前記2原色光を発生させる補助光源から
の光束は、前記マルチレンズアレイの周辺部に配置され
たレンズ素子に入射する構成としたことを特徴とする請
求項5に記載の投写用光学装置。
6. The projection according to claim 5, wherein a light beam from the auxiliary light source for generating the two primary color lights is incident on a lens element arranged at a peripheral portion of the multi-lens array. Optical device.
【請求項7】 白色光源と前記白色光源からの白色光束
を赤、緑、青の三原色に分光する手段と、分光された三
原色のうちで最も分光エネルギーが大きい色光以外の2
原色光を発生させる補助光源と、 前記白色光源と前記2原色光を発生させる補助光源から
表示素子までの間に、入射する光束をマトリックス状に
配列された複数のレンズ素子により複数の光束に分割す
る第1のマルチレンズアレイと、マトリックス状に配列
された複数のレンズ素子により前記第1のマルチレンズ
アレイで分割された複数の光束をそれぞれ拡大して前記
表示素子上に重畳照射する第2のマルチレンズアレイと
からなる均一照明手段であるマルチレンズアレイを具備
して成る照明光学系と、 前記表示素子により変調された光束を投影する投影手段
として投写レンズを備え、前記投写レンズからの投写光
を折り返す折り返しミラーと、前記折り返しミラーから
の光を映し出す透過型スクリーンとからなる投写型画像
ディスプレイ装置。
7. A white light source and means for dispersing a white light beam from the white light source into three primary colors of red, green and blue, and two units other than the color light having the largest spectral energy among the three primary colors.
An auxiliary light source for generating primary color light; and a plurality of light beams divided by a plurality of lens elements arranged in a matrix between the white light source and the auxiliary light source for generating the two primary color lights to a display element. A first multi-lens array to be expanded and a plurality of luminous fluxes divided by the first multi-lens array by a plurality of lens elements arranged in a matrix form, each of which is enlarged and irradiated onto the display element in a superimposed manner. An illumination optical system including a multi-lens array that is a uniform illumination unit including a multi-lens array; and a projection lens as a projection unit that projects a light beam modulated by the display element, and projection light from the projection lens. Projection image display, comprising a folding mirror that folds the light, and a transmission screen that projects light from the folding mirror. Location.
【請求項8】 白色光源と前記白色光源からの白色光束
を赤、緑、青の三原色に分光する手段と、分光された三
原色のうちで最も分光エネルギーが大きい色光以外の2
原色光を発生させる補助光源と、 前記白色光源と前記2原色光を発生させる補助光源から
表示素子までの間に、入射する光束をマトリックス状に
配列された複数のレンズ素子により複数の光束に分割す
る第1のマルチレンズアレイと、 マトリックス状に配列された複数のレンズ素子により前
記第1のマルチレンズアレイで分割された複数の光束を
それぞれ拡大して前記表示素子上に重畳照射するととも
に、前記複数のレンズ素子にそれぞれ対応してもうけら
れた複数の偏光ビ−ムスプリッタと1/2λ位相差板に
より所望の偏光波を出射する偏光変換機能を備えた第2
のマルチレンズアレイとからなるマルチレンズアレイを
具備して成る照明光学系と、 前記表示素子により変調された光束を投影する投影手段
として投写レンズを備え、前記投写レンズからの投写光
を折り返す折り返しミラーと、前記折り返しミラーから
の光を映し出す透過型スクリーンとからなる投写型画像
ディスプレイ装置。
8. A white light source and means for splitting a white light beam from the white light source into three primary colors of red, green and blue, and two light sources other than the color light having the largest spectral energy among the three primary colors.
An auxiliary light source for generating primary color light; and a plurality of light beams divided by a plurality of lens elements arranged in a matrix between the white light source and the auxiliary light source for generating the two primary color lights to a display element. A first multi-lens array, and a plurality of luminous fluxes divided by the first multi-lens array by a plurality of lens elements arranged in a matrix are respectively enlarged and irradiated onto the display element in a superimposed manner. A second polarizing beam splitter having a function of emitting a desired polarized wave by using a plurality of polarizing beam splitters and a 1 / 2λ retardation plate respectively provided for a plurality of lens elements;
An illumination optical system comprising a multi-lens array comprising: a multi-lens array; and a folding mirror comprising: a projection lens as a projecting means for projecting a light beam modulated by the display element; and a projection mirror from which the projection light from the projection lens is folded. And a transmissive screen for projecting light from the folding mirror.
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