JP2008058611A - Illumination optical system and projection type display device - Google Patents

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恭太郎 奥津
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the higher luminance of a projected image simultaneously with the miniaturization/low power consumption of a projection type display device. <P>SOLUTION: The illumination optical system used for the projection type display device has: a light source lamp 40; a color separation optical system 80 separating a light beam emitted from the light source lamp 40 to respective color light beams of R, G and B; auxiliary light sources 90R, 90G and 90B emitting the light beam of any color out of R, G and B; and light compounding mirrors 100R, 100G and 100B compounding the respective color light beams separated by the color separation optical system 80 with the respective color light beams emitted from the auxiliary light sources 90R, 90G and 90B. The auxiliary light sources 90R, 90G and 90B are constituted so that their power consumption may be lower than that of the light source lamp 40 and they may have smaller size than the light source lamp 40. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明の一つは、光源から発せられた光を複数の色光に分離し、分離された各色光でもって照明対象を照明する照明光学系に関するものである。   One aspect of the present invention relates to an illumination optical system that separates light emitted from a light source into a plurality of color lights and illuminates an illumination target with the separated color lights.

本発明の他の一つは、照明光学系から発せられた色光を画像信号に基づいて変調して画像を形成し、形成された画像をスクリーンなどに拡大投写する投写型表示装置に関するものである。   Another aspect of the present invention relates to a projection display device that forms an image by modulating color light emitted from an illumination optical system based on an image signal, and enlarges and projects the formed image on a screen or the like. .

現在、液晶パネルをライトバルブ(画像形成素子)とするプロジェクタを中心として投写型表示装置の市場が拡大している。かかる投写型表示装置は、照明光学系から発せられた光を画像信号に基づいて変調して画像(画像光)を形成し、形成された画像(画像光)をスクリーンなどに投写(投射)する。図4は、一般的な投写型表示装置100の概略構造を示す模式図である。図示されている投写型表示装置200は、照明光学系201と、複数の液晶パネルユニット202R、202G、202bと、各液晶パネルユニット202R、202G、202bから出射された光を合成するクロスダイクロイックプリズム(以下「プリズム」または「XDP」)203と、プリズム203によって合成された画像光を不図示のスクリーンなどに向けて投射する投射レンズ204とを有する。   Currently, the market of projection display devices is expanding, centering on projectors using liquid crystal panels as light valves (image forming elements). Such a projection display device modulates light emitted from an illumination optical system based on an image signal to form an image (image light), and projects (projects) the formed image (image light) onto a screen or the like. . FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic structure of a general projection display device 100. The projection display device 200 shown in the figure includes an illumination optical system 201, a plurality of liquid crystal panel units 202R, 202G, and 202b, and a cross dichroic prism that combines light emitted from the liquid crystal panel units 202R, 202G, and 202b ( (Hereinafter referred to as “prism” or “XDP”) 203 and a projection lens 204 that projects image light combined by the prism 203 onto a screen (not shown) or the like.

照明光学系201は、光源ランプ210、青色反射ダイクロイックミラー211B、緑色反射ダイクロイックミラー211G、および反射ミラー212、213、214を有する。光源ラン210プから出射された光は、まず青色反射ダイクロイックミラー211Bに入射する。青色反射ダイクロイックミラー211Bに入射した光のうち、青色光は、該ミラー211Bによって反射された後、反射ミラー212によって進行方向が変換されて(偏向されて)、液晶パネルユニット202Bに入射する。   The illumination optical system 201 includes a light source lamp 210, a blue reflecting dichroic mirror 211B, a green reflecting dichroic mirror 211G, and reflecting mirrors 212, 213, and 214. The light emitted from the light source lamp 210 first enters the blue reflecting dichroic mirror 211B. Of the light incident on the blue reflecting dichroic mirror 211B, the blue light is reflected by the mirror 211B, then the traveling direction is changed (deflected) by the reflecting mirror 212, and is incident on the liquid crystal panel unit 202B.

一方、青色反射ダイクロイックミラー211Bを透過した緑色光および赤色光のうち、緑色光は、緑色反射ダイクロイックミラー211Gによって反射されて液晶パネルユニット202Gに入射する。   On the other hand, of the green light and red light transmitted through the blue reflecting dichroic mirror 211B, the green light is reflected by the green reflecting dichroic mirror 211G and enters the liquid crystal panel unit 202G.

また、緑色反射ダイクロイックミラー211Gを透過した赤色光は、反射ミラー213によって偏向された後に、反射ミラー214によって再度偏向されて液晶パネルユニット202Rに入射する。   The red light transmitted through the green reflecting dichroic mirror 211G is deflected by the reflecting mirror 213, then deflected again by the reflecting mirror 214, and enters the liquid crystal panel unit 202R.

上記のようにして各色光によって照明される液晶パネルユニット202R、202Gおよび202Bは、入射した光を画像信号に基づいて変調し、各色の画像光を形成する。形成された各色の画像光は、プリズム203の所定の入射面から該プリズム203に入射し、合成されてフルカラーの画像光となる。フルカラーの画像光は、プリズム203の所定の出射面から出射し、投射レンズ204に入射する。投射レンズ204は、入射した画像光を不図示のスクリーンなどに向けて投射する。以上によって、スクリーン上に、拡大画像が投写される。従来の投写型表示装置に用いられている照明光学系のさらに詳しい内容については、例えば特許文献1に記載されている。
特開2001−174909号公報([0004]〜[0007]、図7)
The liquid crystal panel units 202R, 202G, and 202B illuminated by the respective color lights as described above modulate the incident light based on the image signal to form image lights of the respective colors. The formed image light of each color is incident on the prism 203 from a predetermined incident surface of the prism 203 and is combined into full color image light. Full-color image light exits from a predetermined exit surface of the prism 203 and enters the projection lens 204. The projection lens 204 projects the incident image light toward a screen (not shown) or the like. As described above, the enlarged image is projected on the screen. More detailed contents of the illumination optical system used in the conventional projection display device are described in Patent Document 1, for example.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-174909 ([0004] to [0007], FIG. 7)

上記原理によって画像を投写する投写型表示装置では、投写画像の輝度が光源ランプの出力に大きく依存する。従って、投写画像の高輝度化を実現するためには、光源ランプの出力を高めるか、光源ランプを2灯以上設ける必要がある。しかし、光源ランプの出力を高めると、消費電力が増加したり、光源ランプの寿命が低下したりする。一方、光源ランプを2灯以上設けると、光源ユニットが大型化し、引いては投写型表示装置が大型化する。   In a projection display device that projects an image based on the above principle, the brightness of the projected image greatly depends on the output of the light source lamp. Therefore, in order to achieve high brightness of the projected image, it is necessary to increase the output of the light source lamp or provide two or more light source lamps. However, when the output of the light source lamp is increased, the power consumption increases or the life of the light source lamp decreases. On the other hand, when two or more light source lamps are provided, the light source unit becomes large, and the projection display device becomes large.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、投写画像の高輝度化と、投写型表示装置の小型化・低消費電力化とを同時に実現することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to simultaneously realize high brightness of a projected image and miniaturization and low power consumption of a projection display device.

本発明の照明光学系の一つは、投写型表示装置に用いられる照明光学系であって、光源ランプと、光源ランプから発せられた光を色の異なる2以上の光に分離する色分離光学系と、複数の補助光源と、上記色分離光学系によって分離された各光に、上記補助光源から発せられた光を合成する光合成手段とを有し、上記補助光源が上記光源ランプに比べて消費電力が少なく、かつ、小型であることを特徴とする。   One of the illumination optical systems of the present invention is an illumination optical system used in a projection display device, and includes a light source lamp and color separation optics for separating light emitted from the light source lamp into two or more lights having different colors. A system, a plurality of auxiliary light sources, and light combining means for combining the light emitted from the auxiliary light source with each light separated by the color separation optical system, the auxiliary light source being compared with the light source lamp It is characterized by low power consumption and small size.

本発明の照明光学系の他の一つは、投写型表示装置に用いられる照明光学系であって、光源ランプと、光源ランプから発せられた光をR(赤)、G(緑)、B(青)の各色光に分離する色分離光学系と、R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかの色の光を発する複数の補助光源と、上記色分離光学系によって分離された各色光と、上記補助光源から発せられた各色光とを合成する光合成手段とを有し、上記補助光源が上記光源ランプに比べて消費電力が少なく、かつ、小型であることを特徴とする。   Another one of the illumination optical systems of the present invention is an illumination optical system used in a projection display device, and a light source lamp and light emitted from the light source lamp are R (red), G (green), B A color separation optical system that separates light of each color of (blue), a plurality of auxiliary light sources that emit light of any color of R (red), G (green), and B (blue), and the color separation optical system A light combining unit that combines each separated color light and each color light emitted from the auxiliary light source, wherein the auxiliary light source consumes less power and is smaller than the light source lamp; And

上記構成を有する本発明の照明光学系では、光源ランプから出射された光と補助光源から発せられた光とが合成され、照明光の輝度が増大する。しかも、補助光源を設けることによる消費電力の増加量は、光源ランプの出力を増大させたり、光源ランプの数を増やしたりする場合に比べて極めて少量である。さらには、照明光学系の大型化を招くこともない。   In the illumination optical system of the present invention having the above configuration, the light emitted from the light source lamp and the light emitted from the auxiliary light source are combined to increase the luminance of the illumination light. Moreover, the amount of increase in power consumption due to the provision of the auxiliary light source is extremely small compared to the case where the output of the light source lamp is increased or the number of the light source lamps is increased. Furthermore, the illumination optical system is not increased in size.

上記光合成手段は、入射した光を反射する反射領域と、入射した光を透過させる透過領域とを備えた光学素子であることが望ましい。光合成手段が上記光学素子である場合、色分離光学系によって分離された光または補助光源から発せられた光のいずれか一方が反射領域に入射し、他方が透過領域に入射するように該光学素子を配置するだけで、上記のような光の合成を実現することができる。また、上記補助光源としては、数ミリワット程度の電力で発光し、かつ、小型・軽量な発光ダイオードが好適である。   The light synthesizing unit is preferably an optical element including a reflection region that reflects incident light and a transmission region that transmits incident light. When the light synthesizing means is the optical element, either the light separated by the color separation optical system or the light emitted from the auxiliary light source is incident on the reflection area, and the other is incident on the transmission area. It is possible to realize the above-described light synthesis only by arranging the light. As the auxiliary light source, a light-emitting diode that emits light with a power of several milliwatts and that is small and light is suitable.

本発明の投写型表示装置は、上記本発明の照明光学系と、その照明光学系から出射された光を変調するライトバルブと、ライトバルブよって変調された光を投射する投射光学系とを有することを特徴とする。よって、ライトバルブは、光源ランプから出射された光と補助光源から発せられた光とが合成され、輝度が増大した光によって照明される。   A projection display device of the present invention includes the illumination optical system of the present invention, a light valve that modulates light emitted from the illumination optical system, and a projection optical system that projects light modulated by the light valve. It is characterized by that. Therefore, the light bulb is illuminated with light whose luminance is increased by combining the light emitted from the light source lamp and the light emitted from the auxiliary light source.

本発明によれば、投写画像の高輝度化と、投写型表示装置の小型化・低消費電力化とを同時に実現することができる。   According to the present invention, it is possible to simultaneously realize high brightness of a projected image and miniaturization and low power consumption of a projection display device.

以下、本発明の投写型表示装置の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本例の投写型表示装置の内部構造を示す模式的平面図である。本例の投写型表示装置では、上下2分割の外装ケース1内に構成要素が収容されている。まず、外装ケース1内における主要構成要素の配置状態について概説する。ここでは、説明の便宜上、図1に示す外装ケース1の内部空間を縦横に4分割し、紙面右上の領域を第1エリア、同左上の領域を第2エリア、同左下の領域を第3エリア、同右下の領域を第4エリアと定義する。   Hereinafter, an example of an embodiment of a projection display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing the internal structure of the projection display apparatus of this example. In the projection display device of this example, components are housed in an outer case 1 that is divided into two parts. First, the arrangement state of main components in the outer case 1 will be outlined. Here, for convenience of explanation, the internal space of the exterior case 1 shown in FIG. 1 is divided into four in the vertical and horizontal directions, the upper right area on the paper is the first area, the upper left area is the second area, and the lower left area is the third area. The lower right area is defined as the fourth area.

外装ケース1の第1エリアには、主に電源ユニット10が配置されている。一方、第2エリア〜第4エリアには、主に、照明光学系30(図2)を含む光学エンジン20が配置されている。より具体的には、第4エリアに光源ランプ40が配置され、第2エリアに投射レンズ21が配置されている。光源ランプ40から発せられた光は、概ね第4エリア、第3エリア、第2エリアの順で反時計回りに進行し、投射レンズ21から出射される。また、第2、第3エリアには、吸気口(不図示)と、吸気口から外気を取り込むための吸気ファン(シロッコファン22、23)がそれぞれ配置され、第1エリアには、排気口(不図示)と、外装ケース1内の空気を外部に排気するための排気ファン(軸流ファン24)とが配置されている。吸気ファン22、23によって各吸気口から導入された外気は、外装ケース1内の所定の経路を通過する過程で所定の冷却対象物を冷却した後、排気ファン24によって排気口から外部に排気される。もっとも、ここでは各エリアに配置されている主要構成要素について概説したに過ぎず、各エリアには上記要素以外の要素が配置されることもあり、また、ある要素が複数のエリアに跨って配置されることもある。   A power supply unit 10 is mainly disposed in the first area of the outer case 1. On the other hand, the optical engine 20 including the illumination optical system 30 (FIG. 2) is mainly disposed in the second area to the fourth area. More specifically, the light source lamp 40 is disposed in the fourth area, and the projection lens 21 is disposed in the second area. The light emitted from the light source lamp 40 travels counterclockwise in the order of the fourth area, the third area, and the second area, and is emitted from the projection lens 21. In addition, an intake port (not shown) and an intake fan (sirocco fans 22 and 23) for taking outside air from the intake port are arranged in the second and third areas, respectively, and an exhaust port ( (Not shown) and an exhaust fan (axial fan 24) for exhausting the air in the outer case 1 to the outside are arranged. The outside air introduced from each intake port by the intake fans 22 and 23 cools a predetermined object to be cooled while passing through a predetermined path in the exterior case 1, and is then exhausted from the exhaust port to the outside by the exhaust fan 24. The However, here is only an outline of the main components arranged in each area, elements other than the above elements may be arranged in each area, and certain elements are arranged across multiple areas Sometimes.

図2は、本例の投写型表示装置が備える光学エンジン20の概略図である。光学エンジン20は、照明光学系30と、照明光学系30によってそれぞれ独立して照明される3つの液晶パネルユニット50R、50G、50Bと、それら液晶パネルユニット50R、50G、50Bによって変調された光を合成するクロスダイクロイックプリズム(以下「XDP60」)と、既述の投射レンズ21とを有する。   FIG. 2 is a schematic diagram of the optical engine 20 provided in the projection display device of this example. The optical engine 20 includes an illumination optical system 30, three liquid crystal panel units 50R, 50G, and 50B that are individually illuminated by the illumination optical system 30, and light modulated by the liquid crystal panel units 50R, 50G, and 50B. A cross dichroic prism (hereinafter referred to as “XDP60”) to be combined and the projection lens 21 described above are included.

照明光学系30は、既述の光源ランプ40と、光源ランプ40から発せられた光(照明光)の輝度分布を均一化させるインテグレータ光学系70と、インテグレータ光学系70から出射された光をR(赤)・G(緑)・B(青)の各色光に分離する色分離光学系80とを有する。さらに、色分離光学系80によって分離された各色光と同一、または略同一の色成分(色相)の光を発する3つの補助光源90R、90G、90Bを有する。加えて、補助光源90R、90G、90Bから発せられた光を色分離光学系80によって分離された各色光に合成する光合成ミラー100R、100G,100Bと、光路変換用の反射ミラー110B、110Rを有する。   The illumination optical system 30 includes the light source lamp 40 described above, an integrator optical system 70 that equalizes the luminance distribution of the light (illumination light) emitted from the light source lamp 40, and the light emitted from the integrator optical system 70 as R And a color separation optical system 80 that separates each color light of (red), G (green), and B (blue). Furthermore, it has three auxiliary light sources 90R, 90G, and 90B that emit light having the same or substantially the same color component (hue) as each color light separated by the color separation optical system 80. In addition, light combining mirrors 100R, 100G, and 100B that combine the light emitted from the auxiliary light sources 90R, 90G, and 90B with the respective color lights separated by the color separation optical system 80, and reflection mirrors 110B and 110R for optical path conversion are included. .

光源ランプ40は、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプである。光源ランプ40の周囲にはリフレクタ41が配置されている。光源ランプ40から発せられた光は、リフレクタ41によって反射されてインテグレータ光学系70に入射する。本例のインテグレータ光学系70は、一対のレンズアレイ71a、71bと、フィールドレンズ72と、レンズアレイ71bとフィールドレンズ72との間に配置された偏光変換素子73とから構成されている。リフレクタ41によって反射された光が最初に入射する前段のレンズアレイ71aは、入射した光を分割し、多数の2次光源像を形成する。後段のレンズアレイ71bおよびフィールドレンズ72は、前段のレンズアレイ71aによって形成された複数の2次光源像を液晶パネル上で重畳させる。尚、偏光変換素子73は、フィールドレンズ72に入射する光の偏光方向を所定方向に統一する(本例ではS偏光に統一する)。   The light source lamp 40 is a high-pressure discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, or a metal halide lamp. A reflector 41 is disposed around the light source lamp 40. The light emitted from the light source lamp 40 is reflected by the reflector 41 and enters the integrator optical system 70. The integrator optical system 70 of this example includes a pair of lens arrays 71a and 71b, a field lens 72, and a polarization conversion element 73 disposed between the lens array 71b and the field lens 72. The front lens array 71a on which the light reflected by the reflector 41 first enters splits the incident light to form a large number of secondary light source images. The rear lens array 71b and the field lens 72 superimpose a plurality of secondary light source images formed by the front lens array 71a on the liquid crystal panel. The polarization conversion element 73 unifies the polarization direction of the light incident on the field lens 72 to a predetermined direction (in this example, unifies it to S-polarized light).

色分離光学系80は、青色反射ダイクロイックミラー81と、緑色反射ダイクロイックミラー82と、反射ミラー83とを有する。インテグレータ光学系70から出射された光は、まず青色反射ダイクロイックミラー81に入射する。青色反射ダイクロイックミラー81は、入射した光のうち、青色光(青色成分)のみを反射して光合成ミラー100Bに入射させ、その他の光は透過させる。   The color separation optical system 80 includes a blue reflecting dichroic mirror 81, a green reflecting dichroic mirror 82, and a reflecting mirror 83. The light emitted from the integrator optical system 70 first enters the blue reflecting dichroic mirror 81. The blue reflecting dichroic mirror 81 reflects only the blue light (blue component) out of the incident light, enters the light combining mirror 100B, and transmits the other light.

青色反射ダイクロイックミラー81を透過した光は、青色反射ダイクロイックミラー81の後段に配置されている緑色反射ダイクロイックミラー82に入射する。緑色反射ダイクロイックミラー82は、入射した光のうち、緑色光(緑色成分)のみを反射して光合成ミラー100Gに入射させ、その他の光は透過させる。   The light transmitted through the blue reflecting dichroic mirror 81 is incident on the green reflecting dichroic mirror 82 arranged at the subsequent stage of the blue reflecting dichroic mirror 81. The green reflecting dichroic mirror 82 reflects only the green light (green component) out of the incident light, enters the light combining mirror 100G, and transmits the other light.

緑色反射ダイクロイックミラー82を透過した光は、緑色反射ダイクロイックミラー82の後段に配置されている反射ミラー83に入射する。反射ミラー83は、入射した光の全てを反射して光合成ミラー100Rに入射させる。すなわち、赤色光(赤色成分)を光合成ミラー100Rに入射させる。   The light transmitted through the green reflecting dichroic mirror 82 is incident on the reflecting mirror 83 disposed at the subsequent stage of the green reflecting dichroic mirror 82. The reflection mirror 83 reflects all of the incident light and makes it incident on the light combining mirror 100R. That is, red light (red component) is incident on the light combining mirror 100R.

光合成ミラー100Bの近傍に配置されている補助光源90Bは、青色発光ダイオードであり、青色反射ダイクロイックミラー81によって分離される青色光と同一または略同一の色成分(色相)の光を発する。そして、補助光源90Bから発せられた光は、光合成ミラー100Bに入射する。   The auxiliary light source 90B disposed in the vicinity of the light combining mirror 100B is a blue light emitting diode, and emits light having the same or substantially the same color component (hue) as the blue light separated by the blue reflecting dichroic mirror 81. Then, the light emitted from the auxiliary light source 90B is incident on the light combining mirror 100B.

ここで、各光合成ミラー100R、100G,100Bは、入射した光を反射する反射領域と、入射した光をそのまま透過させる透過領域とを備えている。具体的には、図3に示すように、光透過性基板(本例では、ガラス板)101の光入射面の半分に反射フィルム102が貼られており、残り半分には何も貼られていない。よって、各光合成ミラー100R、100G、100Bの反射フィルム102が貼られている領域(反射領域)に入射した光は、該フィルム102によって全反射される。一方、各光合成ミラー100R、100G、100Bの反射フィルム102が貼られていない領域(透過領域)に入射した光は、そのまま該ミラー100R、100G、100Bを透過する。もっとも、反射領域と透過領域の形成方法や面積比などは上記に限定されない。例えば、透過領域に、不要な赤外線をカットするコールドフィルムを貼るなどしてもよい。また、図3に示されている光合成ミラー100R、100G、100Bでは、光入射面の上半分に反射領域が、下半分に透過領域が形成されている。しかし、光入射面の右半分或いは左半分に反射領域を形成し、残り半分に透過領域を形成してもよい。また、対角線を挟んで反射領域と透過領域を形成してもよい。さらには、反射領域と透過領域とは、同一面積でなくともよい。   Here, each of the light combining mirrors 100R, 100G, and 100B includes a reflection region that reflects the incident light and a transmission region that transmits the incident light as it is. Specifically, as shown in FIG. 3, the reflective film 102 is pasted on half of the light incident surface of the light transmitting substrate (in this example, a glass plate) 101, and nothing is stuck on the other half. Absent. Therefore, the light incident on the region (reflection region) where the reflection film 102 of each of the light combining mirrors 100R, 100G, and 100B is attached is totally reflected by the film 102. On the other hand, the light incident on the area (transmission area) where the reflection film 102 of each light combining mirror 100R, 100G, 100B is not attached passes through the mirrors 100R, 100G, 100B as it is. However, the formation method and area ratio of the reflective region and the transmissive region are not limited to the above. For example, a cold film that cuts unnecessary infrared rays may be attached to the transmission region. Further, in the light combining mirrors 100R, 100G, and 100B shown in FIG. 3, the reflection region is formed in the upper half of the light incident surface, and the transmission region is formed in the lower half. However, a reflective region may be formed in the right half or the left half of the light incident surface, and a transmissive region may be formed in the remaining half. In addition, a reflective region and a transmissive region may be formed across a diagonal line. Furthermore, the reflective area and the transmissive area need not have the same area.

いずれにしても、図2に示す青色反射ダイクロイックミラー81によって反射された青色光は、光合成ミラー100Bの透過領域に入射し、補助光源90Bから発せられた光は、同ミラー100Bの反射領域に入射するように光路が設計されている。この結果、青色反射ダイクロイックミラー81によって分離された青色光と、補助光源90Bから発せられた光とが合成され、青色の照明光が増強される。増強された青色の照明光は、反射ミラー110Bによって偏向されて、液晶パネルユニット50Bに入射する。   In any case, the blue light reflected by the blue reflecting dichroic mirror 81 shown in FIG. 2 enters the transmission region of the light combining mirror 100B, and the light emitted from the auxiliary light source 90B enters the reflection region of the mirror 100B. The optical path is designed to As a result, the blue light separated by the blue reflecting dichroic mirror 81 and the light emitted from the auxiliary light source 90B are combined to enhance the blue illumination light. The enhanced blue illumination light is deflected by the reflection mirror 110B and enters the liquid crystal panel unit 50B.

また、光合成ミラー100Gの近傍に配置されている補助光源90Gは、緑色発光ダイオードであり、緑色反射ダイクロイックミラー82によって分離される緑色光と同一または略同一の色成分(色相)の光を発する。そして、緑色反射ダイクロイックミラー82によって反射された緑色光は、光合成ミラー100Gの透過領域に入射し、補助光源90Gから発せられた光は、反射領域に入射する。よって、緑色反射ダイクロイックミラー82によって分離された緑色光と、補助光源90Gから発せられた光とが合成され、緑色の照明光が増強される。増強された緑色の照明光は、液晶パネルユニット50Gに入射する。   The auxiliary light source 90G disposed in the vicinity of the light combining mirror 100G is a green light emitting diode, and emits light having the same or substantially the same color component (hue) as the green light separated by the green reflecting dichroic mirror 82. The green light reflected by the green reflecting dichroic mirror 82 enters the transmission region of the light combining mirror 100G, and the light emitted from the auxiliary light source 90G enters the reflection region. Therefore, the green light separated by the green reflecting dichroic mirror 82 and the light emitted from the auxiliary light source 90G are combined to enhance the green illumination light. The enhanced green illumination light is incident on the liquid crystal panel unit 50G.

さらに、光合成ミラー100Rの近傍に配置されている補助光源90Rは、赤色発光ダイオードであり、反射ミラー83によって反射される赤色光と同一または略同一の色成分(色相)の光を発する。そして、反射ミラー83によって反射された赤色光は、光合成ミラー100Rの透過領域に入射し、補助光源90Rから発せられた光は、反射領域に入射する。よって、反射ミラー83によって反射された赤色光と、補助光源90Rから発せられた光とが合成され、赤色の照明光が増強される。増強された赤色の照明光は、反射ミラー110Rによって偏向されて、液晶パネルユニット50Rに入射する。   Further, the auxiliary light source 90R disposed in the vicinity of the light combining mirror 100R is a red light emitting diode, and emits light having the same or substantially the same color component (hue) as the red light reflected by the reflecting mirror 83. The red light reflected by the reflection mirror 83 enters the transmission region of the light combining mirror 100R, and the light emitted from the auxiliary light source 90R enters the reflection region. Therefore, the red light reflected by the reflection mirror 83 and the light emitted from the auxiliary light source 90R are combined to enhance the red illumination light. The enhanced red illumination light is deflected by the reflection mirror 110R and enters the liquid crystal panel unit 50R.

上記のようにして各液晶パネルユニット50R、50G、50Bに入射した各色光(照明光)は、それぞれの液晶パネルユニット50R、50G、50Bにおいて変調を受けた後に、XDP60によって合成される。尚、各液晶パネルユニット50R、50G、50Bの液晶パネルの手前には、集光レンズと入射側偏光板がそれぞれ配置されており、各色光は、偏光方向が同一され、かつ、コリメートされた上で対応する液晶パネルに入射する。また、各液晶パネルの先には出射側偏光板が配置されており、液晶パネルから出射された光は、その偏光方向が統一された上でXDP60に入射する。   Each color light (illumination light) incident on the liquid crystal panel units 50R, 50G, and 50B as described above is modulated by the respective liquid crystal panel units 50R, 50G, and 50B, and then synthesized by the XDP 60. In addition, a condensing lens and an incident-side polarizing plate are respectively arranged in front of the liquid crystal panels of the liquid crystal panel units 50R, 50G, and 50B, and each color light has the same polarization direction and is collimated. Into the corresponding liquid crystal panel. In addition, an exit-side polarizing plate is disposed at the tip of each liquid crystal panel, and light emitted from the liquid crystal panel enters the XDP 60 after the polarization direction is unified.

以上のように、本例の投写型表示装置が備える照明光学系30では、光源ランプ40から出射され、分離された各色光と、補助光源90R、90G、90Bから発せられた光とが合成される。よって、光源ランプ40の出力が従来と同等、或いはそれ以下に設定されている場合であっても、液晶パネルユニット50R、50G、50B(液晶パネル)を照明する各照明光の輝度は、従来と同等、或いはそれ以上になる。また、R・G・Bのそれぞれの照明光が増強されることによって、これらの合成光(合成色)である白色光(白色)をも増強される。さらに、補助光源90R、90G、90Bは、光源ランプ(放電ランプ)40に比べて消費電力が極めて少なく(数ミリワット程度)、かつ、小型・軽量な発光ダイオードである。即ち、本例の投写型表示装置では、投写画像の高輝度化と、装置の小型化・低消費電力化とが同時に達成されている。   As described above, in the illumination optical system 30 provided in the projection display device of this example, the light beams emitted from the light source lamp 40 and separated and the light emitted from the auxiliary light sources 90R, 90G, and 90B are combined. The Therefore, even when the output of the light source lamp 40 is set to be equal to or less than that of the prior art, the luminance of each illumination light that illuminates the liquid crystal panel units 50R, 50G, and 50B (liquid crystal panel) is Equivalent or better. Moreover, white light (white) which is these synthetic | combination light (synthesis | combination color) is also strengthened by each illumination light of R * G * B being enhanced. Further, the auxiliary light sources 90R, 90G, and 90B are light-emitting diodes that consume very little power (about several milliwatts) compared to the light source lamp (discharge lamp) 40 and are small and light. In other words, in the projection display apparatus of this example, the high brightness of the projected image and the miniaturization and low power consumption of the apparatus are achieved at the same time.

尚、本明細書では、補助光源が単色の発光ダイオードである場合を例にとって本発明の実施形態の一例について説明した。しかし、補助光源としての発光ダイオードは、フルカラーの発光ダイオードであってもよい。もっとも、補助光源は、光源ランプよりも消費電力が少なく、かつ、小型の光源であればよく、発光ダイオードに限定されないことは勿論である。   In the present specification, an example of the embodiment of the present invention has been described taking the case where the auxiliary light source is a monochromatic light emitting diode as an example. However, the light emitting diode as the auxiliary light source may be a full color light emitting diode. Of course, the auxiliary light source may be any light source that consumes less power than the light source lamp and is small, and is of course not limited to a light emitting diode.

また、各補助光源から発せられた光を光合成ミラーの透過領域に入射させ、色分離光学系によって分離された各色光を同ミラーの反射領域に入射させることによって、両光を合成することもできる。要するに、光源ランプから出射され、分離された各色光と、補助光源から発せられた光とを合成することが可能でれば、その合成手段は特定の手段に限定されない。   In addition, the light emitted from each auxiliary light source can be incident on the transmission area of the light combining mirror, and each color light separated by the color separation optical system can be incident on the reflection area of the mirror to synthesize both lights. . In short, as long as it is possible to synthesize each color light emitted and separated from the light source lamp and the light emitted from the auxiliary light source, the synthesis means is not limited to a specific means.

補助光源への印加電圧を可変とし、発光輝度を調整可能とすることもできる。かかる構成によれば、何らかの原因で光源ランプの輝度が低下した際に、補助光源の発光輝度を上げることによって、光源ランプの輝度低下を補うこともできる。   The voltage applied to the auxiliary light source can be made variable so that the light emission luminance can be adjusted. According to such a configuration, when the luminance of the light source lamp decreases for some reason, the luminance decrease of the light source lamp can be compensated by increasing the light emission luminance of the auxiliary light source.

光源ランプから発せられた光が色分離光学系によって、R・G・B以外の中間色にも分離される場合、その中間色と同一または略同一の色成分(色相)の光を発する補助光源を追加することもできる。   When the light emitted from the light source lamp is also separated into intermediate colors other than R, G, and B by the color separation optical system, an auxiliary light source that emits light of the same or substantially the same color component (hue) as that intermediate color is added You can also

本発明は、光源ランプから出射された光を時分割で色分離する照明光学系および投写型表示装置にも適用可能である。例えば、補助光源としてフルカラーの発光ダイオードを用い、その発光色を色分離光学系による色分離のタイミングに合わせて変更することが可能である。   The present invention can also be applied to an illumination optical system and a projection display device that perform color separation of light emitted from a light source lamp in a time-sharing manner. For example, it is possible to use a full-color light-emitting diode as an auxiliary light source and change the light emission color in accordance with the timing of color separation by the color separation optical system.

本発明の投写型表示装置の実施形態の一例を示す模式的平面図である。1 is a schematic plan view showing an example of an embodiment of a projection display device of the present invention. 図1に示す光学エンジンの模式図である。It is a schematic diagram of the optical engine shown in FIG. 図2に示す光合成ミラーの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the photosynthetic mirror shown in FIG. 従来の投写型表示装置の概略構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the conventional projection display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 外装ケース
10 電源ユニット
20 光学エンジン
21 投射レンズ
22、23 シロッコファン
24 軸流ファン
30 照明光学系
40 光源ランプ
41 リフレクタ
50R、50G、50B 液晶パネルユニット
60 クロスダイクロイックプリズム(XDP)
70 インテグレータ光学系
80 色分離光学系
90R、90G、90B 補助光源
100R、100G、100B 光合成ミラー
101 光透過性基板
102 反射フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exterior case 10 Power supply unit 20 Optical engine 21 Projection lens 22, 23 Sirocco fan 24 Axial fan 30 Illumination optical system 40 Light source lamp 41 Reflector 50R, 50G, 50B Liquid crystal panel unit 60 Cross dichroic prism (XDP)
70 Integrator Optical System 80 Color Separation Optical System 90R, 90G, 90B Auxiliary Light Source 100R, 100G, 100B Photosynthesis mirror 101 Light transmissive substrate 102 Reflective film

Claims (5)

投写型表示装置に用いられる照明光学系であって、
光源ランプと、
前記光源ランプから発せられた光を色の異なる2以上の光に分離する色分離光学系と、
複数の補助光源と、
前記色分離光学系によって分離された各光に、前記補助光源から発せられた光を合成する光合成手段とを有し、
前記補助光源は、前記光源ランプに比べて消費電力が少なく、かつ、小型であることを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system used in a projection display device,
A light source lamp,
A color separation optical system for separating light emitted from the light source lamp into two or more lights having different colors;
A plurality of auxiliary light sources;
A light combining means for combining light emitted from the auxiliary light source with each light separated by the color separation optical system;
An illumination optical system, wherein the auxiliary light source consumes less power than the light source lamp and is small.
投写型表示装置に用いられる照明光学系であって、
光源ランプと、
前記光源ランプから発せられた光をR(赤)、G(緑)、B(青)の各色光に分離する色分離光学系と、
R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかの色の光を発する複数の補助光源と、
前記色分離光学系によって分離された各色光と、前記補助光源から発せられた各色光とを合成する光合成手段とを有し、
前記補助光源は、前記光源ランプに比べて消費電力が少なく、かつ、小型であることを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system used in a projection display device,
A light source lamp,
A color separation optical system that separates light emitted from the light source lamp into R (red), G (green), and B (blue) color lights;
A plurality of auxiliary light sources emitting light of any color of R (red), G (green), and B (blue);
Light combining means for combining each color light separated by the color separation optical system and each color light emitted from the auxiliary light source;
An illumination optical system, wherein the auxiliary light source consumes less power than the light source lamp and is small.
前記光合成手段が、入射した光を反射する反射領域と、入射した光を透過させる透過領域とを備えた光学素子であり、該光学素子は、前記色分離光学系によって分離された光または前記補助光源から発せられた光のいずれか一方が前記反射領域に入射し、他方が前記透過領域に入射するように配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明光学系。   The light synthesizing unit is an optical element including a reflection region for reflecting incident light and a transmission region for transmitting incident light, and the optical element is light separated by the color separation optical system or the auxiliary element. The illumination optical system according to claim 1 or 2, wherein any one of light emitted from a light source is incident on the reflection region and the other is incident on the transmission region. 前記補助光源が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の照明光学系。   4. The illumination optical system according to claim 1, wherein the auxiliary light source is a light emitting diode. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の照明光学系と、前記照明光学系から出射された光を変調するライトバルブと、ライトバルブよって変調された光を投射する投射光学系とを有することを特徴とする投写型表示装置。   5. An illumination optical system according to claim 1, a light valve that modulates light emitted from the illumination optical system, and a projection optical system that projects light modulated by the light valve. A projection display device characterized by that.
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