JP2008014983A - Projection type display device and back projection type display device using the same - Google Patents

Projection type display device and back projection type display device using the same Download PDF

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JP2008014983A JP2006182950A JP2006182950A JP2008014983A JP 2008014983 A JP2008014983 A JP 2008014983A JP 2006182950 A JP2006182950 A JP 2006182950A JP 2006182950 A JP2006182950 A JP 2006182950A JP 2008014983 A JP2008014983 A JP 2008014983A
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田辺将行
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type display device achieving higher luminance and miniaturization when using a plurality of lamp parts. <P>SOLUTION: The second focus of the ellipsoidal reflector of the plurality of lamp parts formed of the ellipsoidal reflector and a light source arranged on the first focus of the ellipsoidal reflector is aligned with the focus of a parabolic reflector that is a light composing part. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数のランプ部を用いた投射型表示装置及び背面投射型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a projection display device and a rear projection display device using a plurality of lamp units.

下記特許文献1には、第1の光源と、出射光軸が第1の光源の出射光軸に直交するn個の他の光源と、第1の光源からの距離に対応して各他の光源から離れた位置で当該他の光源の出射光線を直角方向に全反射するn個のリフレクターと、第1の光源の出射光軸又は各リフレクターの反射光軸と各他の光源の出射光軸との交点に配置され、入射光の一部分を直角方向に反射するとともに入射光の他の一部分を透過させるΣn個のハーフミラーとを備えた構成が開示されている。   In the following Patent Document 1, a first light source, n other light sources whose emission optical axes are orthogonal to the emission optical axis of the first light source, and other distances corresponding to the distance from the first light source. N reflectors that totally reflect the outgoing light beams of the other light sources in a direction perpendicular to the light source at a position away from the light source, and the outgoing optical axis of the first light source or the reflected optical axis of each reflector and the outgoing optical axis of each other light source And a Σn number of half mirrors that reflect a part of the incident light in a right angle direction and transmit the other part of the incident light.

特開平6−208080号公報JP-A-6-208080

特許文献1では、複数の光源を用いた場合において、Σn個のハーフミラーを使用しているため、投射型表示装置全体が大型化する。また、上記構成により、第1の光源及び各他の光源から出射される光線をそれぞれ均等に分光して、輝度及び色度が等しい複数の出射光線を得るため、インテグレータをさらに含む構成については何ら考慮されていない。   In Patent Document 1, when a plurality of light sources are used, since the Σn half mirrors are used, the entire projection display device is enlarged. Further, with the above configuration, the light beams emitted from the first light source and each of the other light sources are equally dispersed to obtain a plurality of emitted light beams having the same luminance and chromaticity. Not considered.

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数個のランプ部を用いた場合の高輝度化、且つ小型化が可能な投射型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-described problems, and an object of the present invention is to provide a projection display device capable of achieving high brightness and downsizing when a plurality of lamp units are used. is there.

本発明の一面は、楕円面形状のリフレクタと楕円面形状のリフレクタの第1の焦点上に配置された光源とで形成された複数のランプ部の楕円面形状のリフレクタの第2の焦点と、光合成部である放物面形状のリフレクタの焦点とを一致させる。   One aspect of the present invention is a second focal point of an elliptical reflector of a plurality of lamp portions formed by an elliptical reflector and a light source disposed on the first focal point of the elliptical reflector; The focal point of the parabolic reflector, which is the photosynthesis unit, is matched.

高輝度かつ小型化が可能な投射型表示装置及び背面投射型表示装置を提供できる。   It is possible to provide a projection display device and a rear projection display device that can be reduced in size with high brightness.

以下、図面を用いて、実施例について説明する。なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一な符号を付して示し、一度説明したものについてはその説明を省略する。   Embodiments will be described below with reference to the drawings. In each figure, elements having common functions are denoted by the same reference numerals, and description of elements once described is omitted.

図1は、実施例1を示す投射型表示装置の概略図である。3Aは第1のランプ部であり、光源1Aと、楕円面形状のリフレクタ2Aとで形成され、光源1Aはリフレクタ2Aの第1の焦点位置に配置されている。3Bは第2のランプ部であり、同様に光源1B、楕円面形状のリフレクタ2Bから形成され、光源1Bはリフレクタ2Bの第1の焦点位置に配置されている。少なくとも、第1のランプ部と第2のランプ部とで形成されるユニットをランプユニットと云う。なお、分かりやすいように、光源は点、リフレクタは反射面のみを記している。4は放物面形状の反射面4Cをもつ光合成部、第1のレンズアレイ6と第2のレンズアレイ7の2つをレンズアレイ群としたインテグレータ67である。インテグレータ67には、ライトパイプを用いても良い。8は偏光変換素子、9は集光レンズ、10R,10Gはコンデンサレンズ、11R,11G,11Bは映像表示素子、201は第1のダイクロイックミラー、202は第2のダイクロイックミラー、203,204,205は全反射ミラー、206は第1リレーレンズ、207は第2リレーレンズ、208は第3リレーレンズ、209R,209G,209Bは入射側偏光板、210R,210G,210Bは出射側偏光板、211は色合成部であるダイクロイックプリズム、212は投射レンズである。ここで、記号Rは赤色、Gは緑色、Bは青色の要素を示すものとする。   FIG. 1 is a schematic view of a projection type display device showing Embodiment 1. As shown in FIG. Reference numeral 3A denotes a first lamp unit, which is formed by a light source 1A and an ellipsoidal reflector 2A, and the light source 1A is disposed at a first focal position of the reflector 2A. 3B is a 2nd lamp | ramp part, it is similarly formed from the light source 1B and the ellipsoidal reflector 2B, and the light source 1B is arrange | positioned in the 1st focus position of the reflector 2B. A unit formed by at least the first lamp unit and the second lamp unit is referred to as a lamp unit. For ease of understanding, the light source is indicated by a dot, and the reflector is indicated only by a reflecting surface. Reference numeral 4 denotes a photosynthesis unit having a parabolic reflecting surface 4C, and an integrator 67 having two lens arrays, the first lens array 6 and the second lens array 7. The integrator 67 may be a light pipe. 8 is a polarization conversion element, 9 is a condenser lens, 10R and 10G are condenser lenses, 11R, 11G and 11B are image display elements, 201 is a first dichroic mirror, 202 is a second dichroic mirror, 203, 204 and 205. Is a total reflection mirror, 206 is a first relay lens, 207 is a second relay lens, 208 is a third relay lens, 209R, 209G and 209B are incident side polarizing plates, 210R, 210G and 210B are outgoing side polarizing plates, and 211 is A dichroic prism 212 serving as a color composition unit is a projection lens. Here, the symbol R indicates a red element, G indicates a green element, and B indicates a blue element.

光源1A、1Bを出射した光は、それぞれリフレクタ2A、2Bで反射され、光合成部4に入射する。このとき、各リフレクタ2A,2Bの第2の焦点位置と光合成部4の反射面4Cの焦点位置(P)が一致するようにランプ部3A,3Bを配置している。この様に配置することにより、楕円面形状のリフレクタ2A,2Bの第1の焦点位置にある光源1A,1Bから出射した光は、該楕円面形状のリフレクタ2A,2Bで反射され、それぞれリフレクタ2A,2Bの第2の焦点Pにて集光した後、光合成部4の反射面4Cに入射する。その後、光合成部4の反射面4Cで反射した光は平行光とされ、合成部4光軸延長上にある第1のレンズアレイ6に入射する。すなわちランプ部3A,3Bを出射した光は光合成部4により合成され平行光となる。   The lights emitted from the light sources 1A and 1B are reflected by the reflectors 2A and 2B, respectively, and enter the light combining unit 4. At this time, the lamp units 3A and 3B are arranged so that the second focal positions of the reflectors 2A and 2B and the focal position (P) of the reflecting surface 4C of the light combining unit 4 coincide. By arranging in this way, light emitted from the light sources 1A and 1B at the first focal positions of the ellipsoidal reflectors 2A and 2B is reflected by the ellipsoidal reflectors 2A and 2B, respectively. , 2B and then incident on the reflecting surface 4C of the light combining unit 4. Thereafter, the light reflected by the reflecting surface 4C of the light combining unit 4 is converted into parallel light and is incident on the first lens array 6 on the optical axis extension of the combining unit 4. That is, the light emitted from the lamp units 3A and 3B is combined by the light combining unit 4 to become parallel light.

ランプ部3A,3Bの位置は、第2の焦点位置が光合成部4の焦点Pと一致し、かつ光合成部4からの光401を遮らない位置であれば、図に示すような平面配置以外でもよい。ここで、第1のレンズアレイ6に入射するまでを光源ユニット5とする。   The positions of the lamp units 3A and 3B may be other than the planar arrangement as shown in the figure as long as the second focal position coincides with the focal point P of the light combining unit 4 and does not block the light 401 from the light combining unit 4. Good. Here, the light source unit 5 is used until it enters the first lens array 6.

第1のレンズアレイ6に入射した光は、第1のレンズアレイ6に入射した光をマトリックス状に配設された複数のレンズセル63の光に分割して、光の照度を効率よく略均一化し、第2のレンズアレイ7と偏光変換素子8を通過するように導く。この時、偏光変換素子8で第2のレンズアレイ7から入射する光は所定の偏光に揃えられる。偏光変換素子8の出射光は集光レンズ9を透過後、光軸に対して45度傾斜して配置された第1の色分離部である第1のダイクロイックミラー201によってR光は反射され、G光、B光は透過する。R光は全反射ミラー203で反射した後、コンデンサレンズ10Rによって平行光とされ、入射側偏光板209Rによって不要偏光が除去(吸収)された上で、映像表示素子11Rに入射し、重畳結像する。   The light incident on the first lens array 6 divides the light incident on the first lens array 6 into light from a plurality of lens cells 63 arranged in a matrix, and the light illuminance is efficiently and substantially uniform. And is guided so as to pass through the second lens array 7 and the polarization conversion element 8. At this time, the light incident from the second lens array 7 by the polarization conversion element 8 is aligned with a predetermined polarization. The light emitted from the polarization conversion element 8 is transmitted through the condenser lens 9, and then the R light is reflected by the first dichroic mirror 201, which is a first color separation unit disposed at an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis. G light and B light are transmitted. The R light is reflected by the total reflection mirror 203 and then converted into parallel light by the condenser lens 10R. Unnecessary polarized light is removed (absorbed) by the incident-side polarizing plate 209R and then incident on the image display element 11R to be superimposed. To do.

一方、第1のダイクロイックミラー201を透過したB光とG光は、第2の色分離部である第2のダイクロイックミラー202に入射する。この第2のダイクロイックミラー202によりG光は反射し、入射側偏光板209Gによって不要偏光が除去(吸収)された上で、映像表示素子11Gに入射し、重畳結像する。   On the other hand, the B light and G light transmitted through the first dichroic mirror 201 are incident on the second dichroic mirror 202 which is the second color separation unit. The G light is reflected by the second dichroic mirror 202, and unnecessary polarized light is removed (absorbed) by the incident-side polarizing plate 209G, and then incident on the image display element 11G to form a superimposed image.

また、第2のダイクロイックミラー202を透過したB光は、第1リレーレンズ206を透過し、B光用全反射ミラー204によりその光路を90°折り曲げられて第2リレーレンズ207を透過後、B光用全反射ミラー205によりその光路を90°折り曲げられて、映像表示素子前に設けられている第3リレーレンズ208により平行光とされる。その後入射側偏光板209Bによって不要偏光が除去(吸収)された上で、透過型の映像表示素子11Bに入射し、重畳結像する。   Further, the B light transmitted through the second dichroic mirror 202 is transmitted through the first relay lens 206, and its optical path is bent by 90 ° by the B light total reflection mirror 204 and transmitted through the second relay lens 207. The optical path is bent by 90 ° by the light total reflection mirror 205, and parallel light is obtained by the third relay lens 208 provided in front of the image display element. Thereafter, unnecessary polarized light is removed (absorbed) by the incident-side polarizing plate 209B, and then incident on the transmissive image display element 11B to form a superimposed image.

映像表示素子11R,11G,11Bでは、駆動回路(図示せず)より印加される映像信号(図示せず)に応じて、映像表示素子11R,11G,11Bの各画素を形成する液晶セル毎にその偏光方向が変わり、最終的に出射側偏光板210R,210G,210Bの偏光方向と一致する方向になった光は出射側偏光板210R,210G,210Bを通過し出射され、ダイクロイックプリズム211に入射する。また、偏光方向と直交方向になった光は出射側偏光板210R,210G,210Bで吸収され、ダイクロイックプリズム211には入射しない。このようにして、外部より入力する映像信号に応じて光の濃淡に変える光強度変調が行われて、光学像である画像が形成される。   In the video display elements 11R, 11G, and 11B, each liquid crystal cell that forms each pixel of the video display elements 11R, 11G, and 11B according to a video signal (not shown) applied from a drive circuit (not shown). The polarization direction changes, and the light finally having a direction that coincides with the polarization direction of the output-side polarizing plates 210R, 210G, and 210B passes through the output-side polarizing plates 210R, 210G, and 210B and is emitted and enters the dichroic prism 211. To do. Further, the light orthogonal to the polarization direction is absorbed by the output side polarizing plates 210R, 210G, and 210B and does not enter the dichroic prism 211. In this way, light intensity modulation that changes the light intensity according to the video signal input from the outside is performed, and an image that is an optical image is formed.

ダイクロイックプリズム211では、R光,B光を反射し、G光を透過させて色合成し、投射レンズ212に出射する。そして、投射レンズ212はダイクロイックプリズム211で色合成された画像をスクリーン213に拡大して投射する。   The dichroic prism 211 reflects R light and B light, transmits G light, synthesizes colors, and emits them to the projection lens 212. The projection lens 212 enlarges and projects the image synthesized by the dichroic prism 211 on the screen 213.

図2は、インテグレータ67を入射方向から見た図である。図に示すようにインテグレータ67のレンズセル63(73)の横サイズ671、縦サイズ672は、光合成部4の有効領域401と同一もしくは少し大きくすればよいため、レンズセル63(73)の横サイズ671、縦サイズ672を同一にすることができる。従って、集光レンズ9を小さくでき、以降の光学部品等も小型化を図ることができ、投射型表示装置の小型化に有利である。   FIG. 2 is a diagram of the integrator 67 as seen from the incident direction. As shown in the figure, the horizontal size 671 and the vertical size 672 of the lens cell 63 (73) of the integrator 67 may be the same as or slightly larger than the effective area 401 of the photosynthesis unit 4, and therefore the horizontal size of the lens cell 63 (73). 671 and the vertical size 672 can be made the same. Therefore, the condensing lens 9 can be made small, and subsequent optical components and the like can be miniaturized, which is advantageous for miniaturization of the projection display device.

次に実施例2について説明する。図3は実施例2を示す光源ユニット5の概略図である。実施例2は、第1のレンズアレイ6以降は、実施例1と同じであるため省略する。   Next, Example 2 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram of the light source unit 5 showing the second embodiment. Example 2 is the same as Example 1 after the first lens array 6 and is omitted.

図3において、3Aは第1のランプ部であり、光源1A、楕円面形状のリフレクタ2Aから形成され、光源1Aはリフレクタ2Aの第1の焦点位置に配置されている。3Bは第2のランプ部であり、同様に光源1B、楕円面形状のリフレクタ2Bから形成され、光源1Bはリフレクタ2Bの第1の焦点位置に配置されている。3Cは第3のランプ部であり、光源1C、放物面形状のリフレクタ2Cから形成され、光源1Cはリフレクタ2Cの焦点位置に配置されている。なお、実施例1と同様に、分かりやすいように、光源は点、リフレクタは反射面のみを記している。   In FIG. 3, 3A is a 1st lamp | ramp part, and it is formed from the light source 1A and the ellipsoidal reflector 2A, and the light source 1A is arrange | positioned in the 1st focus position of the reflector 2A. 3B is a 2nd lamp | ramp part, it is similarly formed from the light source 1B and the ellipsoidal reflector 2B, and the light source 1B is arrange | positioned in the 1st focus position of the reflector 2B. 3C is a 3rd lamp part, and is formed from the light source 1C and the parabolic reflector 2C, and the light source 1C is arrange | positioned in the focus position of the reflector 2C. As in the first embodiment, for the sake of easy understanding, only the point is shown for the light source and only the reflecting surface is shown for the reflector.

図に示すように、リフレクタ2A、2Bの第2の焦点と光源1Cの位置を一致させ、かつリフレクタ2Cの光軸を第1のレンズアレイ6に垂直になるように配置している。ランプ部3A,3Bを出射した光は光源1Cの位置で集光した後、リフレクタ2Cにより反射し平行光となり第1のレンズアレイ6に入射する。また、光源1Cからの光もリフレクタ2Cにより平行光となって第1のレンズアレイ6に入射する。すなわち、リフレクタ2Cは上記実施例1の光合成部4Cと同じ作用をし、かつ光源1Cからの光を平行光として出射させるリフレクタの作用を兼ねたものである。   As shown in the figure, the second focal points of the reflectors 2A and 2B are aligned with the position of the light source 1C, and the optical axis of the reflector 2C is arranged to be perpendicular to the first lens array 6. The light emitted from the lamp units 3A and 3B is collected at the position of the light source 1C, and then reflected by the reflector 2C to become parallel light and enter the first lens array 6. Further, the light from the light source 1 </ b> C is also converted into parallel light by the reflector 2 </ b> C and enters the first lens array 6. That is, the reflector 2C has the same function as that of the light combining unit 4C of the first embodiment and also functions as a reflector that emits light from the light source 1C as parallel light.

以上述べたように、実施例2では、実施例1に比べ、容易に1個の光源を追加することが可能であり、更なる高輝度化に有利であるとともに、実施例1と同様に、集光レンズ9を小さくでき、以降の光学部品も小型化を図ることができ、投射型表示装置の小型化に有利である。   As described above, in the second embodiment, it is possible to easily add one light source as compared with the first embodiment, which is advantageous for further increasing the brightness, and similarly to the first embodiment, The condensing lens 9 can be made small, and the subsequent optical components can be miniaturized, which is advantageous for miniaturization of the projection display device.

次に実施例3について説明する。図4は、実施例3を示す光源ユニット5の概略図である。実施例3は、第1のレンズアレイ6以降は、実施例1と同じであるため省略する。   Next, Example 3 will be described. FIG. 4 is a schematic diagram of the light source unit 5 showing the third embodiment. The third embodiment is the same as the first embodiment after the first lens array 6 and will be omitted.

3Aは第1のランプ部であり、光源1A、楕円面形状のリフレクタ2Aから形成され、光源1Aはリフレクタ2Aの第1の焦点位置に配置されている。3Bは第2のランプ部であり、同様に光源1B、楕円面形状のリフレクタ2Bから形成され、光源1Bはリフレクタ2Bの第1の焦点位置に配置されている。なお、実施例1と同様に、分かり易いように、光源は点、リフレクタは反射面のみを記している。43は楕円面形状の反射面43Cをもつ光合成部であり、反射面43Cの第1の焦点をP2とする。44は凹レンズである。   Reference numeral 3A denotes a first lamp unit, which is formed of a light source 1A and an ellipsoidal reflector 2A, and the light source 1A is disposed at a first focal position of the reflector 2A. 3B is a 2nd lamp | ramp part, it is similarly formed from the light source 1B and the ellipsoidal reflector 2B, and the light source 1B is arrange | positioned in the 1st focus position of the reflector 2B. As in the first embodiment, for the sake of clarity, the light source is indicated by a dot, and the reflector is indicated only by a reflecting surface. Reference numeral 43 denotes a light combining unit having an elliptical reflecting surface 43C, and the first focal point of the reflecting surface 43C is P2. Reference numeral 44 denotes a concave lens.

光源1A、1Bを出射した光は、それぞれリフレクタ2A、2Bで反射され、光合成部43に入射する。このとき、各リフレクタ2A,2Bの第2の焦点P2と光合成部43の反射面43Cの第1の焦点位置P2が一致するようにランプ部3A,3Bを配置している。この様に配置することにより、楕円面形状のリフレクタ2A,2Bの第1の焦点位置にある光源1A,1Bから出射した光は、該楕円面形状のリフレクタ2A,2Bで反射され、それぞれリフレクタ2A,2Bの第2の焦点Pにて集光した後、光合成部43の反射面43Cに入射する。その後、光合成部43の反射面43Cで反射した光は、反射面43Cの第2の焦点(図示せず)に向かって集光し、凹レンズ44により平行光とされ、第1のレンズアレイ6に入射する。   The lights emitted from the light sources 1A and 1B are reflected by the reflectors 2A and 2B, respectively, and enter the light combining unit 43. At this time, the lamp units 3A and 3B are arranged so that the second focal point P2 of each reflector 2A and 2B and the first focal position P2 of the reflecting surface 43C of the light combining unit 43 coincide. By arranging in this way, light emitted from the light sources 1A and 1B at the first focal positions of the ellipsoidal reflectors 2A and 2B is reflected by the ellipsoidal reflectors 2A and 2B, respectively. , 2B and then incident on the reflecting surface 43C of the light combining unit 43. Thereafter, the light reflected by the reflecting surface 43C of the light combining unit 43 is condensed toward a second focal point (not shown) of the reflecting surface 43C, and is converted into parallel light by the concave lens 44, and is reflected on the first lens array 6. Incident.

以上述べた実施例3では、実施例1と同様に、第1のランプ部と第2のランプ部から出射された光を合成して第1のレンズアレイ6に入射させることができ、さらに光合成部43を出射した光は、第1のレンズアレイ方向に向かって集光していくため、ランプ部3A、3Bの配置位置の自由度が増えるという利点がある。   In the third embodiment described above, similarly to the first embodiment, the light emitted from the first lamp unit and the second lamp unit can be combined and made incident on the first lens array 6, and further the light synthesis can be performed. Since the light emitted from the portion 43 is condensed toward the first lens array direction, there is an advantage that the degree of freedom of the arrangement positions of the lamp portions 3A and 3B increases.

次に、実施例4について説明する。図5は、実施例4を示す光源ユニット5の概略図である。実施例4は、第1のレンズアレイ6以降は、実施例1と同じであるため省略する。   Next, Example 4 will be described. FIG. 5 is a schematic diagram of the light source unit 5 showing the fourth embodiment. The fourth embodiment is the same as the first embodiment after the first lens array 6 and is omitted.

3Aは第1のランプ部であり、光源1A、楕円面形状のリフレクタ2Aから形成され、光源1Aはリフレクタ2Aの第1の焦点位置に配置されている。3Bは第2のランプ部であり、同様に光源1B、楕円面形状のリフレクタ2Bから形成され、光源1Bはリフレクタ2Bの第1の焦点位置に配置されている。なお、実施例1と同様に、分かりやすいように光源は点、リフレクタは反射面のみを記している。4は放物面形状の反射面4Cをもつ光合成部、45,46は全反射ミラー、6は第1のレンズアレイである。   Reference numeral 3A denotes a first lamp unit, which is formed of a light source 1A and an ellipsoidal reflector 2A, and the light source 1A is disposed at a first focal position of the reflector 2A. 3B is a 2nd lamp | ramp part, it is similarly formed from the light source 1B and the ellipsoidal reflector 2B, and the light source 1B is arrange | positioned in the 1st focus position of the reflector 2B. As in the first embodiment, for the sake of clarity, the light source is indicated by a dot, and the reflector is indicated only by a reflective surface. Reference numeral 4 denotes a light combining unit having a parabolic reflecting surface 4C, 45 and 46 are total reflection mirrors, and 6 is a first lens array.

ランプ部3A,3Bから出射した光は、全反射ミラー45,46で反射され、光合成部4に入射する。   The light emitted from the lamp units 3 </ b> A and 3 </ b> B is reflected by the total reflection mirrors 45 and 46 and enters the light combining unit 4.

光合成部4に入射した光は光合成部4の反射面4Cによって平行光とされ、第1のレンズアレイ6に入射する。以降は、実施例1と同様である。   The light incident on the light combining unit 4 is converted into parallel light by the reflecting surface 4 </ b> C of the light combining unit 4 and is incident on the first lens array 6. The subsequent steps are the same as in the first embodiment.

以上述べた実施例4では、実施例1と同様に、投射型表示装置を小型化することができるとともに、ランプ部3A,3Bの配置位置の自由度が増加するため、図に示すようにランプ部3A,3Bと光合成部4の光軸を平行にし、ランプ部3A,3Bおよび光合成部4を保持する部材(図示せず)の設計が容易となる利点がある。   In the fourth embodiment described above, as in the first embodiment, the projection display device can be reduced in size and the degree of freedom of the arrangement positions of the lamp portions 3A and 3B is increased. There is an advantage that the members (not shown) for holding the lamp units 3A and 3B and the light combining unit 4 can be easily designed by making the optical axes of the units 3A and 3B and the light combining unit 4 parallel to each other.

次に実施例5について説明する。図6は実施例5を示す光源ユニット5の概略図である。実施例5は、第1のレンズアレイ6以降は、実施例1と同じであるため省略する。   Next, Example 5 will be described. FIG. 6 is a schematic diagram of the light source unit 5 showing the fifth embodiment. The fifth embodiment is the same as the first embodiment after the first lens array 6 and will be omitted.

図6において、3Aは第1のランプ部であり、光源1A、放物面形状のリフレクタ21A、リフレクタ21Aで反射された光をリフレクタ21Aの第2の焦点に集光する集光レンズ20Aから形成され、光源1Aはリフレクタ21Aの第1の焦点位置に配置されている。同様に、3Bは第2のランプ部であり、光源1B、放物面形状のリフレクタ21B、リフレクタ21Bで反射された光をリフレクタ21Bの第2の焦点に集光する集光レンズ20Bから形成され、光源1Bはリフレクタ21Bの第1の焦点位置に配置されている。43は放物面形状の反射面43Cをもつ光合成部であり、反射面43Cの焦点をP2とする。なお、実施例1と同様に、分かりやすいように、光源は点、リフレクタは反射面のみを記している。   In FIG. 6, 3A is a first lamp unit, which is formed from a light source 1A, a parabolic reflector 21A, and a condenser lens 20A that condenses the light reflected by the reflector 21A at the second focal point of the reflector 21A. The light source 1A is arranged at the first focal position of the reflector 21A. Similarly, 3B is a 2nd lamp | ramp part, and is formed from the condensing lens 20B which condenses the light reflected by the light source 1B, the parabolic reflector 21B, and the reflector 21B to the 2nd focus of the reflector 21B. The light source 1B is disposed at the first focal position of the reflector 21B. Reference numeral 43 denotes a light combining unit having a parabolic reflecting surface 43C, and the focal point of the reflecting surface 43C is P2. As in the first embodiment, for the sake of easy understanding, only the point is shown for the light source and only the reflecting surface is shown for the reflector.

光源1A,1Bを出射した光は、それぞれリフレクタ21A,21Bで反射され、光合成部43に入射する。このとき、各リフレクタ21A,21Bで反射された光がP2で集光するように、集光レンズ20A,20Bが配置されている。この様に配置することにより、放物面形状のリフレクタ21A,21Bの焦点位置にある光源1A,1Bから出射した光は、放物面形状のリフレクタ21A,21Bで反射して、それぞれリフレクタ21A,21Bの焦点Pにて集光した後、光合成部43の反射面43Cに入射する。その後、光合成部43の反射面43Cで反射した光は、平行光とされ、第1のレンズアレイ6に入射する。   The lights emitted from the light sources 1A and 1B are reflected by the reflectors 21A and 21B, respectively, and enter the light combining unit 43. At this time, the condenser lenses 20A and 20B are arranged so that the light reflected by the reflectors 21A and 21B is condensed at P2. By arranging in this way, the light emitted from the light sources 1A and 1B at the focal positions of the parabolic reflectors 21A and 21B is reflected by the parabolic reflectors 21A and 21B, respectively. After condensing at the focal point P of 21B, it enters the reflecting surface 43C of the light combining unit 43. Thereafter, the light reflected by the reflecting surface 43 </ b> C of the light combining unit 43 is converted into parallel light and is incident on the first lens array 6.

以上述べた実施例5では、実施例1と同様に、第1のランプ部と第2のランプ部から出射された光を合成して第1のレンズアレイ6に入射させるため、投射型表示装置を小型化することができる。   In the fifth embodiment described above, similarly to the first embodiment, the light emitted from the first lamp unit and the second lamp unit are combined and made incident on the first lens array 6. Can be miniaturized.

また、実施例3と同様に、光合成部43を楕円面形状とした場合は、楕円面形状の第1の焦点にP2を配置し、凹レンズ44を配置し、第1のレンズアレイ6に光を入射させることにより、実施例3と同様の効果を得ることが可能となる。また、P2に光源を配置した場合には、実施例2と同様に、更なる高輝度化に有利であることは言うまでもない。   Similarly to the third embodiment, when the light combining unit 43 has an elliptical shape, P2 is arranged at the first focal point of the elliptical shape, the concave lens 44 is arranged, and light is applied to the first lens array 6. By making the light incident, it is possible to obtain the same effect as in the third embodiment. Needless to say, when the light source is arranged at P2, it is advantageous to further increase the luminance as in the second embodiment.

なお、実施例1から5においては、ランプユニットを形成するランプ部が2個の場合で説明したが、3個以上でも、全ランプ部のリフレクタの第2の焦点位置を光合成部の焦点位置と一致させるように配置すれば、第1のレンズアレイ以降の光学系を変更することなく、ランプ部の数に応じて輝度を上げることができる。また、実施例1から5においては、3枚の透過型の映像表示素子を使用した場合について説明したが、1枚の透過型の映像表示素子、又は、反射型の映像表示素子を使用しても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、実施例1から5の投射型表示装置は、光路折り返しミラーで、折り返されたあと、スクリーンの背面から映像を投射する背面投射型表示装置においても適用可能であることは言うまでもない。   In the first to fifth embodiments, the case where the number of the lamp units forming the lamp unit is two has been described. However, even when the number of the lamp units is three or more, the second focal position of the reflectors of all the lamp units is used as the focal position of the light combining unit. If it arrange | positions so that it may correspond, a brightness | luminance can be raised according to the number of lamp | ramp parts, without changing the optical system after a 1st lens array. In the first to fifth embodiments, the case where three transmissive image display elements are used has been described. However, one transmissive image display element or reflective image display element is used. Needless to say, the same effect can be obtained. Needless to say, the projection display devices of Examples 1 to 5 are also applicable to a rear projection display device that projects an image from the back of the screen after being folded by an optical path folding mirror.

実施例1の投射型表示装置の概略図。1 is a schematic diagram of a projection display device according to Embodiment 1. FIG. 図1のインテグレータを入射面から見た図。The figure which looked at the integrator of Drawing 1 from the entrance plane. 実施例2の光源ユニットを示す概略図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a light source unit according to a second embodiment. 実施例3の光源ユニットを示す概略図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a light source unit according to a third embodiment. 実施例4の光源ユニットを示す概略図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a light source unit according to a fourth embodiment. 実施例5の光源ユニットを示す概略図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a light source unit according to a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源、2 リフレクタ、3 ランプ部、4 光合成部、5 光源ユニット、6 第1のレンズアレイ、7 第2のレンズアレイ、8 偏光変換素子、9 集光レンズ、10 コンデンサレンズ、11 映像表示素子、20 集光レンズ、21 リフレクタ、67 レンズアレイ群、201 第1のダイクロイックミラー、202 第2のダイクロイックミラー、203 全反射ミラー、204 全反射ミラー、205 全反射ミラー、206 第1リレーレンズ、207 第2リレーレンズ、208 第3リレーレンズ、209 入射側偏光板、210 出射側偏光板、211 ダイクロイックプリズム、212 投射レンズ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source, 2 Reflector, 3 Lamp part, 4 Light composition part, 5 Light source unit, 6 1st lens array, 7 2nd lens array, 8 Polarization conversion element, 9 Condensing lens, 10 Condenser lens, 11 Video display element , 20 condenser lens, 21 reflector, 67 lens array group, 201 first dichroic mirror, 202 second dichroic mirror, 203 total reflection mirror, 204 total reflection mirror, 205 total reflection mirror, 206 first relay lens, 207 2nd relay lens, 208 3rd relay lens, 209 Incident side polarizing plate, 210 Outgoing side polarizing plate, 211 Dichroic prism, 212 Projection lens.

Claims (10)

楕円面形状のリフレクタと、前記楕円面形状のリフレクタの第1の焦点上に配置された光源とで形成された複数個のランプ部と、
放物面形状のリフレクタで形成され、前記複数個のランプ部からの光を合成する光合成部あって、前記楕円面形状のリフレクタの第2の焦点と前記放物面形状のリフレクタの焦点とが一致する位置に配置された光合成部と、
前記光合成部からの光の照度を均一化するインテグレータと、
前記インテグレータからの光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子からの光を光学像に応じた映像信号に変調する映像表示素子と、
前記映像表示素子からの光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射型表示装置。
A plurality of lamp portions formed by an ellipsoidal reflector and a light source disposed on a first focal point of the ellipsoidal reflector;
A light combining unit that is formed of a parabolic reflector and combines light from the plurality of lamp units, wherein a second focal point of the elliptical reflector and a focal point of the parabolic reflector are A photosynthesis unit arranged at a matching position;
An integrator for equalizing the illuminance of light from the photosynthesis unit;
A polarization conversion element that aligns the polarization direction of the light from the integrator;
A video display element that modulates light from the polarization conversion element into a video signal corresponding to an optical image;
A projection display device, comprising: a projection lens that projects light from the image display element.
楕円面形状のリフレクタと、前記楕円面形状のリフレクタの第1の焦点上に配置された光源とで形成された複数個のランプ部と、
楕円面形状のリフレクタで形成され、前記複数個のランプ部からの光を合成する光合成部であって、前記ランプ部の楕円面形状のリフレクタの第2の焦点と前記楕円面形状のリフレクタの焦点とが一致する位置に配置された光合成部と、
前記光合成部からの光を平行化する凹レンズと、
前記凹レンズからの光の照度を均一化するインテグレータと、
前記インテグレータからの光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子からの光を光学像に応じた映像信号に変調する映像表示素子と、
前記映像表示素子からの光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射型表示装置。
A plurality of lamp portions formed by an ellipsoidal reflector and a light source disposed on a first focal point of the ellipsoidal reflector;
A light combining unit that is formed of an elliptical reflector and combines light from the plurality of lamp units, the second focal point of the elliptical reflector of the lamp unit and the focal point of the elliptical reflector A photosynthesis unit arranged at a position where and match,
A concave lens that collimates the light from the photosynthesis unit;
An integrator for uniformizing the illuminance of light from the concave lens;
A polarization conversion element that aligns the polarization direction of the light from the integrator;
A video display element that modulates light from the polarization conversion element into a video signal corresponding to an optical image;
A projection display device, comprising: a projection lens that projects light from the image display element.
放物面形状のリフレクタと、前記放物面形状のリフレクタの焦点上に配置された光源と、前記放物面形状のリフレクタで反射した光を集光する集光レンズとで形成された複数個のランプ部と、
放物面形状のリフレクタで形成され、前記複数個のランプ部からの光を合成する光合成部であって、前記複数個のランプ部からの光が前記集光する位置と前記放物面形状のリフレクタの焦点とが一致する位置に配置された光合成部と、
前記光合成部からの光の照度を均一化するインテグレータと、
前記インテグレータからの光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子からの光を光学像に応じた映像信号に変調する映像表示素子と、
前記映像表示素子からの光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射型表示装置。
A plurality of parabolic reflectors, a light source disposed on a focal point of the parabolic reflector, and a condensing lens that collects light reflected by the parabolic reflector. Lamp part of
A light combining unit that is formed of a parabolic reflector and combines light from the plurality of lamp units, the light collecting position of the light from the plurality of lamp units and the parabolic shape A photosynthesis unit arranged at a position where the focal point of the reflector coincides;
An integrator for equalizing the illuminance of light from the photosynthesis unit;
A polarization conversion element that aligns the polarization direction of the light from the integrator;
A video display element that modulates light from the polarization conversion element into a video signal corresponding to an optical image;
A projection display device, comprising: a projection lens that projects light from the image display element.
放物面形状のリフレクタと、前記放物面形状のリフレクタの焦点上に配置された光源と、前記放物面形状のリフレクタで反射した光を集光する集光レンズとで形成された複数個のランプ部と、
楕円面形状のリフレクタで形成され、前記複数個のランプ部からの光を合成する光合成部であって、前記複数個のランプ部からの光が前記集光する位置と前記楕円面形状のリフレクタの第1の焦点とが一致する位置に配置された光合成部と、
前記光合成部からの光を平行化する凹レンズと、
前記凹レンズからの光の照度を均一化するインテグレータと、
前記インテグレータからの光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子からの光を光学像に応じた映像信号に変調する映像表示素子と、
前記映像表示素子からの光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射型表示装置。
A plurality of parabolic reflectors, a light source disposed on a focal point of the parabolic reflector, and a condensing lens that collects light reflected by the parabolic reflector. Lamp part of
A light combining unit that is formed of an ellipsoidal reflector and combines light from the plurality of lamp units, the light collecting position of the light from the plurality of lamp units and the ellipsoidal reflector A photosynthesis unit arranged at a position where the first focal point coincides;
A concave lens that collimates the light from the photosynthesis unit;
An integrator for uniformizing the illuminance of light from the concave lens;
A polarization conversion element that aligns the polarization direction of the light from the integrator;
A video display element that modulates light from the polarization conversion element into a video signal corresponding to an optical image;
A projection display device, comprising: a projection lens that projects light from the image display element.
請求項1から4の何れかに記載の投射型表示装置であって、
前記光合成部の焦点位置に光源を配置したことを特徴とする投射型表示装置。
A projection type display device according to any one of claims 1 to 4,
A projection display device, wherein a light source is disposed at a focal position of the light combining unit.
請求項1から5の何れかに記載の投射型表示装置であって、
前記インテグレータは、第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとで形成されることを特徴とする投射型表示装置。
A projection display device according to any one of claims 1 to 5,
The integrator is formed of a first lens array and a second lens array.
請求項1から5の何れかに記載の投射型表示装置であって、
前記インテグレータは、ライトパイプであることを特徴とする投射型表示装置。
A projection display device according to any one of claims 1 to 5,
The projection display device, wherein the integrator is a light pipe.
請求項1から7の何れかに記載の投射型表示装置であって、
前記複数個のランプ部は、第1のランプ部と第2のランプ部とで形成され、
前記第1のランプ部と前記第2のランプ部とは、前記光合成部の光軸に対して対称に配置されることを特徴とする投射型表示装置。
A projection type display device according to any one of claims 1 to 7,
The plurality of lamp parts are formed of a first lamp part and a second lamp part,
The projection display device, wherein the first lamp unit and the second lamp unit are arranged symmetrically with respect to an optical axis of the light combining unit.
請求項1から8の何れかに記載の投射型表示装置であって、
前記複数個のランプ部と光合成部との間に反射ミラーを配置したことを特徴とする投射型表示装置。
A projection type display device according to any one of claims 1 to 8,
A projection display device, wherein a reflection mirror is disposed between the plurality of lamp units and the light combining unit.
請求項1から9の何れかに記載の投射型表示装置と、
前記投射型表示装置からの光の光路を折り返す折り返しミラーと、
前記折り返しミラーからの光を表示するスクリーンとを有する背面投射型表示装置。
A projection display device according to any one of claims 1 to 9,
A folding mirror that folds the optical path of the light from the projection display device;
A rear projection display device having a screen for displaying light from the folding mirror.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109541846A (en) * 2018-11-27 2019-03-29 长春理工大学 A kind of lighting source for spliced liquid crystal on silicon

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