JP2002189213A - Lighting system and projection liquid crystal display device - Google Patents

Lighting system and projection liquid crystal display device

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JP2002189213A
JP2002189213A JP2000386941A JP2000386941A JP2002189213A JP 2002189213 A JP2002189213 A JP 2002189213A JP 2000386941 A JP2000386941 A JP 2000386941A JP 2000386941 A JP2000386941 A JP 2000386941A JP 2002189213 A JP2002189213 A JP 2002189213A
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Japan
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lens
liquid crystal
lens array
small
incident
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JP2000386941A
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Takeshi Tanimoto
豪 谷本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting system or a projection liquid crystal display device capable of miniaturizing the device while retaining other characteristics. SOLUTION: The projection liquid crystal display device 1 is provided with a first lens array 12, a second lens array 13, a first condensing lens 15 and a second condensing lens 23 successively arranged from the light source 11 side. The incident plane 151 of the first condensing lens 15 is in a shape of a convex spherical face divided into a plurality of micro regions 150. A micro beam emitted from respective lens elements of the second lens array 13 passes through the respective micro regions 150 of the first condensing lens 15 and does not pass through difference in level 155 between the micro regions 150. Consequently the first condensing lens 15 is miniaturized while condensing efficiency is maintained.

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、対象物に光を照射
する照明装置、および、その照明装置を利用して画像を
スクリーンに投射する投射型液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device for irradiating an object with light, and a projection type liquid crystal display device for projecting an image on a screen using the lighting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、液晶パネルによって形成した
画像を投射光学系によってスクリーン上に拡大投影する
ようにした投射型液晶表示装置が知られている。図13
は、一般的な投射側液晶表示装置の基本構成を表すもの
である。投射型液晶表示装置は、液晶パネル106と、
この液晶パネル106に光を照射する照明装置110
と、液晶パネル106が形成した画像をスクリーン10
8に投射する投射光学系107とを備えている。
2. Description of the Related Art There has been known a projection type liquid crystal display device in which an image formed by a liquid crystal panel is enlarged and projected on a screen by a projection optical system. FIG.
Represents a basic configuration of a general projection-side liquid crystal display device. The projection type liquid crystal display device includes a liquid crystal panel 106,
A lighting device 110 for irradiating the liquid crystal panel 106 with light
The image formed by the liquid crystal panel 106 on the screen 10
8 is provided with a projection optical system 107 for projecting light.

【0003】照明装置110は、ハロゲンランプなどの
光源101を有しており、さらに、光源101の出射光
の進行方向に沿って、第1レンズアレイ102と、第2
レンズアレイ103と、第1集光レンズ104と、第2
集光レンズ105とを有している。第1レンズアレイ1
02は、光源101からの出射光を複数の小光束に分割
して出射する。第2レンズアレイ103は、第1レンズ
アレイ102を経て入射した小光束をそれぞれ出射す
る。第1レンズアレイ102および第2レンズアレイ1
03を通過した小光束は、第1集光レンズ104および
第2集光レンズ105によって、重畳的に液晶パネル1
06に照射されるようになっている。
An illumination device 110 has a light source 101 such as a halogen lamp, and further includes a first lens array 102 and a second lens array 102 along a traveling direction of light emitted from the light source 101.
A lens array 103, a first condenser lens 104, a second
And a condenser lens 105. First lens array 1
Numeral 02 divides the light emitted from the light source 101 into a plurality of small light beams and emits them. The second lens array 103 emits small light beams incident through the first lens array 102, respectively. First lens array 102 and second lens array 1
The small light flux passing through the liquid crystal panel 1 is superimposed by the first condenser lens 104 and the second condenser lens 105.
06.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ここで、近年、投射型
液晶表示装置の携帯性などを向上させるため、照明装置
110の小型化が求められている。照明装置110の光
学部品の中では、第1集光レンズ104が最もサイズが
大きいことから、この第1集光レンズ104の小型化が
強く求められている。
Here, in recent years, in order to improve the portability and the like of the projection type liquid crystal display device, the size of the illumination device 110 has been required to be reduced. Since the first condenser lens 104 has the largest size among the optical components of the illumination device 110, it is strongly required to reduce the size of the first condenser lens 104.

【0005】第1集光レンズ104を小型化する方法と
しては、フレネルレンズを利用することが考えられる。
フレネルレンズは、入射面あるいは出射面に段差部分を
設けることにより薄型化したレンズである。しかしなが
ら、第1集光レンズ104としてフレネルレンズを用い
た場合、その段差部分に入射した光が散乱してしまい、
集光能力が低下するという問題があった。
As a method of reducing the size of the first condenser lens 104, it is conceivable to use a Fresnel lens.
The Fresnel lens is a lens that is thinned by providing a step portion on an incident surface or an exit surface. However, when a Fresnel lens is used as the first condenser lens 104, light incident on the step portion is scattered,
There is a problem that the light collecting ability is reduced.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、他の特性を維持しつつ装置の小型化
を可能にする照明装置または投射型液晶表示装置を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lighting device or a projection type liquid crystal display device which can reduce the size of the device while maintaining other characteristics. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による照明装置
は、光束を出射する光源と、光源から出射された光束を
複数の小光束に分割してそれぞれ出射する複数の第1レ
ンズ要素、を平面的に配列してなる第1レンズアレイ
と、第1レンズアレイの第1レンズ要素を経て入射した
小光束をそれぞれ出射する複数の第2レンズ要素、を平
面的に配列してなる第2レンズアレイと、第2レンズア
レイから出射された小光束が入射する入射面と入射面か
ら入射した小光束が出射される出射面とを有すると共
に、入射面または出射面の少なくとも一方が、連続した
1つの曲面を複数の小領域に分割すると共に小領域の少
なくとも1つを入射面と出射面との間隔が狭くなる方向
に移動させてなる形状を有するように構成された集光レ
ンズとを備え、集光レンズの小領域は、第2レンズアレ
イにおける複数の第2レンズ要素をそれぞれ通過した小
光束の少なくとも1つを通過させて集光させ得るように
配置されていることを特徴とするものである。
An illumination device according to the present invention comprises a light source for emitting a light beam, and a plurality of first lens elements which divide the light beam emitted from the light source into a plurality of small light beams and emit the light beams, respectively. A second lens array in which a first lens array arranged in a parallel manner and a plurality of second lens elements each emitting a small light beam incident through the first lens element of the first lens array are arranged in a plane. And an incident surface on which the small light beam emitted from the second lens array is incident, and an emission surface from which the small light beam incident from the incident surface is emitted, and at least one of the incident surface and the emission surface is a continuous one. A condensing lens configured to divide the curved surface into a plurality of small regions and to move at least one of the small regions in a direction in which a distance between the entrance surface and the exit surface is reduced; Light len Small area is characterized in that it is arranged to capable of condensed by passing at least one of the beamlets passing through each a plurality of second lens element in the second lens array.

【0008】本発明による投射型液晶表示装置は、液晶
表示素子を用いて画像を形成する液晶表示手段と、この
液晶表示手段に光を照射する照明手段と、液晶表示手段
により形成された画像を所定の投射面に投射する投射手
段とを備えた投射型液晶表示装置であって、照明手段
は、光束を出射する光源と、光源から出射された光束を
複数の小光束に分割してそれぞれ出射する複数の第1レ
ンズ要素、を平面的に配列してなる第1レンズアレイ
と、第1レンズアレイの第1レンズ要素を経て入射した
小光束をそれぞれ出射する複数の第2レンズ要素、を平
面的に配列してなる第2レンズアレイと、第2レンズア
レイから出射された小光束が入射する入射面と入射面か
ら入射した小光束が出射される出射面とを有すると共
に、入射面または出射面の少なくとも一方が、連続した
1つの曲面を複数の小領域に分割すると共に小領域の少
なくとも1つを入射面と出射面との間隔が狭くなる方向
に移動させてなる形状を有するように構成された集光レ
ンズとを備え、集光レンズの小領域は、第2レンズアレ
イにおける複数の第2レンズ要素をそれぞれ通過した小
光束の少なくとも1つを通過させて集光させ得るように
配置されていることを特徴とするものである。
A projection type liquid crystal display device according to the present invention comprises a liquid crystal display means for forming an image using a liquid crystal display element, an illumination means for irradiating the liquid crystal display means with light, and an image formed by the liquid crystal display means. A projection type liquid crystal display device comprising projection means for projecting onto a predetermined projection surface, wherein the illumination means divides a light beam emitted from the light source into a plurality of small light beams and emits the light beam. A first lens array in which a plurality of first lens elements are arranged in a plane, and a plurality of second lens elements each of which emits a small light beam incident through the first lens element of the first lens array. A second lens array, which is arranged in a parallel manner, an incident surface on which the small light beam emitted from the second lens array is incident, and an exit surface on which the small light beam incident from the incident surface is emitted, and the incident surface or the exit surface. surface At least one is configured to divide a continuous curved surface into a plurality of small regions and to move at least one of the small regions in a direction in which a distance between the entrance surface and the exit surface is reduced. And a condensing lens, wherein the small area of the condensing lens is arranged so that at least one of the small light beams that has passed through each of the plurality of second lens elements in the second lens array can be condensed. It is characterized by the following.

【0009】本発明による照明装置または投射型液晶表
示装置では、入射面および出射面の少なくとも一方が、
連続した曲面を複数の小領域に分割すると共に小領域の
少なくとも1つを入射面と出射面との間隔を狭くする方
向に移動してなる形状となるため、集光レンズの光軸方
向のサイズが短くなる。さらに、第2レンズアレイから
出射された各小光束が集光レンズの各小領域を通過する
ため、隣接する小領域の間に段差部分があっても、その
段差部分を光が通過することが無い。
In the lighting device or the projection type liquid crystal display device according to the present invention, at least one of the entrance surface and the exit surface is
Since the continuous curved surface is divided into a plurality of small regions and at least one of the small regions is moved in a direction to reduce the distance between the entrance surface and the exit surface, the size of the condensing lens in the optical axis direction Becomes shorter. Furthermore, since each small light beam emitted from the second lens array passes through each small area of the condenser lens, even if there is a step between adjacent small areas, light may pass through the step. There is no.

【0010】[0010]

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

【0011】[投射型液晶表示装置の構成]図1は、本
発明の一実施の形態に係る投射型液晶表示装置の全体構
成を示している。本実施の形態の投射型液晶表示装置1
は、1枚の透過型の液晶パネルを用いて画像表示を行う
いわゆる単板式の投射型液晶表示装置である。この投射
型液晶表示装置1は、光を発する光源11を有してい
る。この光源11は、例えば白色光を発する発光体11
Aと、発光体11Aから発せられた光を反射し、ほぼ平
行光として出射する凹面鏡11Bとを含んで構成されて
いる。発光体11Aとしては、例えば、ハロゲンラン
プ、メタルハライドランプまたはキセノンランプなどが
使用される。凹面鏡11Bは、集光効率が良い形状であ
ることが望ましく、例えば回転楕円面鏡や回転放物面鏡
などの回転対称な面形状となっている。
[Structure of Projection Type Liquid Crystal Display Device] FIG. 1 shows the whole structure of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. Projection type liquid crystal display device 1 of the present embodiment
Is a so-called single-panel projection type liquid crystal display device which performs image display using one transmission type liquid crystal panel. The projection type liquid crystal display device 1 has a light source 11 that emits light. The light source 11 is, for example, a luminous body 11 that emits white light.
A, and a concave mirror 11B that reflects light emitted from the light emitting body 11A and emits the light as substantially parallel light. As the illuminant 11A, for example, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. The concave mirror 11B desirably has a shape with high light-collecting efficiency, and has a rotationally symmetric surface shape such as a spheroidal mirror or a paraboloidal mirror.

【0012】光源11から光軸10の方向に沿って、U
V(紫外線)/IR(赤外線)カットフィルタ11C
と、第1レンズアレイ12と、第2レンズアレイ13と
が順に配置されている。なお、光軸10は、後述する第
1集光レンズ15のレンズ中心により定義される。
Along the direction of the optical axis 10 from the light source 11, U
V (ultraviolet) / IR (infrared) cut filter 11C
, A first lens array 12 and a second lens array 13 are sequentially arranged. The optical axis 10 is defined by a lens center of a first condenser lens 15 described later.

【0013】UV/IRカットフィルタ11Cは、光源
11から発せられた白色光に含まれる紫外領域および赤
外領域の光を除去するものである。第1レンズアレイ1
2および第2レンズアレイ13は、いずれも、後述する
液晶パネル部24に照射される光の面内強度分布を均一
にするためのものである。
The UV / IR cut filter 11C removes ultraviolet light and infrared light contained in the white light emitted from the light source 11. First lens array 1
Each of the second and second lens arrays 13 is for uniformizing the in-plane intensity distribution of light applied to the liquid crystal panel unit 24 described later.

【0014】図2は、第1レンズアレイ12を出射側
(第2レンズアレイ13側)から見た平面構造を表す平
面図であり、図3は、図2における線分III−III
に沿った第1レンズアレイ12の断面構造を表す断面図
である。図2に示したように、第1レンズアレイ12
は、複数の正の屈折力を有する第1レンズ要素120を
光軸10に直交する平面内に配置したものである。この
第1レンズアレイ12は、例えば、同形の矩形の第1レ
ンズ要素120を互いに直交する二方向にそれぞれ複数
列に配置したものである。各第1レンズ要素120の平
面形状は、例えば、後述する液晶パネル部24の有効領
域(被照射領域)とほぼ相似形の長方形であり、長辺と
短辺との比は例えば4対3となっている。これら複数の
第1レンズ要素120は、入射光を複数の小光束に分割
して出射するようになっている。図3に示したように、
第1レンズアレイ12の各第1レンズ要素120におい
て、入射側の面121は光軸10に直交する平坦面にな
っており、出射側の面122は出射側に突出する凸球面
になっている。
FIG. 2 is a plan view showing the planar structure of the first lens array 12 as viewed from the emission side (the second lens array 13 side). FIG. 3 is a line segment III-III in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a first lens array 12 taken along a line. As shown in FIG. 2, the first lens array 12
Has a plurality of first lens elements 120 having a positive refractive power arranged in a plane orthogonal to the optical axis 10. The first lens array 12 includes, for example, a plurality of first lens elements 120 having the same rectangular shape and arranged in two directions orthogonal to each other. The planar shape of each first lens element 120 is, for example, a rectangle substantially similar to an effective area (illuminated area) of the liquid crystal panel section 24 described later, and the ratio of the long side to the short side is, for example, 4 to 3. Has become. The plurality of first lens elements 120 divide incident light into a plurality of small light beams and emit the light beams. As shown in FIG.
In each of the first lens elements 120 of the first lens array 12, the incident side surface 121 is a flat surface orthogonal to the optical axis 10, and the exit side surface 122 is a convex spherical surface protruding toward the exit side. .

【0015】図4は、第2レンズアレイ13を出射側
(第1集光レンズ15側)から見た平面構造を表す平面
図であり、図5は、図4における線分V−Vに沿った第
2レンズアレイ13の断面構造を表す断面図である。図
4に示したように、第2レンズアレイ13は、複数の負
の屈折力を有する第2レンズ要素130を光軸10に直
交する平面内に配置したものである。第2レンズアレイ
13の各第2レンズ要素130の平面形状は、第1レン
ズアレイ12の第1レンズ要素120と同様、後述する
液晶パネル部24の有効領域とほぼ相似形の長方形であ
り、長辺と短辺との比は例えば4対3となっている。第
2レンズ要素130は、第1レンズアレイ12の第1レ
ンズ要素120から入射した小光束をそれぞれ出射する
ようになっている。
FIG. 4 is a plan view showing a planar structure of the second lens array 13 as viewed from the exit side (the first condenser lens 15 side). FIG. 5 is a view taken along line VV in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a second lens array 13 according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the second lens array 13 has a plurality of second lens elements 130 having a negative refractive power arranged in a plane orthogonal to the optical axis 10. Like the first lens element 120 of the first lens array 12, the planar shape of each second lens element 130 of the second lens array 13 is a rectangle substantially similar to the effective area of the liquid crystal panel section 24 described later, and has a long shape. The ratio between the side and the short side is, for example, 4 to 3. The second lens elements 130 emit small light beams incident from the first lens elements 120 of the first lens array 12, respectively.

【0016】図4に符号3で示した像は、第2レンズア
レイ13の出射側から見た光源11の像(以下、光源像
3とする。)である。光源11から出射され、第1レン
ズアレイ12によって分割された各小光束は、第2レン
ズアレイ13の各レンズ要素130にそれぞれ入射する
ため、各レンズ要素130の中に光源像3が見られる。
The image indicated by reference numeral 3 in FIG. 4 is an image of the light source 11 as viewed from the emission side of the second lens array 13 (hereinafter referred to as a light source image 3). Since each small light beam emitted from the light source 11 and divided by the first lens array 12 is incident on each lens element 130 of the second lens array 13, the light source image 3 is seen in each lens element 130.

【0017】図5に示したように、第2レンズアレイ1
3の各第2レンズ要素130において、入射側の面13
1は、入射側に突出する凸球面になっており、出射側の
面132は光軸10に直交する平坦面になっている。上
記の第1レンズアレイ12の各第1レンズ要素120の
焦点位置は、第2レンズアレイ13の各第2レンズ要素
130の主平面上にほぼ位置するよう構成されている。
すなわち、第1レンズアレイ12の各第1レンズ要素1
20を通った小光束は、第2レンズアレイ13の各第2
レンズ要素130の主平面近傍に集光するようになって
いる。なお、図1ないし図5では、第1レンズアレイ1
2のレンズ要素120および第2レンズアレイ13のレ
ンズ要素130は、簡略化のため、少ない数で示されて
いるが、より多数であってもよい。
As shown in FIG. 5, the second lens array 1
In each of the second lens elements 130 of FIG.
Reference numeral 1 denotes a convex spherical surface protruding toward the incident side, and a surface 132 on the exit side is a flat surface orthogonal to the optical axis 10. The focal position of each first lens element 120 of the first lens array 12 is configured to be substantially located on the main plane of each second lens element 130 of the second lens array 13.
That is, each first lens element 1 of the first lens array 12
The small luminous flux passing through the second lens array 13
Light is condensed near the main plane of the lens element 130. 1 to 5, the first lens array 1
The second lens element 120 and the lens element 130 of the second lens array 13 are shown in small numbers for simplicity, but may be larger.

【0018】第2レンズアレイ13から光軸10に沿っ
て、第1集光レンズ15と、第2集光レンズ23とが順
に配置されている。第1集光レンズ15および第2集光
レンズ23は、光を液晶パネル部24に集光させる集光
光学系を構成している。これら第1集光レンズ15およ
び第2集光レンズ23の光軸を、光軸10とする。ここ
で、透過型液晶表示装置1において、光源11から第2
集光レンズ23までの部分は、本発明における「照明装
置」または「照明手段」の一具体例に対応する。
A first condenser lens 15 and a second condenser lens 23 are arranged in order from the second lens array 13 along the optical axis 10. The first condenser lens 15 and the second condenser lens 23 constitute a condenser optical system for condensing light on the liquid crystal panel unit 24. The optical axis of the first condenser lens 15 and the second condenser lens 23 is the optical axis 10. Here, in the transmission type liquid crystal display device 1, the second
The portion up to the condenser lens 23 corresponds to a specific example of “illuminating device” or “illuminating means” in the present invention.

【0019】図6は、第1集光レンズ15を出射側(第
2集光レンズ23側)から見た平面構造を表すものであ
り、図7は、図6における線分VII−VIIに沿った
第1集光レンズ15の断面構造を表すものである。図6
に示したように、第1集光レンズ15は、第2レンズア
レイ13の各第2レンズ要素130に対応して配列され
た複数の小領域150に分割されている。第1集光レン
ズ15のそれぞれの小領域150は、第2レンズアレイ
13の各第2レンズ要素130を経て入射した小光束を
それぞれ通過させるようになっている。
FIG. 6 shows a planar structure of the first condenser lens 15 as viewed from the exit side (the second condenser lens 23 side). FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 3 shows a sectional structure of the first condenser lens 15. FIG.
As shown in (1), the first condenser lens 15 is divided into a plurality of small regions 150 arranged corresponding to each second lens element 130 of the second lens array 13. Each of the small regions 150 of the first condenser lens 15 is adapted to pass a small light beam incident through each of the second lens elements 130 of the second lens array 13.

【0020】図6に符号5で示した像は、第2レンズア
レイ13の出射側から見た光源11の像(以下、光源像
5とする。)である。第2レンズアレイ13から出射さ
れた小光束は第1集光レンズ15の各小領域150にそ
れぞれ入射するため、各小領域150の中に光源像5が
見られる。
The image denoted by reference numeral 5 in FIG. 6 is an image of the light source 11 as viewed from the emission side of the second lens array 13 (hereinafter, referred to as a light source image 5). The small luminous flux emitted from the second lens array 13 enters each of the small regions 150 of the first condenser lens 15, so that the light source image 5 can be seen in each of the small regions 150.

【0021】図7に示したように、第1集光レンズ15
の出射側の面(出射面152とする。)は光軸に直交す
る平坦面となっている。一方、第1集光レンズ15の入
射側の面(入射面151とする。)は、入射側に突出し
た凸曲面となっており、この入射面151が上述した複
数の小領域150に分割されている。
As shown in FIG. 7, the first condenser lens 15
Is a flat surface orthogonal to the optical axis. On the other hand, the surface on the incident side (referred to as an incident surface 151) of the first condenser lens 15 is a convex curved surface protruding toward the incident side, and the incident surface 151 is divided into the plurality of small regions 150 described above. ing.

【0022】第1集光レンズ15の入射面151は、連
続した一つの仮想の球面156を複数の小領域150に
分割し、かつ、小領域150の少なくとも1つを出射面
152に向けて(光軸10に沿って)移動させた形状を
有している。これにより、第1集光レンズ15の光軸方
向の寸法が小さくなる。ここでは、入射面151は、光
軸10に近い小領域150ほど、仮想の球面156から
の移動量Hが大きくなるような形状となっている。隣接
する2つの小領域150の間には、光軸10と平行な方
向の段差155が形成されている。
The entrance surface 151 of the first condenser lens 15 divides one continuous virtual sphere 156 into a plurality of small regions 150 and directs at least one of the small regions 150 toward the emission surface 152 ( (Along the optical axis 10). Thereby, the dimension of the first condenser lens 15 in the optical axis direction is reduced. Here, the incident surface 151 has a shape such that the smaller the region 150 near the optical axis 10, the greater the amount of movement H from the virtual spherical surface 156. A step 155 in the direction parallel to the optical axis 10 is formed between two adjacent small regions 150.

【0023】ここでは、第1集光レンズ15の各小領域
150内に、第2レンズアレイ13の各レンズ要素13
0から出射された小光束がそれぞれ入射するようになっ
ているため、小領域150の間の段差155を通過する
小光束は殆どない。すなわち、段差155における光の
散乱によって集光能力が低下すること無く、第1集光レ
ンズ15を小型化することができる。なお、図1、図6
および図7において、第1集光レンズ15の小領域15
0は、簡略化のため、少ない個数で示されているが、よ
り多数であってもよい。
Here, each lens element 13 of the second lens array 13 is provided in each small area 150 of the first condenser lens 15.
Since the small luminous fluxes emitted from 0 are respectively incident, little luminous fluxes pass through the step 155 between the small areas 150. That is, it is possible to reduce the size of the first condenser lens 15 without lowering the condenser ability due to scattering of light at the step 155. 1 and 6
7 and FIG. 7, the small area 15 of the first condenser lens 15 is shown.
Although 0 is shown in a small number for simplicity, it may be larger.

【0024】第2集光レンズ23から光軸10に沿っ
て、液晶パネル部24と、投射レンズ26とが順に配置
されている。液晶パネル部24は、第2集光レンズ23
を透過して入射した光を、画像情報に応じて空間的に変
調するようになっている。投射レンズ26は、液晶パネ
ル部24から出射された光を、離れた位置に置かれたス
クリーン27に向けて投射するようになっている。ここ
で、投射レンズ26は、本発明における「投射手段」の
一具体例に対応する。なお、光源11,UV/IRカッ
トフィルタ11C,第1レンズアレイ12,第2レンズ
アレイ13,液晶パネル部24および投射レンズ26
は、いずれも、第1集光レンズ15および第2集光レン
ズ23の光軸10の上に位置しているものとする。
A liquid crystal panel section 24 and a projection lens 26 are sequentially arranged from the second condenser lens 23 along the optical axis 10. The liquid crystal panel unit 24 includes the second condenser lens 23
The light that has passed through and is spatially modulated according to image information. The projection lens 26 projects light emitted from the liquid crystal panel unit 24 toward a screen 27 placed at a remote position. Here, the projection lens 26 corresponds to a specific example of “projection unit” in the present invention. The light source 11, the UV / IR cut filter 11C, the first lens array 12, the second lens array 13, the liquid crystal panel unit 24, and the projection lens 26
Are located on the optical axis 10 of the first condenser lens 15 and the second condenser lens 23.

【0025】図8は、液晶パネル部24の要部構成を表
すものである。液晶パネル部24は、光(図8では、矢
印Lで示す。)の入射側から順に、入射側偏光板31
と、液晶表示素子32と、光学補償素子33,34と、
出射側偏光板35とを有している。液晶パネル部24の
各光学要素における光の入射面および出射面は、光軸1
0と直交している。なお、図6では、光の入射方向をZ
方向として示す。また、簡単のため、入射側偏光板3
1、液晶表示素子32、光学補償素子33,34および
出射側偏光板35は、それぞれ互いに離間した状態で示
されている。
FIG. 8 shows a main configuration of the liquid crystal panel section 24. The liquid crystal panel section 24 is arranged such that, in order from the incident side of light (indicated by an arrow L in FIG. 8), the incident side polarizing plate 31
, A liquid crystal display element 32, optical compensation elements 33 and 34,
An output side polarizing plate 35 is provided. The light incident surface and the light outgoing surface of each optical element of the liquid crystal panel section 24 correspond to the optical axis 1.
It is orthogonal to 0. In FIG. 6, the light incident direction is Z
Shown as direction. Also, for simplicity, the incident side polarizing plate 3
1, the liquid crystal display element 32, the optical compensating elements 33 and 34, and the output side polarizing plate 35 are shown separated from each other.

【0026】入射側偏光板31は、入射光のうち、第1
の方向(図8ではX方向)に振動する光成分を透過させ
る透過軸31Aを有し、この第1の方向に直交する第2
の方向(図6ではY方向)に振動する光成分を吸収する
ようになっている。一方、出射側偏光板35は、入射光
のうち、第2の方向に振動する光成分を吸収する透過軸
35Aを有し、第1の方向に振動する光成分を吸収する
ようになっている。このように、入射側偏光板31の透
過軸31Aと出射側偏光板35の透過軸35Aとが互い
に直交した配置関係は、直交ニコルの関係とも呼ばれ
る。
The incident side polarizing plate 31 is the first of the incident lights.
(X direction in FIG. 8) has a transmission axis 31A that transmits a light component that oscillates in the direction
(The Y direction in FIG. 6). On the other hand, the exit-side polarizing plate 35 has a transmission axis 35A that absorbs a light component that vibrates in the second direction, of the incident light, and absorbs a light component that vibrates in the first direction. . Thus, the arrangement relationship in which the transmission axis 31A of the incident-side polarization plate 31 and the transmission axis 35A of the emission-side polarization plate 35 are orthogonal to each other is also referred to as an orthogonal Nicol relationship.

【0027】図9は、液晶表示素子32の詳細な構成を
表すものである。液晶表示素子32は、画素電極基板4
0Bと、この画素電極基板40Bの入射側に、液晶層4
4を介して対向配設された対向基板40Aとを備えてい
る。
FIG. 9 shows a detailed configuration of the liquid crystal display element 32. The liquid crystal display element 32 includes a pixel electrode substrate 4
0B and the liquid crystal layer 4 on the incident side of the pixel electrode substrate 40B.
And a counter substrate 40 </ b> A that is disposed to face with the counter substrate 4 interposed therebetween.

【0028】画素電極基板40Bは、ガラス基板47
と、このガラス基板47の光の入射面側に積層された複
数の画素電極部45および複数のブラックマトリクス部
46とを有している。画素電極基板40Bは、また、画
素電極部45およびブラックマトリクス部46と液晶層
44との間に積層された配向膜49を有している。各画
素電極部45は、導電性を有した透明な部材によって構
成されている。ブラックマトリクス部46は、隣り合う
画素電極部45の間に形成されている。各ブラックマト
リクス部46は、例えば金属膜等により遮光されてい
る。ブラックマトリクス部46の内部には、例えば薄膜
トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)などの
スイッチング素子が形成されている。
The pixel electrode substrate 40B is a glass substrate 47
And a plurality of pixel electrode portions 45 and a plurality of black matrix portions 46 stacked on the light incident surface side of the glass substrate 47. The pixel electrode substrate 40B has an alignment film 49 laminated between the liquid crystal layer 44 and the pixel electrode portion 45 and the black matrix portion 46. Each of the pixel electrode portions 45 is made of a transparent member having conductivity. The black matrix section 46 is formed between adjacent pixel electrode sections 45. Each black matrix section 46 is shielded from light by, for example, a metal film. A switching element such as a thin film transistor (TFT) is formed inside the black matrix unit 46, for example.

【0029】配向膜49の液晶層44に接する側の面
は、液晶層44における出射側領域(配向膜49との界
面付近)に存在する液晶分子の配列方向を揃えるため
に、ラビング処理が施されている。ラビング処理によ
り、配向膜49の表面には複数の溝が同一方向に形成さ
れ、配向膜49に接する領域の液晶分子は、配向膜49
の表面に刻まれた溝に沿って一定方向に配向される。以
下では、このラビング処理を施すことにより刻まれる溝
の方向を、「ラビング方向」という。
The surface of the alignment film 49 on the side in contact with the liquid crystal layer 44 is subjected to a rubbing treatment in order to align the alignment direction of the liquid crystal molecules existing in the emission side region (near the interface with the alignment film 49) in the liquid crystal layer 44. Have been. By the rubbing process, a plurality of grooves are formed on the surface of the alignment film 49 in the same direction.
Are oriented in a certain direction along the grooves formed on the surface of the substrate. Hereinafter, the direction of the groove formed by performing the rubbing process is referred to as a “rubbing direction”.

【0030】対向基板40Aは、入射側から順に、ガラ
ス基板41と、マイクロレンズ42と、対向電極43
と、配向膜48とを有している。配向膜48は、出射側
の面が液晶層44に接するように配設されている。配向
膜48の液晶層44に接する側の面は、液晶層44にお
ける入射側領域(配向膜48との界面付近)に存在する
液晶分子の配列方向を揃えるために、画素電極基板40
Bの配向膜49と同様の手法でラビング処理が施されて
いる。図8に示したように、出射側の配向膜49のラビ
ング方向R2と、入射側の配向膜48のラビング方向R
1とは、互いに直交している。
The counter substrate 40A includes a glass substrate 41, a micro lens 42, and a counter electrode 43 in this order from the incident side.
And an alignment film 48. The alignment film 48 is provided so that the surface on the emission side is in contact with the liquid crystal layer 44. The surface of the alignment film 48 on the side in contact with the liquid crystal layer 44 is formed on the pixel electrode substrate 40 in order to align the alignment direction of the liquid crystal molecules existing in the incident side region (near the interface with the alignment film 48) in the liquid crystal layer 44.
The rubbing treatment is performed in the same manner as the B alignment film 49. As shown in FIG. 8, the rubbing direction R2 of the alignment film 49 on the output side and the rubbing direction R2 of the alignment film 48 on the incident side.
1 are orthogonal to each other.

【0031】対向電極43は、配向膜48における入射
側の面に積層されている。対向電極43は、画素電極部
45との間で電位を発生させるためのものであり、例え
ばITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜で形成され
ている。なお、対向電極43は、通常、一定の電位(例
えば接地電位)に固定されている。マイクロレンズ42
は、対向電極43の入射側の面に積層されている。マイ
クロレンズ42は、画素電極部45に対応して複数設け
られている。
The counter electrode 43 is laminated on the surface of the alignment film 48 on the incident side. The counter electrode 43 is for generating an electric potential between the counter electrode 43 and the pixel electrode portion 45, and is formed of, for example, a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide). The counter electrode 43 is usually fixed at a constant potential (for example, a ground potential). Micro lens 42
Are laminated on the incident side surface of the counter electrode 43. A plurality of microlenses 42 are provided corresponding to the pixel electrode portions 45.

【0032】各マイクロレンズ42は、入射側が凸形状
で、出射側が平面形状となっている。各マイクロレンズ
42は、正の屈折力を有し、ガラス基板41を介して入
射した光を、対応する画素電極部45に向けて集光する
ようになっている。例えば、図中L2で示したように、
マイクロレンズ42が無ければブラックマトリクス46
に入射するような入射光であっても、マイクロレンズ4
2の作用によって画素電極部45に集光される。このマ
イクロレンズ42により、画素電極部45への光の入射
効率が高められる。
Each micro lens 42 has a convex shape on the incident side and a planar shape on the exit side. Each microlens 42 has a positive refractive power, and condenses light incident through the glass substrate 41 toward the corresponding pixel electrode unit 45. For example, as shown by L2 in the figure,
If there is no micro lens 42, the black matrix 46
Even if the incident light is incident on the micro lens 4
The light is condensed on the pixel electrode part 45 by the action of 2. The efficiency of light incidence on the pixel electrode unit 45 is increased by the microlenses 42.

【0033】入射側偏光板31の透過軸31Aは、液晶
表示素子32の入射側の配向膜48のラビング方向R1
に対して直交するようになっている。一方、出射側偏光
板35の透過軸35Aは、液晶表示素子32の出射側の
ラビング方向R2に対して直交するようになっている。
The transmission axis 31 A of the incident-side polarizing plate 31 is aligned with the rubbing direction R 1 of the alignment film 48 on the incident side of the liquid crystal display element 32.
Are orthogonal to. On the other hand, the transmission axis 35A of the exit side polarizing plate 35 is orthogonal to the rubbing direction R2 on the exit side of the liquid crystal display element 32.

【0034】図10および図11は、液晶層44の構成
を表す斜視図であり、電圧が印加されていない状態およ
び電圧が印加された状態にそれぞれ対応している。液晶
層44は、ネマチック液晶と呼ばれるものであり、複数
の棒状の液晶分子40からなっている。図10に示した
ように、電圧が印加されていない状態では、液晶分子4
0は、その分子長軸が、光軸10に直交するように配列
されている。配向膜48の近傍の液晶分子40の分子長
軸の向きと、配向膜49の近傍の液晶分子の分子長軸の
向きとは、互いに直交している。各液晶分子40は、入
射側から出射側に向かうに従い、分子長軸が90°ねじ
れた状態となるように配列される。この液晶層44に非
通電状態で光が入射すると、液晶分子40のねじれによ
って旋光性が生じ、光の振動方向が液晶のねじれ方向に
沿って90°回転する。一方、図11に示したように、
液晶層44に電圧が印加されると、配向膜48,49の
近傍を除き、液晶分子40が立ち上がった状態となる。
すなわち、分子長軸が光軸10と平行となるように液晶
分子40の配列状態が変化する。
FIGS. 10 and 11 are perspective views showing the structure of the liquid crystal layer 44, which correspond to a state where no voltage is applied and a state where a voltage is applied, respectively. The liquid crystal layer 44 is called a nematic liquid crystal, and includes a plurality of rod-like liquid crystal molecules 40. As shown in FIG. 10, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules 4
Numerals 0 are arranged such that their molecular long axes are orthogonal to the optical axis 10. The direction of the molecular long axis of the liquid crystal molecules 40 near the alignment film 48 and the direction of the molecular long axis of the liquid crystal molecules near the alignment film 49 are orthogonal to each other. The liquid crystal molecules 40 are arranged such that the molecular major axis is twisted by 90 ° from the incident side to the emission side. When light is incident on the liquid crystal layer 44 in a non-energized state, optical rotation occurs due to the twist of the liquid crystal molecules 40, and the light oscillation direction rotates 90 ° along the twist direction of the liquid crystal. On the other hand, as shown in FIG.
When a voltage is applied to the liquid crystal layer 44, the liquid crystal molecules 40 rise up except for the vicinity of the alignment films 48 and 49.
That is, the arrangement state of the liquid crystal molecules 40 changes so that the molecular long axis is parallel to the optical axis 10.

【0035】図8に示したように、光学補償素子33,
34は、それぞれ、液晶層44における出射面の近傍お
よび入射面の近傍における液晶分子40によって生ずる
光学的な位相差を補償する機能を有している。光学補償
素子33は、その光学軸33Aが、出射側の配向膜49
のラビング方向R2と同一方向となるようになってい
る。また、光学補償素子34は、その光学軸34Aが、
入射側の配向膜48のラビング方向R1と同一方向とな
るようになっている。この光学補償素子33,34の構
造および作用についての詳細説明は省略する。
As shown in FIG. 8, the optical compensating element 33,
Each has a function of compensating for an optical phase difference caused by the liquid crystal molecules 40 in the vicinity of the exit surface and the entrance surface of the liquid crystal layer 44. The optical compensating element 33 has an optical axis 33A whose orientation film 49
In the same direction as the rubbing direction R2. The optical compensation element 34 has an optical axis 34A
The rubbing direction R1 of the incident side alignment film 48 is the same as the rubbing direction R1. A detailed description of the structure and operation of the optical compensation elements 33 and 34 will be omitted.

【0036】[投射型液晶表示装置の作用]次に、上記
のような構成の投射型液晶表示装置の作用について説明
する。
[Operation of Projection Type Liquid Crystal Display Device] Next, the operation of the projection type liquid crystal display device having the above configuration will be described.

【0037】まず、図1を参照して、投射型液晶表示装
置の全体的な作用について説明する。光源11から出射
された白色光は、まず、UV/IRカットフィルタ11
Cを透過することにより、紫外領域および赤外領域の光
成分が除去される。UV/IRカットフィルタ11Cを
透過した光は、第1レンズアレイ12、第2レンズアレ
イ13、第1集光レンズ15および第2集光レンズ23
を通過して、液晶パネル部24に入射する。液晶パネル
部24では、入射側偏光板31に光が入射すると、その
透過軸31Aと同一の方向に振動する光成分のみが入射
側偏光板31を透過する。入射側偏光板31を透過した
光成分は、次に、液晶表示素子32に入射する。
First, the overall operation of the projection type liquid crystal display device will be described with reference to FIG. The white light emitted from the light source 11 is first transmitted to the UV / IR cut filter 11.
By transmitting C, light components in the ultraviolet region and the infrared region are removed. The light transmitted through the UV / IR cut filter 11C is transmitted to the first lens array 12, the second lens array 13, the first condenser lens 15, and the second condenser lens 23.
And enters the liquid crystal panel unit 24. In the liquid crystal panel section 24, when light is incident on the incident-side polarizing plate 31, only light components that vibrate in the same direction as the transmission axis 31A pass through the incident-side polarizing plate 31. The light component transmitted through the incident side polarizing plate 31 then enters the liquid crystal display element 32.

【0038】液晶表示素子32において液晶層44に電
圧が印加されていない状態(図10)では、液晶分子4
0のねじれによって旋光性が生じ、光の振動方向が液晶
のねじれに沿って90°回転させられる。これにより、
液晶表示素子32から出射される光の振動方向は、出射
側偏光板35の透過軸35Aと平行になり、光学補償素
子33,34を介して出射側偏光板35を透過する。出
射側偏光板35を透過した光は、投射レンズ26によっ
てスクリーン27に投射される。このとき、画像の表示
状態は、いわゆる白レベルの表示となる。一方、液晶表
示素子32において液晶層44に電圧が印加された状態
(図11)では、液晶分子40が光軸10とほぼ平行な
方向を向くため、光の振動方向は変化しない。これによ
り、液晶表示素子32から出射される光は、振動方向が
出射側偏光板35の透過軸35Aと直交する方向となる
ため、出射側偏光板35によって吸収され、透過しな
い。このとき、画像の表示状態は、いわゆる黒レベルの
表示となる。このようにして、液晶パネル部24上の画
像がスクリーン27に投射される。
In a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 44 in the liquid crystal display element 32 (FIG. 10), the liquid crystal molecules 4
Optical rotation is caused by the zero twist, and the direction of light oscillation is rotated by 90 ° along the twist of the liquid crystal. This allows
The oscillation direction of the light emitted from the liquid crystal display element 32 is parallel to the transmission axis 35A of the emission-side polarizing plate 35, and passes through the emission-side polarizing plate 35 via the optical compensation elements 33 and 34. The light transmitted through the output side polarizing plate 35 is projected on a screen 27 by a projection lens 26. At this time, the display state of the image is a so-called white level display. On the other hand, when a voltage is applied to the liquid crystal layer 44 in the liquid crystal display element 32 (FIG. 11), the liquid crystal molecules 40 are oriented in a direction substantially parallel to the optical axis 10, so that the light oscillation direction does not change. Accordingly, the light emitted from the liquid crystal display element 32 has a vibration direction perpendicular to the transmission axis 35A of the emission-side polarizing plate 35, and is thus absorbed by the emission-side polarizing plate 35 and not transmitted. At this time, the display state of the image is a so-called black level display. Thus, the image on the liquid crystal panel unit 24 is projected on the screen 27.

【0039】次に、本実施の形態における特徴的な作用
について、図1および図12を参照して説明する。第1
レンズアレイ12には、光源11から出射されUV−I
Rカットフィルタ11Cを透過したほぼ平行な単一光束
が入射する。第1レンズアレイ12に入射した単一光束
は、各第1レンズ要素120によって小光束に分割され
て出射される。第1レンズアレイ12の各第1レンズ要
素120は正の屈折力を有しているため、各第1レンズ
要素120から出射された小光束は収束光となり、第2
レンズアレイ13の各第2レンズ要素130の主平面の
近傍に収束する。
Next, a characteristic operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First
The lens array 12 has a UV-I
A substantially parallel single light beam transmitted through the R-cut filter 11C enters. The single light beam incident on the first lens array 12 is split into small light beams by the first lens elements 120 and emitted. Since each first lens element 120 of the first lens array 12 has a positive refractive power, the small light beam emitted from each first lens element 120 becomes convergent light,
The light converges near the main plane of each second lens element 130 of the lens array 13.

【0040】図12に示したように、第2レンズアレイ
13の各第1レンズ要素130に入射した各小光束は、
第1集光レンズ15の各小領域150にそれぞれ入射す
る。第2レンズアレイ13の各レンズ要素130から出
射された小光束が、第1集光レンズ15の各小領域15
0にそれぞれ入射するようになっているため、段差15
5を小光束が通過すること殆ど無い。従って、段差15
5における光の散乱などに起因する集光能力の低下が防
止される。
As shown in FIG. 12, each small light beam incident on each first lens element 130 of the second lens array 13 is
The light is incident on each small area 150 of the first condenser lens 15. The small luminous flux emitted from each lens element 130 of the second lens array 13 is applied to each small area 15 of the first condenser lens 15.
0, so that the step 15
5 hardly passes a small light beam. Therefore, step 15
5 is prevented from deteriorating the light-collecting ability due to light scattering or the like.

【0041】第1集光レンズ15を透過した各小光束
は、第2集光レンズ23を透過したのち、液晶パネル部
24に入射する。第1レンズアレイ12の各レンズ要素
120と液晶パネル部24の被照射領域とは共役関係に
あるため、液晶パネル部24の被照射領域に重畳的に照
射され、液晶パネル部24の被照射領域における面内強
度分布は均一になる。
Each small light beam transmitted through the first condenser lens 15 passes through the second condenser lens 23 and then enters the liquid crystal panel section 24. Since each lens element 120 of the first lens array 12 and the illuminated area of the liquid crystal panel section 24 are in a conjugate relationship, the illuminated area of the liquid crystal panel section 24 is superimposedly illuminated, and the illuminated area of the liquid crystal panel section 24 is superimposed. , The in-plane intensity distribution becomes uniform.

【0042】以上説明したように、本実施の形態に係る
照明装置および投射型液晶表示装置1では、第1集光レ
ンズ15の入射面151の形状を、球面を複数の小領域
150に分割すると共に小領域150の少なくとも1つ
を出射面152に向けて移動させてなる形状としたの
で、第1集光レンズ15を光軸方向に小型化することが
できる。さらに、第2レンズアレイ13の各第2レンズ
要素130から出射された各小光束が各小領域150を
通過するようにし、小光束が段差155を通過しないよ
うにしたので、集光能力の低下を防止できる。すなわ
ち、集光能力を低下させることなく、第1集光レンズ1
5を小型化し、軽量化することができる。
As described above, in the illumination device and the projection type liquid crystal display device 1 according to the present embodiment, the shape of the incident surface 151 of the first condenser lens 15 divides a spherical surface into a plurality of small regions 150. In addition, since at least one of the small regions 150 is moved toward the emission surface 152, the size of the first condenser lens 15 can be reduced in the optical axis direction. Further, each small light beam emitted from each second lens element 130 of the second lens array 13 is allowed to pass through each small region 150, and the small light beam is prevented from passing through the step 155. Can be prevented. That is, the first condenser lens 1 can be used without lowering the condenser ability.
5 can be reduced in size and weight.

【0043】加えて、各小領域150ごとに、その曲面
の最適設計をすることも可能になることから、より集光
能力を向上することも可能になる。
In addition, since the curved surface can be optimally designed for each of the small regions 150, the light condensing ability can be further improved.

【0044】特に、第2レンズアレイ13から射出され
た各小光束が、第1集光レンズ15に対し、その複数の
小領域150の境界に跨らずに入射するようにしたの
で、集光能力の低下をより確実に防止できる。
In particular, since each small light beam emitted from the second lens array 13 is made to enter the first condenser lens 15 without straddling the boundaries of the plurality of small areas 150, the light is condensed. A decrease in performance can be prevented more reliably.

【0045】さらに、集光光学系の中で最も第2レンズ
アレイ13に近い位置にある第1集光レンズ15(すな
わち、集光光学系の中で最も大きいレンズ)を小型化す
るようにしたので、照明装置および投射型液晶表示装置
1の小型化に最も資することができる。
Further, the first condenser lens 15 located closest to the second lens array 13 in the condenser optical system (that is, the largest lens in the condenser optical system) is reduced in size. Therefore, it can contribute most to miniaturization of the illumination device and the projection type liquid crystal display device 1.

【0046】第1集光レンズ15における複数の小領域
150の配列が、第2レンズアレイ13における第2レ
ンズ要素130の配列に対応するようにしたので、各第
2レンズ要素130から出射された各小光束を、容易
に、複数の小領域150に導くことができる。
Since the arrangement of the plurality of small areas 150 in the first condenser lens 15 is made to correspond to the arrangement of the second lens elements 130 in the second lens array 13, light is emitted from each second lens element 130. Each small light beam can be easily guided to a plurality of small regions 150.

【0047】以上、上記実施の形態を挙げて本発明を説
明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種
々の変形実施が可能である。例えば、第1集光レンズ1
5の入射側の面151を複数の小領域150に分割する
代わりに、出射側の面152を複数の小領域に分割して
もよい。
As described above, the present invention has been described with reference to the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, the first condenser lens 1
Instead of dividing the entrance-side surface 151 of FIG. 5 into a plurality of small regions 150, the exit-side surface 152 may be divided into a plurality of small regions.

【0048】さらに、上述した実施の形態では、第1集
光レンズ15の各小領域150の入射面を球面とした
が、この各小領域150の入射面は非球面であってもよ
い。
Further, in the above-described embodiment, the entrance surface of each small region 150 of the first condenser lens 15 is spherical, but the entrance surface of each small region 150 may be aspheric.

【0049】また、上述した実施の形態では、第1集光
レンズ15と第2集光レンズ23とによって集光光学系
を構成しているが、3枚以上あるいは1枚のレンズで集
光光学系を構成してもよい。3枚以上のレンズで集光光
学系を構成した場合には、最も第2レンズアレイ13の
近傍に配置されたレンズを複数の小領域に分割すること
が好ましい。レンズを小型化する効果が大きいからであ
る。
In the above-described embodiment, the first condenser lens 15 and the second condenser lens 23 constitute a condenser optical system. However, three or more or one lens constitutes a condenser optical system. A system may be configured. When the condensing optical system is constituted by three or more lenses, it is preferable to divide the lens arranged closest to the second lens array 13 into a plurality of small areas. This is because the effect of reducing the size of the lens is great.

【0050】また、光源11において、放物面鏡11B
の代わりに楕円鏡を用いてもよく、発光体11Aの代わ
りにLED(Laser Emitting Diode)を用いてもよい。
In the light source 11, the parabolic mirror 11B
May be replaced by an elliptical mirror, and an LED (Laser Emitting Diode) may be used instead of the light emitter 11A.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項4のいずれか1項に記載の照明装置または請求項5
に記載の投射型液晶表示装置によれば、集光レンズの入
射面および出射面の少なくとも一方の形状を、連続した
曲面を複数の小領域に分割すると共に小領域の少なくと
も1つを入射面と出射面との間隔が狭くなる方向に移動
させてなる形状としたので、集光レンズを光軸方向に小
型化し、また軽量化することができる。さらに、第2レ
ンズアレイから出射された各小光束が集光レンズの各小
領域を通過するようにしたので、隣接する小領域の間に
段差が生じても、その段差を光が通過することが殆ど無
く、従って、集光レンズの集光能力を低下させることも
ない。すなわち、集光能力を低下させることなく、集光
レンズを小型化および軽量化することができる。
As described above, the lighting device according to any one of claims 1 to 4 or the lighting device according to claim 5
According to the projection type liquid crystal display device described in the above, at least one of the shape of the entrance surface and the exit surface of the condensing lens divides a continuous curved surface into a plurality of small regions and at least one of the small regions is defined as an entrance surface. Since the shape is such that the space between the light emitting surface and the light exit surface is narrowed, it is possible to reduce the size and weight of the condenser lens in the optical axis direction. Furthermore, since each small light beam emitted from the second lens array passes through each small area of the condenser lens, even if a step is generated between adjacent small areas, light can pass through the step. Therefore, there is almost no decrease in the light collecting ability of the light collecting lens. That is, it is possible to reduce the size and weight of the condenser lens without lowering the condenser ability.

【0052】特に、請求項2記載の照明装置によれば、
第2レンズアレイから射出された各小光束が、集光レン
ズに対し、その複数の小領域の境界に跨らずに入射する
ようにしたので、集光能力の低下をより確実に防止でき
る。
In particular, according to the lighting device of the second aspect,
Since each small light beam emitted from the second lens array is made to enter the condenser lens without straddling the boundaries of the plurality of small areas, it is possible to more reliably prevent a decrease in the condenser ability.

【0053】さらに、請求項4記載の照明装置によれ
ば、集光レンズを、集光光学系の中で最も第2レンズア
レイに近いレンズとしたので、照明装置の小型化におけ
る集光レンズの小型化の効果が最も大きい。
Further, according to the illumination device of the fourth aspect, the condensing lens is a lens closest to the second lens array in the condensing optical system. The effect of miniaturization is the greatest.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係る投射型液晶表示装
置の全体構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】第1レンズアレイの平面形状を表す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view illustrating a planar shape of a first lens array.

【図3】図2に示した第1レンズアレイの断面形状を表
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional shape of a first lens array illustrated in FIG.

【図4】第2レンズアレイの平面形状を表す平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view illustrating a planar shape of a second lens array.

【図5】図4に示した第2レンズアレイの断面形状を表
す断面図である。
5 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional shape of a second lens array illustrated in FIG.

【図6】第1集光レンズの平面形状を表す平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view illustrating a planar shape of a first condenser lens.

【図7】図6に示した第1集光レンズの断面形状を表す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional shape of the first condenser lens illustrated in FIG.

【図8】図1に示した投射型液晶表示装置における液晶
パネル部の概略構成を示す断面図である。
8 is a sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal panel in the projection type liquid crystal display device shown in FIG.

【図9】図1に示した投射型液晶表示装置における液晶
パネル部の概略構成を示す断面図である。
9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal panel unit in the projection type liquid crystal display device illustrated in FIG.

【図10】図3に示した液晶パネル部における液晶層に
電圧を印加しないときの液晶分子の配列状態を表す説明
図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an alignment state of liquid crystal molecules when a voltage is not applied to a liquid crystal layer in the liquid crystal panel unit illustrated in FIG.

【図11】図4に示した液晶層に対して電圧を印加した
ときの液晶分子の配列状態を表す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an alignment state of liquid crystal molecules when a voltage is applied to the liquid crystal layer shown in FIG.

【図12】本発明の一実施の形態における特徴的な作用
を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a characteristic operation in one embodiment of the present invention.

【図13】一般的な投射型液晶表示装置における液晶パ
ネル周辺部の構成例を表す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a liquid crystal panel peripheral portion in a general projection type liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3,5…光源像、10…光軸、11…光源、11C…U
V−IRカットフィルタ、12…第1レンズアレイ、1
20…第1レンズ要素、13…第2レンズアレイ、13
0…第2レンズ要素、15…第1集光レンズ、150…
小領域、155…段差、23…第2集光レンズ、24…
液晶パネル部、26…投射レンズ、27…スクリーン、
31…入射側偏光板、32…液晶表示素子。
3, 5: light source image, 10: optical axis, 11: light source, 11C: U
V-IR cut filter, 12 first lens array, 1
20: first lens element, 13: second lens array, 13
0 ... second lens element, 15 ... first condenser lens, 150 ...
Small area, 155 steps, 23 second condenser lens, 24
Liquid crystal panel, 26 ... Projection lens, 27 ... Screen,
31: incident side polarizing plate, 32: liquid crystal display element.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光束を出射する光源と、 前記光源から出射された光束を複数の小光束に分割して
それぞれ出射する複数の第1レンズ要素、を平面的に配
列してなる第1レンズアレイと、 前記第1レンズアレイの前記第1レンズ要素を経て入射
した小光束をそれぞれ出射する複数の第2レンズ要素、
を平面的に配列してなる第2レンズアレイと、 前記第2レンズアレイから出射された小光束が入射する
入射面と前記入射面から入射した小光束が出射される出
射面とを有すると共に、前記入射面または前記出射面の
少なくとも一方が、連続した1つの曲面を複数の小領域
に分割すると共に前記小領域の少なくとも1つを前記入
射面と前記出射面との間隔が狭くなる方向に移動させて
なる形状を有するように構成された集光レンズとを備
え、 前記集光レンズの前記小領域は、前記第2レンズアレイ
における前記複数の第2レンズ要素をそれぞれ通過した
小光束の少なくとも1つを通過させて集光させ得るよう
に配置されていることを特徴とする照明装置。
1. A first lens array in which a light source that emits a light beam and a plurality of first lens elements that split the light beam emitted from the light source into a plurality of small light beams and emit the light beams are planarly arranged. A plurality of second lens elements each of which emits a small light beam incident through the first lens element of the first lens array;
A second lens array in which the small light beams emitted from the second lens array are incident, and an emission surface from which the small light beams incident from the incident surface are emitted, At least one of the entrance surface and the exit surface divides one continuous curved surface into a plurality of small regions, and moves at least one of the small regions in a direction in which a distance between the entrance surface and the exit surface is reduced. And a condensing lens configured to have a shape formed by forming at least one of the small light beams that have passed through the plurality of second lens elements in the second lens array, respectively. An illumination device characterized by being arranged so as to be able to pass through and condense light.
【請求項2】 前記第2レンズアレイから射出された各
小光束は、前記集光レンズに対し、前記複数の小領域の
境界に跨らずに入射するようになっていることを特徴と
する請求項1記載の照明装置。
2. The method according to claim 1, wherein each of the small light beams emitted from the second lens array is incident on the condenser lens without straddling boundaries of the plurality of small regions. The lighting device according to claim 1.
【請求項3】 前記曲面は、球面または非球面であるこ
とを特徴とすることを特徴とする請求項1記載の照明装
置。
3. The lighting device according to claim 1, wherein the curved surface is a spherical surface or an aspherical surface.
【請求項4】 前記集光レンズは、前記第2レンズアレ
イから射出された小光束を集光させる集光光学系に属し
ており、 前記集光レンズは、少なくとも、前記集光光学系の中で
最も前記第2レンズアレイに近いレンズであることを特
徴とする請求項1記載の照明装置。
4. The condensing lens belongs to a condensing optical system that condenses a small light beam emitted from the second lens array, and the condensing lens is at least in the condensing optical system. The illumination device according to claim 1, wherein the lens is closest to the second lens array.
【請求項5】 液晶表示素子を用いて画像を形成する液
晶表示手段と、この液晶表示手段に光を照射する照明手
段と、液晶表示手段により形成された画像を所定の投射
面に投射する投射手段とを備えた投射型液晶表示装置で
あって、 前記照明手段は、 光束を出射する光源と、 前記光源から出射された光束を複数の小光束に分割して
それぞれ出射する複数の第1レンズ要素、を平面的に配
列してなる第1レンズアレイと、 前記第1レンズアレイの前記第1レンズ要素を経て入射
した小光束をそれぞれ出射する複数の第2レンズ要素、
を平面的に配列してなる第2レンズアレイと、 前記第2レンズアレイから出射された小光束が入射する
入射面と前記入射面から入射した小光束が出射される出
射面とを有すると共に、前記入射面または前記出射面の
少なくとも一方が、連続した1つの曲面を複数の小領域
に分割すると共に前記小領域の少なくとも1つを前記入
射面と前記出射面との間隔が狭くなる方向に移動させて
なる形状を有するように構成された集光レンズとを備
え、 前記集光レンズの前記小領域は、前記第2レンズアレイ
における前記複数の第2レンズ要素をそれぞれ通過した
小光束の少なくとも1つを通過させて集光させ得るよう
に配置されていることを特徴とする投射型液晶表示装
置。
5. A liquid crystal display means for forming an image using a liquid crystal display element, an illuminating means for irradiating the liquid crystal display means with light, and a projection for projecting an image formed by the liquid crystal display means on a predetermined projection surface. A light source that emits a light beam; and a plurality of first lenses that divide the light beam emitted from the light source into a plurality of small light beams and emit the light beams. A first lens array in which elements are arranged in a plane, and a plurality of second lens elements each of which emits a small light beam incident through the first lens element of the first lens array;
A second lens array in which the small light beams emitted from the second lens array are incident, and an emission surface from which the small light beams incident from the incident surface are emitted, At least one of the entrance surface and the exit surface divides one continuous curved surface into a plurality of small regions, and moves at least one of the small regions in a direction in which a distance between the entrance surface and the exit surface is reduced. And a condensing lens configured to have a shape formed by forming at least one of the small light beams that have passed through the plurality of second lens elements in the second lens array, respectively. A projection type liquid crystal display device, which is arranged so as to be able to pass through and collect light.
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JP2007003744A (en) * 2005-06-23 2007-01-11 Canon Inc Lens array optical system, projection optical unit and image projection device
JP2012008580A (en) * 2011-08-01 2012-01-12 Canon Inc Lens array optical system, projection optical unit, and image projection device

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