JP2007256680A - Projection image display device - Google Patents

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JP2007256680A
JP2007256680A JP2006081688A JP2006081688A JP2007256680A JP 2007256680 A JP2007256680 A JP 2007256680A JP 2006081688 A JP2006081688 A JP 2006081688A JP 2006081688 A JP2006081688 A JP 2006081688A JP 2007256680 A JP2007256680 A JP 2007256680A
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light
prism
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dmd
image display
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JP2006081688A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Shiina
浩 椎名
Original Assignee
Sharp Corp
シャープ株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection image display device that can converge light beams of respective colors on a DMD in a secure focus matching state, and has excellent use efficiency of the light beams and light projection light by disposing a light emitting element and a condenser lens so that their optical axes have a predetermined angle to an incident surface of a photoconductive member in consideration of color dispersion due to a difference in refractive index when the light beams of the respective colors are incident on a TIR prism. <P>SOLUTION: An LED 1G and condenser lenses 2G and 3G are disposed so that optical axes of the LED 1G and condenser lenses 2G and 3G are nearly orthogonal to the incident surface of a cross dichroic prism 4, and light emitted by the LED 1G is projected nearly vertically from a projection surface of the cross dichroic prism 4. Based upon them, optical paths of light beams emitted by the LEDs 1R and 1B are found, and the arrangement of the LEDs 1R and 1B and condenser lenses 2R and 3R, and 2B and 3B is set. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得、光の利用効率が良好であり、投射光が明るい投射型画像表示装置に関する。 The present invention, light of each color, in a state where the focus is reliably match, resulting focused on the DMD, the light utilization efficiency is good, the projected light is about bright projection type image display device.

従来、フロントプロジェクション方式として光源により生成した画像に係る変調光をスクリーンに投影してスクリーン上に画像表示を行うプロジェクタ(投射型画像表示装置)が存在する。 Conventionally, the modulated light according to the generated image by the light source as a front projection type and projected onto the screen projector for displaying an image on a screen (projection type image display device) is present. また、このような投射型画像表示装置の構成は、リアプロジェクションテレビに代表されるリアプロジェクション方式にも適用されている。 The configuration of such a projection type image display device is applied to a rear-projection system represented by a rear projection television. 投射型画像表示装置は光源としてランプを用いるものと、レーザ及びダイオード等の発光素子を用いるものがあり、一方、投影対象の元画像を生成する空間光変調素子(ライトバルブ)の種類で区別した場合、DMD(Digital Mirror Device:登録商標)を用いるものと、液晶表示パネルを用いたものとに分かれる。 The projection type image display device as a lamp is used as the light source, there are those using light emitting element such as a laser and diode, whereas, distinguished by the type of the spatial light modulator for generating the original image of the projection target (light valve) If, DMD: to that used (Digital Mirror Device registered trademark), divided into a one using a liquid crystal display panel.

図4は、光源に発光素子を用いると共にライトバルブに1枚のDMDを用いたDMD1枚方式の従来の投射型画像表示装置(DLP方式:Digital Light Projector)30の構成を示す概略図である。 Figure 4 is a conventional projection type image display apparatus DMD1 Hirakata type using a single DMD light valve with using the light emitting element to the light source (DLP method: Digital Light Projector) is a schematic diagram showing the structure of 30. この投射型画像表示装置においては、発光素子として発光ダイオード(LED)が用いられている。 In the projection type image display device, light emitting diodes (LED) are used as the light emitting element.
立方体状の導光体としてのクロスダイクロイックプリズム34の周囲三面には、赤(以下、Rと称す)色の光を発光するLED31R、緑(以下、Gと称す)色の光を発光するLED31G、及び青(以下、Bと称す)色の光を発光するLED31Bが配置されている。 The cross dichroic around three sides of the prism 34 as a cube-shaped lightguide, red (hereinafter referred to as R) color emitting light LED 31R, green (hereinafter referred to as G) emission colors of light LED 31G, and blue (hereinafter, referred to as B) LED 31B to emit colors of light are arranged. 各LED31R、31G及び31Bとクロスダイクロイックプリズム34との間には、集光レンズ32R及び33R、32G及び33G、32B及び33Bがそれぞれ配置されている。 Each LED 31R, between the 31G and 31B and the cross dichroic prism 34, a condenser lens 32R and 33R, 32G and 33G, 32B and 33B are arranged respectively. クロスダイクロイックプリズム34の出射側には、TIR(Total Internal Reflection:全反射)プリズム35、DMD36及び投射レンズ37が配置されている。 The exit side of the cross dichroic prism 34, TIR (Total Internal Reflection: total reflection) prism 35, DMD 36 and the projection lens 37 is disposed.

クロスダイクロイックプリズム34は、R光を反射する一方、G、B光を透過するダイクロイックミラー34R、及びB光を反射する一方、R、G光を透過するダイクロイックミラー34Bを対角線上に設けている。 The cross dichroic prism 34, while reflecting the R light, G, while reflecting dichroic mirror 34R that transmits B light and the B light, is provided R, the dichroic mirror 34B that transmits G light diagonally. なお、各ダイクロイックミラー34R、34Bは、クロスダイクロイックプリズム34を構成するプリズム部材を貼り合わせて一体的に形成されている。 Each dichroic mirror 34R, 34B are integrally formed by bonding a prism members constituting the cross dichroic prism 34.

LED31Rで発光し、集光レンズ32R及び33Rを通過したR光は、ダイクロイックミラー34Rで反射し、クロスダイクロイックプリズム34を出射してTIRプリズム35へ向かう。 It emits at LED 31R, R light having passed through the condenser lens 32R and 33R is reflected by the dichroic mirror 34R, toward TIR prism 35 emits cross dichroic prism 34. また、LED31Bで発光し、集光レンズ32B及び33Bを通過したB光は、ダイクロイックミラー34Bで反射し、クロスダイクロイックプリズム34を出射してTIRプリズム35へ向かう。 Also, emitted at LED 31B, B light passed through the condenser lens 32B and 33B is reflected by the dichroic mirror 34B, toward the TIR prism 35 emits cross dichroic prism 34. LED31Gで発光し、集光レンズ32G及び33Gを通過したG光は、光軸がダイクロイックミラー34Rと34Bとの交点を通る状態で、ダイクロイックミラー34R及び34Bを透過して、クロスダイクロイックプリズム34を出射し、TIRプリズム35へ向かう。 Emits at LED 31G, G light that has passed through the condenser lens 32G and 33G is a state in which the optical axis passes through the intersection of the dichroic mirrors 34R and 34B, and passes through the dichroic mirror 34R and 34B, the emission cross dichroic prism 34 and, towards the TIR prism 35. LED31R、LED31G及びLED31Bは、時分割駆動により順次点灯され、各色の光は、このダイクロイックプリズム34において、同一の光軸上に合成された上で、クロスダイクロイックプリズム34を出射する。 LED 31R, LED 31G and LED31B are sequentially turned on by time division driving, the light of each color, in the dichroic prism 34, on which are synthesized on the same optical axis, it emits a cross dichroic prism 34.

TIRプリズム35は、平面視が、図の如く一角が鋭角のプリズムである第1プリズム35aと、平面視が直角三角形である第2プリズム35bとを備える。 TIR prism 35 is a plan view, includes a first prism 35a corner as shown in FIG. Is an acute angle of the prism, a second prism 35b in plan view is a right triangle. 第1プリズム35aに入射した光は、第1プリズム35aを通過して、第2プリズム35bに入射し、第2プリズム35bを通過して、DMD36に入射する。 Light incident on the first prism 35a passes through the first prism 35a, enters the second prism 35b, passes through the second prism 35b, is incident on the DMD 36. DMD36に入射した光は、電気的にオン・オフされるDMD36のマイクロミラーの傾き角度に応じて変調され、第2プリズム35bに入射して、第2プリズム35bの反射面35cで反射して、投射レンズ37に入射する。 The light incident on the DMD36 is modulated in accordance with the tilt angle of the micromirror DMD36 electrically turned on and off, and enters the second prism 35b, reflected by the reflecting surface 35c of the second prism 35b, incident on the projection lens 37. R,G,B光が順次DMD36に入射されることにより、順次R,G,B画像の光が生成され、該光が第2プリズム35bの反射面35cで全反射し、投射レンズ37を介してスクリーンに投射されて、スクリーンにR、G、B画像が表示される。 R, G, by the B light is incident sequentially DMD 36, sequentially R, G, light of B picture is generated, the light is totally reflected by the reflection surface 35c of the second prism 35b, through a projection lens 37 is projected on the screen Te, R a screen, G, B images are displayed. スクリーン上に表示されたR,G,B画像は、各々が人間の色分解能以上の速さで切り換えられるため、錯覚的にカラー画像として視認される。 R, which is displayed on the screen, G, B image, since each is switched faster than human color resolution, is visually recognized illusion manner as a color image.

特許文献1には、クロスダイクロイックプリズムの3入射面にR、G及びBの各LEDから発光し、第1フライアイレンズ及び第2フライアイレンズを通した出射光を入射し、出射面からR、G及びBの合成照明光を出射し、第1フライアイレンズの各素子レンズの出射瞳の拡大像を、この素子に対応する第2フライアイレンズ、及び以後の照明レンズを通して、DMDパネルにやや大きめに結像する光学系を有し、DMDパネル上の画素のオン画素から反射した光のみが投射レンズを通過してスクリーンに結像する投射型画像表示装置の発明が開示されている。 Patent Document 1, emitted from the LED of R, G and B three incident surface of the cross dichroic prism, the outgoing light enters through a first fly-eye lens and the second fly-eye lens, the exit surface R emits the combined illumination light G and B, an enlarged image of the exit pupil of the respective element lenses of the first fly-eye lens, the second fly-eye lens corresponding to this element, and through subsequent illumination lens, the DMD panel an optical system for imaging in somewhat larger, the invention of the projection type image display device in which only light reflected from the oN pixels of the pixels on the DMD panel is formed on the screen through the projection lens is disclosed.

特許文献2には、LEDから発する光を半円形の開口部を有する放物面反射鏡により反射して略平行光束化し、2つの台形プリズムの底面同士が接合され接合面に半透鏡特性の薄膜が施されている六角形プリズムに略平行光束を入射させ、前記薄膜により2分割させて、プリズム出射後の光束が円形断面の照明光となり、インテグレータ系のフライアイレンズに導かれるように構成された光源装置を有する投射型画像表示装置の発明が開示されている。 Patent Document 2, the light emitted from the LED is reflected by a parabolic reflector having a semi-circular opening substantially collimated, the two bottom ends of the trapezoidal prism is joined semitransparent mirror characteristics to the bonding surface film is incident substantially parallel light beam in a hexagonal prism is applied, said by 2 divided by a thin film, the light beam after the prism exit becomes illumination light having a circular cross section, is configured to be guided to the fly-eye lens of the integrator system invention of the projection type image display device is disclosed having a light source device.

特許文献3には、複数のR色LEDの中にY色LEDが少なくとも1つ混在するR色光源ユニットと、複数のG色LEDからなるG色光源ユニットと、複数のB色LEDからなるB色光源ユニットとをクロスダイクロイックプリズムの3面と対向させてそれぞれ配置し、G色の発光時にY色LEDを同時に発光させ、両者から発せられた光の合成光がG色光としてライトバルブに照射されるように構成された投射型画像表示装置の発明が開示されている。 Patent Document 3, Y-color LED in the plurality of R color LED is composed of at least one and R-color light source unit that has a mixed and G-color light source unit comprising a plurality of G color LED, a plurality of B-color LED B each arranged a color light source unit is three surfaces facing the cross dichroic prism, simultaneously emitted the Y color LED during light emission of G color, combined light of the light emitted by both is irradiated to the light valve as a G color light invention of the projection type image display apparatus configured so that there is disclosed.
特開2003−186110号公報 JP 2003-186110 JP 特開2004−53949号公報 JP 2004-53949 JP 特開2005−189277号公報 JP 2005-189277 JP

図4及び特許文献1の投射型画像表示装置においては、クロスダイクロイックプリズムの3入射面から入射した各色の光を同一の光軸上に合成してクロスダイクロイックプリズムを出射させているが、各色の光はTIRプリズムに入射して、屈折率の差に基づき色分散し、DMDに集光されたときに、互いに焦点がずれるという問題があった。 In the projection type image display device of FIG. 4 and Patent Document 1, although is emitted cross dichroic prism by combining light of each color entering from 3 incident surface of the cross dichroic prism on the same optical axis, of the respective colors light is incident on the TIR prism, and on the basis of chromatic dispersion on the difference in refractive index, when it is focused on the DMD, there is a problem that together focus shifts. そして、同一の光軸上に合成するために、LED、集光レンズ、クロスダイクロイックプリズム、TIRプリズム及びDMDの配置の調整は煩雑であるという問題があった。 Then, in order to synthesize the same optical axis, there LED, a condenser lens, a cross dichroic prism, a problem that adjustment of the arrangement of the TIR prisms and DMD is complicated.

図5は、図4の投射型画像表示装置30の一部拡大図である。 Figure 5 is a partially enlarged view of the projection type image display device 30 in FIG. 4.
図5に示されているように、TIRプリズム35の入射側で各色の光軸が一致していても、TIRプリズム35を通過するときに各色が色分散し、DMD36に、各色で光軸がずれた状態で入射している。 As shown in Figure 5, even if the colors of the optical axis at the incident side of TIR prism 35 do not match, the colors are chromatic dispersion as it passes through the TIR prism 35, the DMD 36, the optical axis for each color is incident in a state shifted.

図6は、DMDの表示エリアAと各色の集光エリアとを示した模式図であり、(a)は表示エリアAとR色の集光エリアRとを示した図、(b)は表示エリアAとG色の集光エリアGとを示した図、(c)は表示エリアAとB色の集光エリアBとを示した図である。 Figure 6 is a schematic diagram showing a display area A and the condenser area of ​​each color of DMD, (a) is a diagram showing a condensing area R of display area A and R color, (b) is displayed It shows a condensing area G of the area a and G color is a diagram showing a (c) a condenser area B of the display area a and B colors.
図6より、G色は表示エリアAと集光エリアGとの中心が一致しているが、R色及びB色は表示エリアAと集光エリアとの中心がずれていることが分かる。 From FIG. 6, but the G color is consistent the center of the display area A and the condenser area G, R and B colors is seen to shift the center of the display area A and the condenser area. 従って、集光エリア(照明エリア)を予め大きく設定しておく必要があり、その結果、暗くなるという問題があった。 Therefore, it is necessary to previously set large light collecting area (illumination area), as a result, there is a problem that dark.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、各色の光がTIRプリズムに入射したときの屈折率の差による色分散を考慮し、発光素子及び集光レンズの光軸が導光体の入射面に対して所定角度を有する状態で配置することにより、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得、DMDの表示エリアと各色の光の集光エリアの中心とが一致して、集光エリアを小さくすることが出来、光の利用効率が良好であり、投射光が明るい投射型画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, considering chromatic dispersion due to the difference in refractive index when the light of each color is incident on the TIR prism, the optical axis of the light-emitting element and a condenser lens the light guide condensing area by placing in a state of having a predetermined angle with respect to the incident surface, the light of each color, in a state where the focus is reliably match, is focused on the DMD obtained, the display area and the color of light of DMD and the center of the same, it is possible to reduce the light collection area, the light utilization efficiency is good, and it is an object of projection light to provide a bright projection image display device.

さらに、本発明は、クロスダイクロイックプリズム又はフィリップスプリズムを用いることにより、光の利用効率がさらに良好である投射型画像表示装置を提供することを目的とする。 Furthermore, the present invention uses a cross dichroic prism or Philips prism, and an object thereof is to provide a use efficiency of light is better projection type image display device.

本発明に係る投射型画像表示装置は、少なくとも2以上の異なる色の光を各別に発する発光素子と、各発光素子が発する光を入射し、該光が全反射又は通過して出射する導光体と、内部に反射面を有するTIRプリズムと、画像情報に基づき入射光をオン状態とオフ状態とに切り替えて反射させるマイクロミラーを有するDMDと、該DMDが反射した光を被投射体へ投射する投射レンズとを備え、前記TIRプリズムは前記導光体から入射された光を前記DMDに集光させ、該DMDが反射した光を前記反射面により前記投射レンズへ反射させる投射型画像表示装置において、各発光素子及び集光レンズが、該発光素子及び集光レンズの光軸が前記導光体の入射面に対して所定角度を有する状態で配置され、各発光素子が発し、集光レンズ Projection image display apparatus according to the present invention, a light emitting element which emits at least two different colors of light to each other, the light enters each light-emitting element emits light guide which light is emitted to the total reflection or passage and body, and a TIR prism having an internal reflective surface, a DMD having a micromirror for reflecting switching the incident light based on image information between an oN state and an oFF state, projects light the DMD is reflected to the projection member to a projection lens, wherein the TIR prism condenses the light incident from the light guide to the DMD, the DMD is reflected the projection type image display device for reflecting the projection lens the light by the reflecting surface in each light emitting element and the condensing lens is arranged in a state having a predetermined angle optical axis of the light emitting element and the condensing lens with respect to the incident surface of the light guide, each light emitting element emits a condenser lens 通った光が各別の光路で導光体及びTIRプリズムを通り、DMDにおける焦点で集光されるように構成されていることを特徴とする。 Through the light guide and the TIR prism through the light at the different optical path, characterized in that it is configured to be focused at the focal point in the DMD.

本発明においては、各色の光が前記TIRプリズムに入射したときの屈折率の差による色分散を考慮し、焦点側から光路を求めて、発光素子、集光レンズ及び導光体を配置するので、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得る。 In the present invention, considering chromatic dispersion due to the difference in refractive index when the light of each color is incident on the TIR prism, seeking the optical path from the focal side, the light-emitting element, since arranging the condenser lens and the light guide the light of each color, in a state where the focus is reliably match, may be focused on the DMD. 従って、DMDの表示エリアと各色の光の集光エリアとの中心が、色毎にずれることなく一致するので、集光エリアを表示エリアと略同じ大きさにすることが出来、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。 Accordingly, the center of the display area and the condensing area of ​​each color of light of the DMD is because matching without deviating for each color, can be substantially the same size as the display area of ​​the condensing area, the light utilization efficiency of the becomes favorable, the projection light becomes brighter.

本発明に係る投射型画像表示装置は、一の発光素子及び集光レンズが、該発光素子及び集光レンズの光軸が前記導光体の入射面に略直交し、該発光素子が発する光が前記導光体の出射面から略垂直に出射するように配置されていることを特徴とする。 Projection image display apparatus according to the present invention, the light one light emitting element and the condenser lens, the optical axis of the light emitting element and the condenser lens is substantially perpendicular to the incident surface of the light guide, the light emitting element emits There, characterized in that it is arranged so as to emit substantially perpendicularly from the exit surface of the light guide.

本発明においては、まず、一の発光素子及び集光レンズを配置し、これを基準に他の発光素子が発する光の光路を求め、該発光素子及び集光レンズの配置を決定することが出来るので、バランス良く配置が決まり、配置の調整も容易にすることが出来る。 In the present invention, firstly, to place the one light emitting element and the condenser lens, which determine the optical path of the light emitted by the other light emitting elements as a reference, it is possible to determine the arrangement of the light emitting element and the condenser lens so good balance determined arrangement, adjustment can be facilitated placement.

本発明に係る投射型画像表示装置は、各発光素子が発する光の色はそれぞれ赤、緑及び青であり、前記一の発光素子は、緑色の光を発する発光素子であることを特徴とする。 Projection image display apparatus according to the present invention, the color of the light each light emitting element emits are each red, green and blue, said one light emitting element is characterized by a light emitting element which emits green light .

TIRプリズムにおいて、赤、緑及び青の順に光軸の角度がずれるが、本発明においては、まず、緑色の光の光路を求めて該光を発する発光素子及び集光レンズの配置を決めるので、赤色及び青色の光の光路がバランス良く決まって、赤色及び青色の光を発する発光素子並びに集光レンズの配置が決まり、配置の調整も容易にすることが出来る。 In TIR prism, red, but shifted the angle of the optical axis in the order of green and blue, in the present invention, firstly, since determining the arrangement of the light-emitting element and the condensing lens emits light seeking the optical path of the green light, optical path of the red and blue light is determined good balance, determines the arrangement of the light emitting element and the condenser lens emit red and blue light, adjustment can be facilitated placement.

本発明に係る投射型画像表示装置は、前記導光体は、クロスダイクロイックプリズムであることを特徴とする。 Projection image display apparatus according to the present invention, the light guide is characterized by a cross dichroic prism.

本発明においては、各発光素子から入射する光の光路を短く、光線の広がりを小さくすることが出来るので、光の利用効率がさらに良好である。 In the present invention, an optical path of light incident from the light emitting element reduced, it is possible to reduce the spread of the light beam, the light use efficiency is further improved.

本発明に係る投射型画像表示装置は、前記導光体は、フィリップスプリズムであることを特徴とする。 Projection image display apparatus according to the present invention, the light guide body, characterized in that it is a Philips prism.

本発明においては、光の利用効率がさらに良好である。 In the present invention, the light utilization efficiency is further improved.

本発明によれば、各色の光がTIRプリズムに入射したときの屈折率の差による色分散を考慮して、発光素子、集光レンズ及び導光体を配置するので、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得る。 According to the present invention, in consideration of the color dispersion due to the difference in refractive index when the light of each color is incident on the TIR prism, the light emitting element, since arranging the condenser lens and the light guide, the light of each color, focus in a state that has been reliably match, it may be focused on the DMD. 従って、DMDの表示エリアと各色の光の集光エリアとの中心が、色毎にずれることなく一致するので、集光エリアを最小限にすることが出来、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。 Accordingly, the center of the display area and the condensing area of ​​each color of light of the DMD is, since the matching without deviating for each color, it is possible to minimize the light collection area, the light utilization efficiency is improved, the projected light becomes brighter. そして、光軸を合わせるための調整が不要であり、調整のための部材を削減することが出来るので、使用が簡便になり、装置がコンパクトになって安価になる。 Then, it is unnecessary to adjust for adjusting the optical axis, since member can be reduced for adjustment, use is simplified, the apparatus becomes cheaper it becomes compact.

本発明によれば、導光体としてクロスダイクロイックプリズムを用いるので、各発光素子から入射する光の光路を短く、光線の広がりを小さくすることが出来るので、光の利用効率がさらに良好である。 According to the present invention, since using a cross dichroic prism as the light guide, an optical path of light incident from the light emitting element reduced, it is possible to reduce the spread of the light beam, the light use efficiency is further improved.

本発明によれば、導光体としてフィリップスプリズムを用いるので、光の利用効率がさらに良好である。 According to the present invention, since using a Philips prism as the light guide, the light utilization efficiency is further improved.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。 It will be specifically described below based on the present invention with reference to the drawings showing embodiments thereof.
実施の形態1. The first embodiment.
図1は、本発明の実施の形態1に係る投射型画像表示装置の構成を示す概略図であり、図中、10が投射型画像表示装置である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a projection type image display apparatus according to a first embodiment of the present invention, in the figure, 10 is a projection type image display device.

投射型画像表示装置10は、光源の発光素子として、R色の光を発光するLED1R、G色の光を発光するLED1G、及びB色の光を発光するLED1Bを備える。 Projection type image display device 10 includes a light emitting element of the light source, LED 1R for emitting light of R color, LED 1G for emitting light of G color, and LED1B that emits light in the B color. LED1R、LED1G及びLED1Bは、平面視が立方体状であるクロスダイクロイックプリズム4の周囲三面に、それぞれ配置されている。 LED 1R, LED 1G and LED1B are plan view around three sides of the cross dichroic prism 4 is a cubic shape, and is disposed respectively. LED1R、LED1G及びLED1Bは面発光型であり、時分割駆動により順次点灯される。 LED 1R, LED 1G and LED1B is a surface emitting type, are sequentially turned on by time division driving.

LED1Rとクロスダイクロイックプリズム4の対向面との間には、集光レンズ2R及び3Rが配置されている。 Between the facing surfaces of LED1R and the cross dichroic prism 4, a condenser lens 2R and 3R are arranged. 同様に、LED1G,1Bとクロスダイクロイックプリズム4の各対向面との間には、集光レンズ2G,2B及び3G,3Bがそれぞれ配置されている。 Similarly, LED 1G, between each opposing surface of 1B and the cross dichroic prism 4, a condenser lens 2G, 2B and 3G, 3B are respectively arranged. クロスダイクロイックプリズム4の出射側には、TIRプリズム5、DMD6及び投射レンズ7が配置されている。 The emission side of the cross dichroic prism 4, TIR prism 5, DMD 6 and the projection lens 7 is disposed.

クロスダイクロイックプリズム4は、4つの直角プリズムを接合したものであり、この接合面に、R光を反射させ、G、B光を透過させるダイクロイックミラー4R、及びB光を反射させ、R、G光を透過させるダイクロイックミラー4Bが対角線上に設けられている。 The cross dichroic prism 4 is obtained by joining four rectangular prisms, in this joining surface, reflects the R light and reflects G, dichroic mirrors 4R which transmits B light and the B light, R, G light the dichroic mirror 4B which transmits is provided diagonally to.

LED1Rで発光し、集光レンズ2R及び3Rにより集光されて、クロスダイクロイックプリズム4に入射したR光は、ダイクロイックミラー4Rで反射し、クロスダイクロイックプリズム4を出射してTIRプリズム5へ向かう。 Emits at LED 1R, is condensed by the condenser lens 2R and 3R, R light entering the cross dichroic prism 4 is reflected by the dichroic mirror 4R, toward the TIR prism 5 to emit the cross dichroic prism 4. また、LED1Bで発光し、集光レンズ2B及び3Bにより集光されて、クロスダイクロイックプリズム4に入射したB光は、ダイクロイックミラー4Bで反射し、クロスダイクロイックプリズム4を出射してTIRプリズム5へ向かう。 Also, emitted at LED 1B, it is condensed by the condenser lens 2B and 3B, B light entering the cross dichroic prism 4 is reflected by the dichroic mirror 4B, toward the TIR prism 5 to emit the cross dichroic prism 4 . LED1Gで発光し、集光レンズ2G及び3Gにより集光されて、クロスダイクロイックプリズム4に入射したG光は、光軸がダイクロイックミラー4Rと4Bとの交点を通る状態で、ダイクロイックミラー4R及び4Bを透過して、クロスダイクロイックプリズム4を出射し、TIRプリズム5へ向かう。 Emits at LED 1G, is condensed by the condenser lens 2G and 3G, G light entering the cross dichroic prism 4 in a state in which the optical axis passes through the intersection of the dichroic mirrors 4R and 4B, the dichroic mirrors 4R and 4B transmitted to, it emits cross dichroic prism 4, toward the TIR prism 5.

TIRプリズム5は、平面視が、図の如く一角が鋭角のプリズムである第1プリズム5aと、平面視が直角三角形である第2プリズム5bとを備える。 TIR prism 5 is a plan view comprises a first prism 5a corner as shown in FIG. Is an acute angle of the prism, a second prism 5b in plan view is a right triangle. 第1プリズム5aに入射した光は、第1プリズム5aを通過して、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bを通過して、DMD6に入射する。 Light incident on the first prism 5a passes through the first prism 5a, enters the second prism 5b, passes through the second prism 5b, and enters the DMD 6. DMD6に入射した光は、電気的にオン・オフされるDMD6のマイクロミラーの傾き角度に応じて変調され、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bの反射面5cで全反射して、投射レンズ7に入射する。 The light incident on DMD6 is modulated in accordance with the tilt angle of DMD6 micromirrors that are electrically turned on and off, enters the second prism 5b, is totally reflected by the reflection surface 5c of the second prism 5b, incident on the projection lens 7.

クロスダイクロイックプリズム4からR,G,B光が順次DMD6に入射されることにより、順次R,G,B画像の光が生成され、反射されてTIRプリズム5の第2プリズム5bに入射し、反射面5cで全反射し、投射レンズ7を介してスクリーンに投射されて、スクリーンにR、G、B画像が表示される。 R from the cross dichroic prism 4, G, by the B light is incident sequentially DMD 6, sequentially R, G, B light image is generated and reflected it enters the second prism 5b of TIR prism 5, the reflection totally reflected by the surface 5c, is projected on a screen through a projection lens 7, R, G, and B image is displayed on the screen. スクリーン上に表示されたR,G,B画像は、各々が人間の色分解能以上の速さで切り換えられるため、錯覚的にカラー画像として視認される。 R, which is displayed on the screen, G, B image, since each is switched faster than human color resolution, is visually recognized illusion manner as a color image.

本実施形態においては、LED1Gから発光され、集光レンズ2G及び3Gを経由して、クロスダイクロイックプリズム4に入射したG光が、クロスダイクロイックプリズム4の出射面から該出射面に垂直に出射し、さらにTIRプリズム5に入射し、屈折してTIRプリズム5を出射して、DMD6の所定位置に焦点を合わせて集光されるように、TIRプリズム5及びDMD6に対し、LED1G、集光レンズ2G及び3G、並びにクロスダイクロイックプリズム4が配置されている。 In the present embodiment, the light emission from the LED 1G, via the condenser lens 2G and 3G, light G which enters the cross dichroic prism 4, emitted perpendicular to the exit face from the emission surface of the cross dichroic prism 4, Furthermore enters the TIR prism 5, and emits a TIR prism 5 refracted, as condensed focused on a predetermined position of the DMD 6, with respect to the TIR prism 5 and DMD 6, LED 1G, a condenser lens 2G and 3G, as well as the cross dichroic prism 4 are disposed. LED1Gは、その平面がクロスダイクロイックプリズム4の入射面と略平行になるように、すなわちLED1G、集光レンズ2G及び3Gの光軸が前記入射面に略直交するように配置されている。 LED 1G, the plane to be substantially parallel to the incident surface of the cross dichroic prism 4, i.e. LED 1G, the optical axis of the condenser lens 2G and 3G are arranged so as to be substantially perpendicular to the incident surface.

上述したように、クロスダイクロイックプリズム4の配置が決まるので、DMD6における焦点から逆向きに、TIRプリズム5及びクロスダイクロイックプリズム4におけるR光の屈折率を考慮してR光の光路を求めることで、R光のクロスダイクロイックプリズム4の入射面に対する入射角度、すなわちLED1R、集光レンズ2R及び3Rの光軸の前記入射面に対する角度が決まり、LED1R、集光レンズ2R及び3Rの配置が決まる。 As described above, since the arrangement of the cross-dichroic prism 4 is determined, the focal point in the opposite direction in the DMD 6, by obtaining the optical path of the R light by considering the refractive index of the R light in the TIR prism 5 and the cross dichroic prism 4, incidence angle to the incident surface of the cross dichroic prism 4 of the R light, ie LED 1R, determines the angle relative to the incident surface of the optical axis of the condenser lens 2R and 3R, LED 1R, the arrangement of the condenser lens 2R and 3R determined. 同様にして、LED1B、集光レンズ2B及び3Rの配置が決まる。 Similarly, LED 1B, the arrangement of the condenser lens 2B and 3R determined.

上述の各色の光路に基づくLED1G等の配置の決定は、コンピュータシミュレーション又は作図等により行われる。 Determination of placement of LED1G or the like based on the optical path of each color described above are performed by a computer simulation or drawing and the like.
本実施形態においては、上述したように、各部材を配置しているので、R光、G光及びB光のDMD6における焦点が一致した状態で、各色の光がDMD6で集光される。 In the present embodiment, as described above, since the arrangement of each member, R light, in a state where the focus is matched in DMD 6 of G light and B light, the light of the respective colors are condensed by DMD 6.

図2は、DMDの表示エリアAと各色の集光エリアとを示した模式図であり、(a)は表示エリアAとR色の集光エリアRとを示した図、(b)は表示エリアAとG色の集光エリアGとを示した図、(c)は表示エリアAとB色の集光エリアBとを示した図である。 Figure 2 is a schematic diagram showing a display area A and the condenser area of ​​each color of DMD, (a) is a diagram showing a condensing area R of display area A and R color, (b) is displayed It shows a condensing area G of the area a and G color is a diagram showing a (c) a condenser area B of the display area a and B colors.
図2より、DMD6の表示エリアAと各色の光の集光エリアとの中心が、色毎にずれることなく一致していることが分かる。 From FIG. 2, the center of the display area A and the condenser area of ​​each color of light DMD6 It can be seen that match without deviating in each color. 従って、集光エリアを最小限にすることが出来、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。 Therefore, it is possible to minimize the light collection area, the light utilization efficiency is improved, the projection light becomes brighter.
そして、光軸を合わせるための調整が不要であり、調整のための部材を削減することが出来るので、使用が簡便になり、装置がコンパクトになって安価になる。 Then, it is unnecessary to adjust for adjusting the optical axis, since member can be reduced for adjustment, use is simplified, the apparatus becomes cheaper it becomes compact.

実施の形態2. The second embodiment.
図3は、本発明の実施の形態2に係る投射型画像表示装置20の構成を示す概略図である。 Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of a projection type image display device 20 according to the second embodiment of the present invention. 図中、図1と同一部分は同一符号を付してある。 In the figure, FIG. 1, the same parts are given the same reference numerals.
投射型画像表示装置20は、導光体として、投射型画像表示装置10のクロスダイクロイックプリズム4ではなく、フィリップスプリズム14を備える。 Projection type image display device 20 includes, as the light guide, instead of the cross dichroic prism 4 of the projection type image display device 10 includes a Philips prism 14.

フィリップスプリズム14は、平面視が三角形である第1プリズム14a,第2プリズム14bと、平面視が台形状である第3プリズム14cとを備える。 Philips prism 14 includes a first prism 14a in plan view is a triangle, and the second prism 14b, and a third prism 14c is a plan view trapezoidal. 第1プリズム14aのLED1Rと対向する面の内側には、第1ダイクロイック膜14dが形成されており、第2プリズム14bのLED1Gと対向する面の内側には、第2ダイクロイック膜14eが形成されている。 Inside the LED1R surface opposed to the first prism 14a, and the first dichroic film 14d is formed on the inside of LED1G and opposing surfaces of the second prism 14b, the second dichroic film 14e is formed there. 第1ダイクロイック膜14dは、R光を反射させ、G光及びB光を透過させる。 The first dichroic film 14d is reflects the R light and transmits G light and B light. 第2ダイクロイック膜14eは、B光を反射させ、R光及びG光を透過させる。 The second dichroic film 14e is a B light is reflected, and transmits the R light and G light.
第1プリズム14a及び第2プリズム14bは、第1プリズム14aの第1ダイクロイック膜14dが形成された面と、第2プリズム14bの斜辺に対応する面とが所定間隔を隔てて対向するように配置されている。 The first prism 14a and the second prism 14b is arranged such that the first surface of the dichroic film 14d is formed of the first prism 14a, a surface corresponding to the hypotenuse of the second prism 14b are opposed at a predetermined distance It is. また、第2プリズム14bの第2ダイクロイック膜14eが形成された面の外側と第3プリズム14cの出射面とは、接合されている。 Further, the outer side of the second surface of the dichroic film 14e is formed of the second prism 14b and the exit surface of the third prism 14c, it is joined.

LED1Rが発したR光は、第1プリズム14aに入射し、第1プリズム14aの斜辺に対応する面で反射し、さらに第1ダイクロイック膜14dで反射して、第1プリズム14aを出射する。 The R light LED1R uttered is incident on the first prism 14a, reflected by a surface corresponding to the hypotenuse of the first prism 14a, further reflected by the first dichroic film 14d, it emits a first prism 14a.
LED1Bが発したB光は、第2プリズム14bに入射し、第2プリズム14bの斜辺に対応する面で全反射し、さらに第2ダイクロイック膜14eで反射して、第2プリズム14bを出射し、第1プリズム14aの第1ダイクロイック膜14dを透過して、第1プリズム14aを通過する。 LED1B uttered B light is incident on the second prism 14b, the second totally reflected by a surface corresponding to the hypotenuse of the prism 14b, and further reflected by the second dichroic film 14e, and emits the second prism 14b, transmitted through the first dichroic film 14d of the first prism 14a, it passes through the first prism 14a.
LED1Gが発したG光は、第3プリズム14cに入射して第3プリズム14cを通過し、第2ダイクロイック膜14eを透過して第2プリズム14bを通過し、第1ダイクロイック膜14dを通過して、第1プリズム14aを通過する。 G light LED1G uttered is incident on the third prism 14c through the third prism 14c, passes through the second prism 14b passes through the second dichroic film 14e, it passes through the first dichroic film 14d , it passes through the first prism 14a.

フィリップスプリズム14を出射して、TIRプリズム5の第1プリズム5aに入射した各色の光は、第1プリズム5aを通過して、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bを通過して、DMD6に入射する。 And emits the Philips prism 14, light of each color that has entered the first prism 5a of TIR prism 5 passes through the first prism 5a, enters the second prism 5b, it passes through the second prism 5b, incident on the DMD6. DMD6に入射した光は、電気的にオン・オフされるDMD6のマイクロミラーの傾き角度に応じて変調され、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bの反射面5cで全反射して、投射レンズ7に入射する。 The light incident on DMD6 is modulated in accordance with the tilt angle of DMD6 micromirrors that are electrically turned on and off, enters the second prism 5b, is totally reflected by the reflection surface 5c of the second prism 5b, incident on the projection lens 7.

フィリップスプリズム14にR,G,B光が順次DMD6に入射されることにより、順次R,G,B画像の光が生成され、該光が第2プリズム5bの反射面5cで全反射して、投射レンズ7を介してスクリーンに投射されて、スクリーンにR、G、B画像が表示される。 R Philips prism 14, G, by the B light is incident sequentially DMD 6, sequentially R, G, light of B picture is generated, the light is totally reflected by the reflection surface 5c of the second prism 5b, is projected on a screen through a projection lens 7, R, G, and B image is displayed on the screen.

本実施形態においては、LED1Gから発光され、集光レンズ2G及び3Gを経由して、第3プリズム14cの入射面に入射したG光が、第1プリズム14aの出射面から該出射面に垂直に出射し、さらにTIRプリズム5に入射し、屈折してTIRプリズムを出射して、DMD6の所定位置に焦点を合わせて集光されるように、TIRプリズム5及びDMD6に対し、LED1G、集光レンズ2G及び3G、並びにフィリップスプリズム14が配置されている。 In the present embodiment, the light emission from the LED 1G, via the condenser lens 2G and 3G, G light incident on the incident surface of the third prism 14c is perpendicularly from the exit surface of the first prism 14a to the output surface the emitted, and further enters the TIR prism 5, and emits a TIR prism is refracted, as condensed focused on a predetermined position of the DMD 6, with respect to the TIR prism 5 and DMD 6, LED 1G, a condenser lens 2G and 3G, and Philips prism 14 is disposed. LED1Gは、その平面が前記入射面と略平行になるように、すなわちLED1G、集光レンズ2G及び3Gの光軸が前記入射面に略直交するように配置されている。 LED 1G, the plane as is substantially parallel to the incident surface, i.e. LED 1G, the optical axis of the condenser lens 2G and 3G are arranged so as to be substantially perpendicular to the incident surface.

上述したようにして、フィリップスプリズム14の配置が決まるので、DMD6における焦点から逆向きに、TIRプリズム5及びフィリップスプリズム14におけるR光の屈折率を考慮してR光の光路を求めることで、R光のフィリップスプリズム14の入射面に対する入射角度、すなわちLED1R、集光レンズ2R及び3Rの光軸の前記入射面に対する角度が決まり、LED1R、集光レンズ2R及び3Rの配置が決まる。 As described above, since the arrangement of the Philips prism 14 is determined, in the opposite direction from the focal point in the DMD 6, by obtaining the optical path of the R light by considering the refractive index of the R light in the TIR prism 5 and Philips prism 14, R angle of incidence with respect to the incident surface of the Philips prism 14 of the optical, i.e. LED 1R, determines the angle relative to the incident surface of the optical axis of the condenser lens 2R and 3R, LED 1R, the arrangement of the condenser lens 2R and 3R determined. 同様にして、LED1B、集光レンズ2B及び3Rの配置が決まる。 Similarly, LED 1B, the arrangement of the condenser lens 2B and 3R determined.

本実施形態においては、各色の光がTIRプリズム5に入射したときの屈折率の差による色分散を考慮して、LED1R,1G及び1B、集光レンズ2R,3R,2G,3G,2B及び3B、並びにフィリップスプリズム14を配置するので、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMD6に集光される。 In the present embodiment, in consideration of the color dispersion due to the difference in refractive index when the light of each color is incident on the TIR prism 5, LED 1R, 1G and 1B, a condenser lens 2R, 3R, 2G, 3G, 2B and 3B and so arranging the Philips prism 14, light of each color, in a state where the focus is reliably match, it is focused on the DMD 6. 従って、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。 Therefore, utilization efficiency of light is improved, the projection light becomes brighter.

前記実施形態1及び2においては、発光素子としてLEDを適用した場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、アイセーフ性を有するレーザ、レーザダイオード等の他の固体半導体素子を用いてもよい。 In the above embodiments 1 and 2, and not has been explained a case of applying the LED is not limited thereto as a light emitting device using a laser having an eye-safe property, the other solid semiconductor elements such as a laser diode it may be. また、LEDは面発光型に限定されず、砲弾型でもよい。 Moreover, LED is not limited to surface-emitting type, or a shell-type.
さらに、前記実施形態1及び2においては、導光体としてクロスダイクロイックプリズム4又はフィリップスプリズム14を適用した場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。 Further, in the embodiments 1 and 2 are not has been explained a case of applying the cross dichroic prism 4 or Philips prism 14 is not limited to this as light guide.

さらに、前記実施形態1及び2においては、G光の光路を基準にしてLED1G等の配置を決める場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、他の色の光の光路を基準にして配置を決めてもよい。 Further, in the embodiments 1 and 2 are not intended has been explained the case to determine the arrangement of LED1G etc. based on the optical path of the G light is not limited to this, based on the optical path of other color light it may be determined arranged so.
そして、発光素子は、R色、G色及びB色の光を発するものに限定されない。 Then, the light emitting element is not limited to emit R-color, G color and B color light.

本発明の実施の形態1に係る投射型画像表示装置の構成を示す概略図である。 The configuration of the projection type image display apparatus according to a first embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. DMDの表示エリアAと各色の集光エリアとを示した模式図であり、(a)は表示エリアAとR色の集光エリアRとを示した図、(b)は表示エリアAとG色の集光エリアGとを示した図、(c)は表示エリアAとB色の集光エリアBとを示した図である。 Is a schematic view showing a display area A and the condenser area of ​​each color of DMD, (a) is a diagram showing a condensing area R of display area A and R color, (b) the display area A and G shows the color of the light collection area G, it is a diagram showing a (c) a condenser area B of the display area a and B colors. 本発明の実施の形態2に係る投射型画像表示装置の構成を示す概略図である。 The configuration of the projection type image display apparatus according to a second embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 光源に発光素子を用いると共にライトバルブに1枚のDMDを用いたDMD1枚方式の従来の投射型画像表示装置の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing the configuration of a DMD1 Hirakata type of a conventional projection type image display device using a single DMD light valve with using the light emitting element to the light source. 図4の投射型画像表示装置の一部拡大図である。 It is a partially enlarged view of the projection type image display device of FIG. DMDの表示エリアAと各色の集光エリアとを示した模式図であり、(a)は表示エリアAとR色の集光エリアRとを示した図、(b)は表示エリアAとG色の集光エリアGとを示した図、(c)は表示エリアAとB色の集光エリアBとを示した図である。 Is a schematic view showing a display area A and the condenser area of ​​each color of DMD, (a) is a diagram showing a condensing area R of display area A and R color, (b) the display area A and G shows the color of the light collection area G, it is a diagram showing a (c) a condenser area B of the display area a and B colors.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10、20 投射型画像表示装置 1R、1G、1B LED 10,20 projection display 1R, 1G, 1B LED
2R、3R、2G、3G、2B、3B 集光レンズ 4 クロスダイクロイックプリズム 4R、4B ダイクロイックミラー 5 TIRプリズム 5a 第1プリズム 5b 第2プリズム 5c 反射面 6 DMD 2R, 3R, 2G, 3G, 2B, 3B condenser lens 4 cross dichroic prism 4R, 4B dichroic mirror 5 TIR prism 5a first prism 5b second prism 5c reflecting surface 6 DMD
7 投射レンズ 14 フィリップスプリズム 14a 第1プリズム 14b 第2プリズム 14c 第3プリズム 14d 第1ダイクロイック膜 14e 第2ダイクロイック膜 7 projection lens 14 Philips prism 14a first prism 14b second prism 14c third prism 14d first dichroic film 14e second dichroic film

Claims (5)

  1. 少なくとも2以上の異なる色の光を各別に発する発光素子と、各発光素子が発する光を集光する集光レンズと、各集光レンズから出射する光が入射し、該光が全反射又は通過して出射する導光体と、内部に反射面を有するTIRプリズムと、画像情報に基づき入射光をオン状態とオフ状態とに切り替えて反射させるマイクロミラーを有するDMDと、該DMDが反射した光を被投射体へ投射する投射レンズとを備え、前記TIRプリズムは前記導光体から入射された光を前記DMDに集光させ、該DMDが反射した光を前記反射面により前記投射レンズへ反射させる投射型画像表示装置において、 A light emitting element which emits at least two different colors of light to each other, a condenser lens for condensing the light each light emitting element emits the light is incident emitted from the condenser lens, the light is totally reflected or pass a DMD having a light guide which to exit, and TIR prism having an internal reflecting surface, a micromirror for reflecting switches the incident light to the oN state and an oFF state based on the image information, the light which the DMD is reflected and a projection lens for projecting the object to be projected body, reflected to the TIR prism condenses the light incident from the light guide to the DMD, the projection lens light the DMD is reflected by the reflecting surface in the projection type image display device for,
    各発光素子及び集光レンズが、該発光素子及び集光レンズの光軸が前記導光体の入射面に対して所定角度を有する状態で配置され、各発光素子が発し、集光レンズを通った光が各別の光路で導光体及びTIRプリズムを通り、DMDにおける焦点で集光されるように構成されていることを特徴とする投射型画像表示装置。 Each light-emitting element and the condenser lens is arranged in a state having a predetermined angle optical axis of the light emitting element and the condensing lens with respect to the incident surface of the light guide, each light emitting element emits, through the condenser lens through the light guide and the TIR prism light at each separate optical path has a projection type image display apparatus characterized by being configured to be condensed at the focal point in the DMD.
  2. 一の発光素子及び集光レンズが、該発光素子及び集光レンズの光軸が前記導光体の入射面に略直交し、該発光素子が発する光が前記導光体の出射面から略垂直に出射するように配置されている請求項1に記載の投射型画像表示装置。 One light emitting element and the condenser lens, the optical axis of the light emitting element and the condenser lens is substantially perpendicular to the incident surface of the light guide, substantially vertical light the light emitting element is emitted from the exit surface of the light guide projection type image display device according to claim 1 which is arranged to emit a.
  3. 各発光素子が発する光の色はそれぞれ赤、緑及び青であり、 The color of the light that each light-emitting element emits are each red, green and blue,
    前記一の発光素子は、緑色の光を発する発光素子である請求項2に記載の投射型画像表示装置。 The one of the light-emitting element, a projection type image display apparatus according to claim 2, wherein the light-emitting element which emits green light.
  4. 前記導光体は、クロスダイクロイックプリズムである請求項1乃至3のいずれか1つに記載の投射型画像表示装置。 The light guide body, a projection type image display apparatus according to any one of claims 1 to 3 is a cross dichroic prism.
  5. 前記導光体は、フィリップスプリズムである請求項1乃至3のいずれか1つに記載の投射型画像表示装置。 The light guide body, a projection type image display apparatus according to any one of claims 1 to 3 is a Philips prism.
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