JP2009031800A - Projection type display - Google Patents

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JP2009031800A JP2008202548A JP2008202548A JP2009031800A JP 2009031800 A JP2009031800 A JP 2009031800A JP 2008202548 A JP2008202548 A JP 2008202548A JP 2008202548 A JP2008202548 A JP 2008202548A JP 2009031800 A JP2009031800 A JP 2009031800A
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Masahiro Ogawa
昌宏 小川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type display capable of projecting an image free from nonuniform luminance onto a screen and being manufactured inexpensively. <P>SOLUTION: The projection type display includes: a reflection type display element 1 by which light made incident from an incident direction inclined in one direction to the direction of front is reflected and emitted to the direction of the front and the emission of light from a plurality of pixels is controlled to display an image; a power source system 20 by which the luminous flux of light from a light source 11 is diverged by a power source lens 21 and it is projected to the reflection type display element 1 from the incident direction; a projection system 23 by which the luminous flux of light emitted from the reflection type display element 1 is diverged by a projection lens 24 and projected; and a relay optical member 25 which is disposed in front of the reflection type display element 1 and by which projection light from the power source system 20 is corrected to parallel light along a direction inclined in the incident direction by a specific angel to the direction of the front of the reflection type display element 1 and the parallel light is made incident on the reflection type display element 1, and the luminous flux of reflected light emitted in the direction of the front of the element 1 is converged and made incident on the projection system lens 24. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、反射型表示素子を用いた投影型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a projection display device using a reflective display element.

最近、反射型の液晶表示素子や、一般にDMDと略称されるマイクロミラー素子(Digital Micromirror Device)等の反射型表示素子を用いた投影型表示装置の開発が研究されている。   Recently, development of a projection display device using a reflective display element such as a reflective liquid crystal display element or a micromirror element (Digital Micromirror Device) generally abbreviated as DMD has been studied.

図4は前記マイクロミラー素子を用いた従来の投影型表示装置の側面図であり、この表示装置は、マイクロミラー素子1と、前記マイクロミラー素子1に光を投射する光源系10と、前記マイクロミラー素子1からの出射光を図示しないスクリーンに投影する投影系18とからなっている。   FIG. 4 is a side view of a conventional projection display device using the micromirror element. The display device includes a micromirror element 1, a light source system 10 that projects light onto the micromirror element 1, and the micromirror element 1. The projection system 18 projects the light emitted from the mirror element 1 onto a screen (not shown).

前記マイクロミラー素子1は、1つ1つの画素を、縦横の幅が10μm〜20μmの極薄金属片(例えばアルミニウム片)からなるマイクロミラーにより形成したものであり、これらのマイクロミラーの傾き方向を切換えることにより画像を表示する。   The micromirror element 1 is formed by micromirrors made of ultrathin metal pieces (for example, aluminum pieces) each having a vertical and horizontal width of 10 μm to 20 μm, and the inclination direction of these micromirrors is determined. An image is displayed by switching.

図5は前記マイクロミラー素子1の表示原理を示しており、このマイクロミラー素子1は、その正面方向に対して実質的に垂直な基準面Lに対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマイクロミラー2からなる複数の画素が前記基準面Lに沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアAを有している。   FIG. 5 shows the display principle of the micromirror element 1. The micromirror element 1 is inclined in one direction and the other direction with respect to a reference plane L substantially perpendicular to the front direction. A plurality of pixels including a plurality of operating micromirrors 2 have a display area A arranged along the reference plane L in the row direction and the column direction.

なお、前記複数のマイクロミラー2は、行方向及び列方向にマトリックス状に配列形成されたCMOSをベースとする複数のミラー駆動素子(図示せず)の上にそれぞれ設けられており、これらのミラー駆動素子へのデジタル信号の印加により前記一方の方向と他方の方向とにそれぞれ前記基準面Lに対して10°程度の傾き角で傾動されるようになっている。   The plurality of micromirrors 2 are respectively provided on a plurality of CMOS-based mirror drive elements (not shown) arranged in a matrix in the row direction and the column direction. By applying a digital signal to the driving element, it is tilted at an inclination angle of about 10 ° with respect to the reference plane L in each of the one direction and the other direction.

このマイクロミラー素子1は、その正面方向、つまり前記基準面Lの法線hに沿った方向に対して前記マイクロミラー2の一方の傾き方向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で前記表示エリアAに入射した光を、前記複数のマイクロミラー2の傾き方向の切換えにより前記正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するものであり、前記マイクロミラー2を図5に実線で示した方向に傾き動作させると、前記入射方向から入射した光が、その経路を図に実線で示したように、前記マイクロミラー2によりマイクロミラー素子1の正面方向に反射され、そのマイクロミラー2に対応する画素の正面方向から見た表示が明表示になる。   The micromirror element 1 has an incident angle within a predetermined angle range from an incident direction inclined in one inclination direction of the micromirror 2 with respect to the front direction, that is, the direction along the normal h of the reference plane L. The light incident on the display area A is reflected in the front direction and the oblique direction by switching the tilt direction of the plurality of micromirrors 2, and the micromirror 2 is shown by a solid line in FIG. When the tilting operation is performed in the direction indicated by, the light incident from the incident direction is reflected by the micromirror 2 toward the front of the micromirror element 1 as shown by the solid line in the figure, and the micromirror The display viewed from the front direction of the pixel corresponding to 2 is bright.

また、前記マイクロミラー2を図5に二点鎖線で示した方向に傾き動作させると、前記入射方向から入射した光が、その経路を図に破線で示したように、前記マイクロミラー2により前記正面方向に対して斜め方向に反射され、そのマイクロミラー2に対応する画素の正面方向から見た表示が暗表示(黒)になる。   Further, when the micromirror 2 is tilted in the direction indicated by the two-dot chain line in FIG. 5, the light incident from the incident direction is routed by the micromirror 2 as shown by the broken line in the drawing. The display viewed from the front direction of the pixel corresponding to the micromirror 2 is reflected darkly (black) with respect to the front direction.

すなわち、このマイクロミラー素子1は、前記複数のマイクロミラー2の傾き方向の切換えにより、これらのマイクロミラー2に対応する画素の正面方向から見た表示の明るさを制御して画像を表示するものであり、前記明表示の明るさは、入射光を正面方向に反射させる時間に応じて変化するため、前記マイクロミラー2を図5に実線で示した方向に傾けておく時間を制御することにより、階調のある画像を表示することができる。   That is, the micromirror element 1 displays an image by controlling the brightness of the display viewed from the front direction of the pixels corresponding to the micromirrors 2 by switching the tilt directions of the plurality of micromirrors 2. Since the brightness of the bright display changes according to the time for which the incident light is reflected in the front direction, the time during which the micromirror 2 is tilted in the direction indicated by the solid line in FIG. 5 is controlled. An image with gradation can be displayed.

一方、前記光源系10は、図4に示したように、光源11と、前記光源11の出射側に配置された導光ロッド14と、前記光源11と導光ロッド14との間に配置されたカラーホィール15と、前記導光ロッド14からの出射光を前記マイクロミラー素子に投射する光源系レンズ17とからなっており、この光源系10は、前記マイクロミラー素子1に前記入射方向(正面方向に対してマイクロミラー2の一方の傾き方向に傾いた方向)から光を投射するように、その投射光路の軸線O10を、前記マイクロミラー素子1の正面方向に対して前記マイクロミラー2の一方の傾き方向に所定角度傾けて、前記マイクロミラー素子1の斜め前方に配置されている。 On the other hand, as shown in FIG. 4, the light source system 10 is disposed between the light source 11, the light guide rod 14 disposed on the emission side of the light source 11, and the light source 11 and the light guide rod 14. The color wheel 15 and a light source system lens 17 that projects the light emitted from the light guide rod 14 onto the micromirror element. The light source system 10 is incident on the micromirror element 1 in the incident direction (front side). The axis O 10 of the projection optical path is set so that light is projected from a direction inclined in one of the inclination directions of the micromirror 2 with respect to the direction of the micromirror 2. The micromirror element 1 is disposed obliquely in front of the micromirror element 1 at a predetermined angle in one tilt direction.

前記光源11は、高輝度の白色光を出射する超高圧水銀灯等の光源ランプ12と、この光源ランプ12からの出射光を前方に向けて集光反射するリフレクタ13とからなっている。   The light source 11 includes a light source lamp 12 such as an ultra-high pressure mercury lamp that emits white light with high luminance, and a reflector 13 that condenses and reflects light emitted from the light source lamp 12 toward the front.

また、前記カラーホィール15は、前記光源11からの出射光(白色光)を、複数の色、例えば赤、緑、青の3色に順次着色するために設けられている。図6は前記カラーホィール15の正面図であり、このカラーホィール17は、赤、緑、青の3色のカラーフィルタ16R,16G,16Bを周方向に並べて設けた円板状の回転板からなっている。   The color wheel 15 is provided to sequentially color the emitted light (white light) from the light source 11 into a plurality of colors, for example, three colors of red, green, and blue. FIG. 6 is a front view of the color wheel 15. The color wheel 17 is composed of a disc-shaped rotating plate in which three color filters 16R, 16G, and 16B of red, green, and blue are arranged in the circumferential direction. ing.

このカラーホィール15は、その回転により前記カラーフィルタ16R,16G,16Bが順次前記導光ロッド14の入射端面15の前を通過するように、回転中心を前記マイクロミラー素子1への投射光路の側方にずらして配置されている。   The color wheel 15 rotates so that the color filters 16R, 16G, and 16B sequentially pass in front of the incident end face 15 of the light guide rod 14, and the center of rotation is on the side of the projection optical path to the micromirror element 1. It is arranged to be shifted toward.

また、前記導光ロッド14は、前記マイクロミラー素子1の表示エリアAの形状(矩形状)と相似な断面形状を有する透明角棒または内面全体に反射膜が設けられた角筒からなっており、その一端面が入射端面とされ、他端面が出射端面とされている。   The light guide rod 14 is formed of a transparent square bar having a cross-sectional shape similar to the shape (rectangular shape) of the display area A of the micromirror element 1 or a square tube having a reflective film on the entire inner surface. The one end face is an incident end face and the other end face is an exit end face.

この導光ロッド14は、前記光源11の出射側に、その入射端面を前記光源11に対向させるとともに、中心軸線を前記投射光路の軸線O10に一致させて配置されている。 The light guide rod 14 is disposed on the emission side of the light source 11 with its incident end face facing the light source 11 and with its center axis aligned with the axis O 10 of the projection light path.

この導光ロッド14は、前記光源11からの出射光を均一な強度分布の光束とするために設けられており、前記光源11から前記リフレクタ13により集光反射されて出射し、前記カラーホィール15により赤、緑、青のいずれかの色に着色した光を、前記入射端面から入射させ、その光を、図4に矢線で示したように導光ロッド14の各側面と外気である空気層との界面で全反射させながら導光ロッド14内をその長さ方向に導いて、均一な強度分布の光束として前記出射端面から出射する。   The light guide rod 14 is provided to make the light emitted from the light source 11 into a light beam having a uniform intensity distribution. The light guide rod 14 is condensed and reflected from the light source 11 by the reflector 13, and the color wheel 15 is emitted. The light colored in any one of red, green, and blue is made incident from the incident end face, and the light is air that is the outside air and each side surface of the light guide rod 14 as indicated by arrows in FIG. The light guide rod 14 is guided in its length direction while being totally reflected at the interface with the layer, and is emitted from the emission end face as a light beam having a uniform intensity distribution.

また、前記光源系レンズ17は、レンズ収差を小さくするために、複数枚のレンズを組合わせて構成されており、この光源系レンズ17は、前記導光ロッド14の出射側に、レンズ光軸を前記投射光路の軸線O10に一致させて配置されている。 In addition, the light source system lens 17 is configured by combining a plurality of lenses in order to reduce lens aberration. The light source system lens 17 is arranged on the exit side of the light guide rod 14 with a lens optical axis. the are arranged to coincide with the axis O 10 of the projection optical path.

また、前記投影系18は、複数枚のレンズを組合わせて構成されたレンズ収差の小さい投影系レンズ19からなっており、この投影系レンズ18は、そのレンズ光軸を、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した反射光(複数のマイクロミラー2により正面方向に反射された光)の光束の軸線Oに一致させて前記マイクロミラー素子1の前方に配置されている。 The projection system 18 includes a projection system lens 19 having a small lens aberration, which is configured by combining a plurality of lenses. The projection system lens 18 has its lens optical axis as the micromirror element 1. Are arranged in front of the micromirror element 1 so as to coincide with the axis O 1 of the light beam of the reflected light emitted in the front direction (light reflected in the front direction by the plurality of micromirrors 2).

この投影型表示装置は、前記光源11から光(白色光)を出射させ、前記カラーホィール15を高速で回転駆動することにより、前記光源系10から赤、緑、青の光を順次前記マイクロミラー素子1に投射するとともに、前記赤、緑、青の光の投射周期に同期させて前記マイクロミラー素子1に赤、緑、青の画像データを順次書込むことにより、前記マイクロミラー素子1に赤、緑、青の画像を順次表示させ、前記マイクロミラー素子1から順次出射する赤、緑、青の画像光を、前記投影系18により拡大して図示しないスクリーンに投影し、これらの色の画像が合成されたカラー画像を観察させる。   The projection display device emits light (white light) from the light source 11 and rotationally drives the color wheel 15 at a high speed, so that red, green, and blue light are sequentially emitted from the light source system 10 to the micromirror. In addition to projecting on the element 1, red, green, and blue image data are sequentially written in the micromirror element 1 in synchronization with the red, green, and blue light projection periods, thereby red on the micromirror element 1. , Green and blue images are sequentially displayed, and red, green and blue image lights sequentially emitted from the micromirror element 1 are enlarged by the projection system 18 and projected onto a screen (not shown). To observe the synthesized color image.

ところで、この投影型表示装置は、前記マイクロミラー素子1に前記入射方向から入射し、前記複数のマイクロミラー2により正面方向に反射されて前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した光を投影系レンズ19によりスクリーンに投影するものであるため、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射して前記投影系レンズ19に入射する光の強度分布が不均一であると、スクリーンに投影された画像に輝度むらが発生する。   By the way, the projection display device projects light that is incident on the micromirror element 1 from the incident direction, is reflected in the front direction by the plurality of micromirrors 2, and is emitted in the front direction of the micromirror element 1. Since the light is projected onto the screen by the lens 19, if the intensity distribution of the light emitted in the front direction of the micromirror element 1 and incident on the projection system lens 19 is not uniform, the image projected on the screen Luminance unevenness occurs.

そのため、従来の投影型表示装置では、図4に示したように、前記光源系10からの投射光を、光源系レンズ17により前記マイクロミラー素子1の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記マイクロミラー素子1に入射させ、前記マイクロミラー素子1の正面方向に均一な強度分布の平行光を出射させて前記投影系レンズ19に入射させることにより、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影するようにしている。   Therefore, in the conventional projection display device, as shown in FIG. 4, the projection light from the light source system 10 is projected at a predetermined angle in the incident direction with respect to the front direction of the micromirror element 1 by the light source system lens 17. By correcting the parallel light along the tilted direction and making it incident on the micromirror element 1, emitting parallel light with a uniform intensity distribution in the front direction of the micromirror element 1 and making it incident on the projection system lens 19. The image without brightness unevenness is projected on the screen.

しかし、上記のように光源系10からの投射光を光源系レンズ17により平行光に補正して前記マイクロミラー素子1に入射させるのでは、前記光源系レンズ17を、前記マイクロミラー素子1の表示エリアの全域に平行光を投射することができる大口径のレンズとする必要がある。   However, when the projection light from the light source system 10 is corrected to the parallel light by the light source system lens 17 and is incident on the micromirror element 1 as described above, the light source system lens 17 is displayed on the micromirror element 1. It is necessary to use a large-diameter lens capable of projecting parallel light over the entire area.

しかも、上記従来の投影型表示装置は、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した平行光を直接投影系レンズ19に入射させるものであるため、前記投影系レンズ19も大口径のレンズとする必要がある。   In addition, since the conventional projection display device directly enters parallel light emitted in the front direction of the micromirror element 1 into the projection system lens 19, the projection system lens 19 is also a large-diameter lens. There is a need.

このように、従来の投影型表示装置は、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影するために、光源系レンズ17及び投影系レンズ19として高価な大口径レンズを使用しなければならす、したがって低コストに製造することが難しい。   As described above, the conventional projection display apparatus needs to use expensive large-diameter lenses as the light source system lens 17 and the projection system lens 19 in order to project an image having no luminance unevenness on the screen, and therefore, the cost is low. Difficult to manufacture.

これは、前記マイクロミラー素子1を用いた投影型表示装置に限らず、複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射した光を反射して前記正面方向に出射するとともに、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する反射型表示素子、例えば反射型の液晶表示素子を用いた投影型表示装置においても言えることである。   This is not limited to the projection display device using the micromirror element 1, but has a display area in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction, and an incident direction inclined in one direction with respect to the front direction. Reflective display element that reflects light emitted from the light source and emits the light in the front direction and displays an image by controlling light emission from the plurality of pixels, for example, a projection type using a reflective liquid crystal display element This is also true for display devices.

この発明は、反射型表示素子を用いた投影型表示装置として、光源系からの投射光を前記反射型表示素子に平行光として入射させ、前記反射型表示素子から均一な輝度分布の平行光を出射させて、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影することができるとともに、光源系レンズ及び投影系レンズを安価な小口径レンズとし、低コストに製造することができるものを提供することを目的としたものである。   As a projection display device using a reflective display element, the present invention allows projection light from a light source system to enter the reflective display element as parallel light, and emits parallel light with a uniform luminance distribution from the reflective display element. An object of the present invention is to provide an image which can be emitted and projected onto a screen without uneven brightness, and which can be manufactured at low cost by using a light source lens and a projection lens as an inexpensive small-diameter lens. It is a thing.

この発明の投影型表示装置は、複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射した光を反射して前記正面方向に出射するとともに、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する反射型表示素子と、光源からの光を光源系レンズにより光束を拡大して前記反射型表示素子に前記入射方向から投射する光源系と、前記反射型表示素子からの出射光を投影系レンズにより光束を拡大して投影する投影系と、前記反射型表示素子の前に配置され、前記光源系からの投射光を前記反射型表示素子の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表示素子の正面方向に出射した反射光をその光束を縮小して前記投影系レンズに入射させる中継光学部材とを備えたことを特徴とするものである。   The projection display device of the present invention has a display area in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction, reflects light incident from an incident direction inclined in one direction with respect to the front direction, and reflects the front surface. A reflective display element that emits light in a direction and displays an image by controlling the emission of light from the plurality of pixels, and expands a light beam from a light source by a light source system lens to the reflective display element. A light source system for projecting from an incident direction, a projection system for projecting light emitted from the reflective display element by expanding a light beam by a projection system lens, and a light source system disposed in front of the reflective display element. The projected light is corrected to parallel light along a direction inclined at a predetermined angle with respect to the incident direction with respect to the front direction of the reflective display element and is incident on the reflective display element, and in the front direction of the reflective display element. Outgoing reflected light It is characterized in that a relay optical member to be incident on the projection system lens by reducing the light flux.

この投影型表示装置は、前記光源からの光を前記光源系レンズにより光束を拡大して前記反射型表示素子に前記入射方向(反射型表示素子の正面方向に対して一方の方向に傾いた方向)から投射し、その投射光を、前記反射型表示素子の前に配置された前記中継光学部材により前記反射型表示素子の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表示素子の正面方向に出射した反射光を、前記中継光学部材により光束を縮小して前記投影系レンズに入射させ、その光を前記投影系レンズにより光束を拡大して図示しないスクリーンに投影する。   In the projection display device, the light from the light source is expanded by the light source system lens and the incident light is incident on the reflective display element in the incident direction (one direction with respect to the front direction of the reflective display element). ) And the projected light is parallel light along a direction inclined by a predetermined angle with respect to the front direction of the reflective display element by the relay optical member disposed in front of the reflective display element. And the reflected light emitted in the front direction of the reflective display element is made incident on the projection system lens by reducing the luminous flux by the relay optical member. The light beam is enlarged by the projection system lens and projected onto a screen (not shown).

この投影型表示装置によれば、前記光源系からの投射光を平行光として前記反射型表示素子に入射させるようにしているため、前記反射型表示素子から均一な強度分布の平行光を出射させることができ、したがって、前記投影系レンズに均一な強度分布の光を入射させ、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影することができる。   According to the projection display device, since the projection light from the light source system is incident on the reflection type display element as parallel light, parallel light with a uniform intensity distribution is emitted from the reflection type display element. Therefore, light having a uniform intensity distribution can be incident on the projection system lens, and an image without unevenness in brightness can be projected onto the screen.

そして、この投影型表示装置では、前記光源系を、光源からの光を光源系レンズにより光束を拡大して前記反射型表示素子に前記入射方向から投射する構成とし、この光源系からの投射光を前記中継光学部材により平行光に補正して前記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表示素子から出射した平行光を、前記中継光学部材により光束を縮小して投影系レンズに入射させるようにしているため、前記光源系レンズ及び投影系レンズは安価な小口径レンズでよく、したがって低コストに製造することができる。   In the projection display device, the light source system is configured to project light from the light source system from the incident direction by enlarging a light beam from the light source system with a light source system lens, and projecting the light from the incident direction. Is converted into parallel light by the relay optical member and incident on the reflective display element, and the parallel light emitted from the reflective display element is reduced by the relay optical member and incident on the projection system lens. Therefore, the light source system lens and the projection system lens may be an inexpensive small-diameter lens, and can be manufactured at a low cost.

この発明の投影型表示装置において、前記反射型表示素子は、正面方向に対して実質的に垂直な基準面に対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマイクロミラーからなる複数の画素が前記基準面に沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して前記マイクロミラーの一方の傾き方向に傾いた入射方向から入射した光を前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより前記正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するマイクロミラー素子が好ましい。   In the projection display device according to the present invention, the reflective display element includes a plurality of micromirrors that are tilted in one direction and the other direction with respect to a reference plane substantially perpendicular to the front direction. The pixels have display areas arranged in a row direction and a column direction along the reference plane, and light incident from an incident direction inclined in one inclination direction of the micromirror with respect to the front direction is the plurality of microscopic pixels. A micromirror element that displays an image by reflecting in the front direction and the oblique direction by switching the tilt direction of the mirror is preferable.

また、前記中継光学部材は、凸レンズ状の曲面をもったレンズからなっており、そのレンズ光軸を、反射型表示素子の正面方向と実質的に平行で、且つ前記反射型表示素子の表示エリアの周縁のうち、光源系からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近を通る直線に一致させて配置されているのが好ましい。   The relay optical member is a lens having a convex lens-like curved surface, and the optical axis of the lens is substantially parallel to the front direction of the reflective display element and the display area of the reflective display element. Of these, it is preferable that they are arranged so as to coincide with a straight line passing through the vicinity of the center of the edge opposite to the incident direction of light from the light source system.

さらに、前記中継光学部材は、円形な凸レンズの一部を前記反射型表示素子の表示エリアに対応する形状に切り取った形状のレンズからなっているのがより好ましい。   Further, it is more preferable that the relay optical member is a lens having a shape obtained by cutting a part of a circular convex lens into a shape corresponding to the display area of the reflective display element.

また、前記投影系レンズは、そのレンズ光軸を前記レンズからなる中継光学部材のレンズ光軸と実質的に一致させて配置されているのが望ましい。   Further, it is desirable that the projection system lens is disposed so that the lens optical axis thereof substantially coincides with the lens optical axis of the relay optical member made of the lens.

この発明の投影型表示装置は、複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射した光を反射して前記正面方向に出射するとともに、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する反射型表示素子と、光源からの光を光源系レンズにより光束を拡大して前記反射型表示素子に前記入射方向から投射する光源系と、前記反射型表示素子からの出射光を投影系レンズにより光束を拡大して投影する投影系と、前記反射型表示素子の前に配置され、前記光源系からの投射光を前記反射型表示素子の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表示素子の正面方向に出射した反射光をその光束を縮小して前記投影系レンズに入射させる中継光学部材とを備えたものであるため、光源系からの投射光を前記反射型表示素子に平行光として入射させ、前記反射型表示素子から均一な輝度分布の平行光を出射させて、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影することができるとともに、光源系レンズ及び投影系レンズを安価な小口径レンズとし、低コストに製造することができる。   The projection display device of the present invention has a display area in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction, reflects light incident from an incident direction inclined in one direction with respect to the front direction, and reflects the front surface. A reflective display element that emits light in a direction and displays an image by controlling the emission of light from the plurality of pixels, and expands a light beam from a light source by a light source system lens to the reflective display element. A light source system for projecting from an incident direction, a projection system for projecting light emitted from the reflective display element by expanding a light beam by a projection system lens, and a light source system disposed in front of the reflective display element. The projected light is corrected to parallel light along a direction inclined at a predetermined angle with respect to the incident direction with respect to the front direction of the reflective display element and is incident on the reflective display element, and in the front direction of the reflective display element. Outgoing reflected light And a relay optical member that reduces the luminous flux and makes it incident on the projection system lens. Therefore, the projection light from the light source system is incident on the reflective display element as parallel light, and is reflected from the reflective display element. It can emit parallel light with a uniform luminance distribution and project an image with no luminance unevenness on the screen, and the light source system lens and the projection system lens can be made into an inexpensive small-aperture lens and can be manufactured at low cost. .

この発明の投影型表示装置において、前記反射型表示素子は、正面方向に対して実質的に垂直な基準面に対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマイクロミラーからなる複数の画素が前記基準面に沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して前記マイクロミラーの一方の傾き方向に傾いた入射方向から入射した光を前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより前記正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するマイクロミラー素子が好ましく、このマイクロミラー素子を用いることにより、高精細で、しかも明るい画像をスクリーンに投影することができる。   In the projection display device according to the present invention, the reflective display element includes a plurality of micromirrors that are tilted in one direction and the other direction with respect to a reference plane substantially perpendicular to the front direction. The pixels have display areas arranged in a row direction and a column direction along the reference plane, and light incident from an incident direction inclined in one inclination direction of the micromirror with respect to the front direction is the plurality of microscopic pixels. A micromirror element that displays an image by reflecting in the front direction and the oblique direction by switching the tilt direction of the mirror is preferable. By using this micromirror element, a high-definition and bright image is projected onto the screen. Can do.

また、前記中継光学部材は、凸レンズ状の曲面をもったレンズからなっており、そのレンズ光軸を、前記反射型表示素子の正面方向と実質的に平行で、且つ前記反射型表示素子の表示エリアの周縁のうち、光源系からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近を通る直線に一致させて配置されているのが好ましく、このようにすることにより、前記光源系からの投射光を平行光に補正して前記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表示素子の正面方向に出射した平行光をその光束を縮小して前記投影系レンズに入射させることができる。また、前記レンズからなる中継光学部材は、前記光源系レンズ及び投影系レンズに比べて非常に安価であるため、投影型表示装置の製造コストをより低減することができる。   The relay optical member is a lens having a convex lens-like curved surface, the lens optical axis of which is substantially parallel to the front direction of the reflective display element, and the display of the reflective display element. Of the peripheral edge of the area, it is preferable to be arranged to coincide with a straight line passing through the vicinity of the center of the edge opposite to the incident direction of the light from the light source system. The projected light is corrected into parallel light and made incident on the reflective display element, and the parallel light emitted in the front direction of the reflective display element can be reduced and made incident on the projection system lens. . Further, since the relay optical member made of the lens is very inexpensive compared to the light source system lens and the projection system lens, the manufacturing cost of the projection display device can be further reduced.

さらに、前記中継光学部材は、円形な凸レンズの一部を前記反射型表示素子の表示エリアに対応する形状に切り取った形状のレンズからなっているのが好ましく、このようにすることにより、前記中継光学部材をさらに安価にし、投影型表示装置の製造コストをさらに低減するとともに、前記中継光学部材を前記反射型表示素子の周囲に突出しないように配置し、その部分を省スペース化することができる。   Furthermore, it is preferable that the relay optical member is a lens having a shape obtained by cutting a part of a circular convex lens into a shape corresponding to the display area of the reflective display element. The optical member can be made cheaper, the manufacturing cost of the projection display device can be further reduced, and the relay optical member can be arranged so as not to protrude around the reflective display element, and the space can be saved. .

また、前記投影系レンズは、そのレンズ光軸を前記レンズからなる中継光学部材のレンズ光軸と実質的に一致させて配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記反射型表示素子の正面方向に出射し、前記中継光学部材により光束を縮小されて前記投影系レンズに入射した光を、前記投影系レンズにより光束を拡大して、前記反射型表示素子の前面と平行に配置されたスクリーンに、ピントの合った高品質の画像として結像させることができる。   In addition, it is desirable that the projection system lens is arranged so that the lens optical axis thereof substantially coincides with the lens optical axis of the relay optical member made of the lens. The light emitted in the front direction and reduced in light flux by the relay optical member and incident on the projection system lens is arranged in parallel with the front surface of the reflective display element by expanding the light flux by the projection system lens. The image can be formed on the screen as a high-quality image in focus.

図1及び図2はこの発明の第1の実施例を示しており、図1は投影型表示装置の側面図、図2はマイクロミラー素子の前に配置された中継光学部材の正面図である。   1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view of a projection display device, and FIG. 2 is a front view of a relay optical member disposed in front of a micromirror element. .

この実施例の投影型表示装置は、反射型表示素子としてマイクロミラー素子1を用いたものであり、図1に示したように、マイクロミラー素子1と、前記マイクロミラー素子1に光を投射する光源系20と、前記マイクロミラー素子1からの出射光を投影する投影系23と、前記マイクロミラー素子1の前に配置された中継光学部材25とを備えている。   The projection display device of this embodiment uses a micromirror element 1 as a reflective display element, and projects light onto the micromirror element 1 and the micromirror element 1 as shown in FIG. A light source system 20, a projection system 23 that projects light emitted from the micromirror element 1, and a relay optical member 25 disposed in front of the micromirror element 1 are provided.

前記マイクロミラー素子1は、図5に示したように、その正面方向に対して実質的に垂直な基準面Lに対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマイクロミラー2からなる複数の画素が前記基準面Lに沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアAを有しており、前記正面方向、つまり前記基準面Lの法線hに沿った方向に対して前記マイクロミラー2の一方の傾き方向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で入射した光の反射方向を前記複数のマイクロミラー2の傾き方向の切換えにより制御して画像を表示する。   As shown in FIG. 5, the micromirror element 1 includes a plurality of micromirrors 2 that are tilted in one direction and the other direction with respect to a reference plane L substantially perpendicular to the front direction. A plurality of pixels having a display area A arranged in a row direction and a column direction along the reference plane L, and the front direction, that is, the direction along the normal h of the reference plane L. An image is displayed by controlling a reflection direction of light incident at an incident angle within a predetermined angle range from an incident direction tilted in one tilt direction of the micromirror 2 by switching the tilt directions of the plurality of micromirrors 2.

一方、前記光源系20は、光源11と、前記光源11の出射側に配置された導光ロッド14と、前記光源11と導光ロッド14との間に配置されたカラーホィール15と、前記導光ロッド14の出射端面から出射した光をその光束を拡大して前記マイクロミラー素子1に前記入射方向(マイクロミラー素子1の正面方向に対してマイクロミラー2の一方の傾き方向に傾いた方向)から投射する光源系レンズ21とからなっており、この光源系20は、その投射光路の軸線O20を、前記マイクロミラー素子1の正面方向に対して前記マイクロミラー2の一方の傾き方向に所定角度傾けて、前記マイクロミラー素子1の斜め前方に配置されている。 On the other hand, the light source system 20 includes a light source 11, a light guide rod 14 disposed on the emission side of the light source 11, a color wheel 15 disposed between the light source 11 and the light guide rod 14, and the light guide. The light emitted from the exit end face of the optical rod 14 is enlarged in its luminous flux and enters the micromirror element 1 in the incident direction (a direction inclined in one inclination direction of the micromirror 2 with respect to the front direction of the micromirror element 1). The light source system 20 projects the axis O 20 of the projection optical path in a predetermined inclination direction of the micromirror 2 with respect to the front direction of the micromirror element 1. The micromirror element 1 is disposed obliquely forward at an angle.

なお、この光源系21の光源11と導光ロッド14とカラーホィール17は、図4に示した従来の表示装置と同じものであるから、その説明は図に同符号を付して省略する。   Since the light source 11, light guide rod 14, and color wheel 17 of the light source system 21 are the same as those of the conventional display device shown in FIG. 4, the description thereof will be omitted with the same reference numerals.

前記光源系レンズ21は、レンズ収差を小さくするために、複数枚のレンズを組合わせて構成されており、この光源系レンズ21は、前記導光ロッド14の出射側に、レンズ光軸を前記投射光路の軸線O20に一致させて配置されている。 The light source system lens 21 is configured by combining a plurality of lenses in order to reduce lens aberration. The light source system lens 21 has a lens optical axis on the exit side of the light guide rod 14. They are arranged so as to coincide with the axis O 20 of the projection optical path.

一方、前記マイクロミラー素子1の前に配置された中継光学部材25は、凸レンズ状の曲面をもった1枚のレンズからなっている。   On the other hand, the relay optical member 25 disposed in front of the micromirror element 1 is composed of a single lens having a convex lens-like curved surface.

この中継光学部材25は、図2のように、図に仮想線(二点鎖線)で示した凸レンズ26の一部を前記マイクロミラー素子1の表示エリアAに対応する矩形状に切り取った形状のレンズからなっており、前記矩形状の一側縁の中央付近にレンズ光軸26aをもっている。   As shown in FIG. 2, the relay optical member 25 has a shape obtained by cutting a part of a convex lens 26 indicated by a virtual line (two-dot chain line) in the figure into a rectangular shape corresponding to the display area A of the micromirror element 1. It consists of a lens, and has a lens optical axis 26a near the center of one side edge of the rectangular shape.

そして、前記中継光学部材25は、図1のように、前記マイクロミラー素子1の直前に、そのレンズ光軸25aを、前記マイクロミラー素子1の正面方向(基準面Lの法線hに沿った方向)と実質的に平行で、且つ前記マイクロミラー素子1の表示エリアAの周縁のうち、前記光源系20からの光の入射方向とは反対側の縁部(図1において下側の縁部)の中央付近を通る直線に一致させて配置されている。   As shown in FIG. 1, the relay optical member 25 has its lens optical axis 25 a placed in front of the micromirror element 1 (along the normal h of the reference plane L) immediately before the micromirror element 1. Direction) and, on the periphery of the display area A of the micromirror element 1, the edge on the opposite side of the light incident direction from the light source system 20 (the lower edge in FIG. 1) ) Are arranged so as to coincide with a straight line passing through the center.

この中継光学部材25は、図1のように、前記光源系20からの投射光を前記マイクロミラー素子1の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記マイクロミラー素子1に入射させるとともに、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した反射光(複数のマイクロミラー2により正面方向に反射された光)の光束の軸線Oを前記レンズ光軸25a方向に屈折させ、前記光束を前記レンズ光軸25aに向かって集束するように縮小して前記投影系レンズ24に入射させる。 As shown in FIG. 1, the relay optical member 25 corrects the projection light from the light source system 20 into parallel light along a direction inclined by a predetermined angle with respect to the incident direction with respect to the front direction of the micromirror element 1. The axis O 1 of the light beam of the reflected light (light reflected in the front direction by the plurality of micromirrors 2) that is incident on the micromirror element 1 and emitted in the front direction of the micromirror element 1 is used as the lens optical axis 25a. The light beam is refracted in the direction, and is reduced so as to be converged toward the lens optical axis 25a, and is incident on the projection system lens 24.

また、前記投影系23は、複数枚のレンズを組合わせて構成されたレンズ収差の小さい投影系レンズ24からなっており、この投影系レンズ24は、そのレンズ光軸24aを前記中継光学部材25のレンズ光軸25aと実質的に一致させて配置されている。   The projection system 23 includes a projection system lens 24 having a small lens aberration, which is formed by combining a plurality of lenses. The projection system lens 24 has its lens optical axis 24 a connected to the relay optical member 25. The lens optical axis 25a is substantially aligned with the lens optical axis 25a.

この投影系レンズ24は、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射し、前記中継光学部材25により光束を縮小されて入射した光を、その光束を拡大して、前記マイクロミラー素子1の前面と平行(マイクロミラー素子1の基準面Lと平行)に配置された図示しないスクリーンに投影する。   The projection system lens 24 emits light that is emitted in the front direction of the micromirror element 1 and is incident upon being reduced in its luminous flux by the relay optical member 25, and expands the luminous flux to form a front surface of the micromirror element 1. Projection is performed on a screen (not shown) arranged in parallel (parallel to the reference plane L of the micromirror element 1).

この投影型表示装置は、前記光源11からの光を前記光源系レンズ21により光束を拡大して前記マイクロミラー素子1に前記入射方向(マイクロミラー素子1の正面方向に対してマイクロミラー2の一方の傾き方向に傾いた方向)から投射し、その投射光を、前記マイクロミラー素子1の前に配置された前記中継光学部材25により前記マイクロミラー素子1の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記マイクロミラー素子1に入射させるとともに、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した反射光を、前記中継光学部材25により光束を縮小して前記投影系レンズ24に入射させ、その光を前記投影系レンズ24により光束を拡大して前記スクリーンに投影する。   In this projection type display device, the light from the light source 11 is expanded by the light source system lens 21 and is incident on the micromirror element 1 in the incident direction (one of the micromirrors 2 with respect to the front direction of the micromirror element 1). The projection light is projected in a predetermined direction in the incident direction with respect to the front direction of the micromirror element 1 by the relay optical member 25 arranged in front of the micromirror element 1. The projection light is corrected to parallel light along an inclined direction and is incident on the micromirror element 1, and the reflected light emitted in the front direction of the micromirror element 1 is reduced by the relay optical member 25 to reduce the projection. The light is incident on the system lens 24, and the light is enlarged by the projection system lens 24 and projected onto the screen.

すなわち、この実施例では、上述したように、凸レンズ状の曲面をもったレンズからなる中継光学部材25を、そのレンズ光軸25aを前記マイクロミラー素子1の正面方向と実質的に平行で、且つ前記マイクロミラー素子1の表示エリアAの周縁のうち、前記光源系20からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近を通る直線に一致させて配置しているため、前記光源11から出射し、前記光源系レンズ21により光束を拡大されて前記マイクロミラー素子1に前記入射方向から投射された光が、前記中継光学部材25により、前記マイクロミラー素子1の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正されて前記マイクロミラー素子1に入射し、その光が、図5に実線で示した方向に傾き動作されたマイクロミラー2によりマイクロミラー素子1の正面方向に、前記基準面Lの法線hに沿った平行光として反射される。   That is, in this embodiment, as described above, the relay optical member 25 made of a lens having a convex lens-like curved surface is arranged such that its lens optical axis 25a is substantially parallel to the front direction of the micromirror element 1, and Of the peripheral edge of the display area A of the micromirror element 1, the light source 11 is arranged so as to coincide with a straight line passing through the vicinity of the center of the edge opposite to the light incident direction from the light source system 20. The light that has been emitted from the light source system 21 and expanded from the light source system 21 and projected onto the micromirror element 1 from the incident direction is transmitted to the front direction of the micromirror element 1 by the relay optical member 25. A microphone that is corrected to parallel light along a direction inclined by a predetermined angle with respect to the incident direction and enters the micromirror element 1, and the light is tilted in the direction indicated by the solid line in FIG. The mirror 2 toward the front of the micro-mirror element 1 is reflected as parallel light along the normal h of the reference plane L.

そして、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した平行光は、前記中継光学部材25に再び入射し、この中継光学部材25により、そのレンズ光軸25aに向かって集束するように光束を縮小されて前記投影系レンズ24に入射し、この投影系レンズ24により光束を拡大されて、前記マイクロミラー素子1の前面と平行に配置されたスクリーンに投影される。   Then, the parallel light emitted in the front direction of the micromirror element 1 enters the relay optical member 25 again, and the light beam is reduced by the relay optical member 25 so as to be converged toward the lens optical axis 25a. Then, the light enters the projection system lens 24, the light flux is enlarged by the projection system lens 24, and is projected onto a screen arranged in parallel with the front surface of the micromirror element 1.

この投影型表示装置によれば、前記光源系20からの投射光を平行光として前記マイクロミラー素子1に入射させるようにしているため、前記複数のマイクロミラー2から均一な強度分布の平行光を出射させることができ、したがって、前記投影系レンズ24に均一な強度分布の光を入射させ、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影することができる。   According to the projection display apparatus, since the projection light from the light source system 20 is incident on the micromirror element 1 as parallel light, parallel light with a uniform intensity distribution is emitted from the plurality of micromirrors 2. Accordingly, light having a uniform intensity distribution can be incident on the projection system lens 24, and an image having no luminance unevenness can be projected onto the screen.

そして、この投影型表示装置では、前記光源系20を、光源11からの光を光源系レンズ21により光束を拡大してマイクロミラー素子1に前記入射方向から投射する構成とし、この光源系20からの投射光を前記中継光学部材25により平行光に補正して前記マイクロミラー素子1に入射させるとともに、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した平行光を、前記中継光学部材25により光束を縮小して投影系レンズ24に入射させるようにしているため、前記光源系レンズ21及び投影系レンズ24は安価な小口径レンズでよく、したがって低コストに製造することができる。   In the projection display device, the light source system 20 is configured to project the light from the light source 11 on the micromirror element 1 from the incident direction by expanding the light beam by the light source system lens 21. The incident light is corrected to parallel light by the relay optical member 25 and is incident on the micromirror element 1, and the parallel light emitted in the front direction of the micromirror element 1 is reduced by the relay optical member 25. Thus, the light source system lens 21 and the projection system lens 24 may be inexpensive small-diameter lenses, and can be manufactured at a low cost.

さらに、この投影型表示装置は、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した平行光を、前記中継光学部材25により光束を縮小して投影系レンズ24に入射させるようにしたものであるため、複数枚のレンズにより構成する前記投影系レンズ24のレンズ数を、図4に示した従来の投影型表示装置の投影系レンズ19のレンズ数よりも少なくすることができる。   Further, since the projection display device is configured such that the parallel light emitted in the front direction of the micromirror element 1 is incident on the projection system lens 24 by reducing the luminous flux by the relay optical member 25. The number of lenses of the projection system lens 24 constituted by a plurality of lenses can be made smaller than the number of lenses of the projection system lens 19 of the conventional projection display device shown in FIG.

すなわち、図4に示した従来の投影型表示装置は、マイクロミラー素子1の正面方向に出射した平行光をそのまま投影系レンズ19に入射させるものであるため、前記投影系レンズ19を、平行光をレンズ焦点に向けて屈折させるように設計する必要があり、したがって、前記投影系レンズ19を多数枚のレンズにより構成しなければならない。   That is, since the conventional projection display device shown in FIG. 4 directly enters the parallel light emitted in the front direction of the micromirror element 1 into the projection system lens 19, the projection system lens 19 is connected to the parallel light. Must be designed to be refracted toward the lens focus. Therefore, the projection system lens 19 must be composed of a large number of lenses.

それに対して、この実施例の投影型表示装置は、マイクロミラー素子1の正面方向に出射した平行光を、前記中継光学部材25により光束を縮小して投影系レンズ24に入射させ、その光を前記投影系レンズ24により光束を拡大してスクリーンに投影するものであり、前記中継光学部材25が、従来の投影型表示装置における投影系レンズ19の入射側レンズに代わる機能をもっているため、前記投影系レンズ24のレンズ数を少なくし、この投影系レンズ24をさらに安価にして、投影型表示装置の製造コストを低減することができる。   On the other hand, in the projection display apparatus of this embodiment, the parallel light emitted in the front direction of the micromirror element 1 is incident on the projection system lens 24 by reducing the luminous flux by the relay optical member 25, and the light is incident on the projection system lens 24. The projection system lens 24 enlarges the light beam and projects it onto the screen, and the relay optical member 25 has a function to replace the incident side lens of the projection system lens 19 in the conventional projection display device. The number of system lenses 24 can be reduced, and the projection system lens 24 can be made more inexpensive, thereby reducing the manufacturing cost of the projection display device.

また、この実施例では、前記中継光学部材25を、凸レンズ状の曲面をもったレンズとし、この中継光学部材25を、そのレンズ光軸25aを前記マイクロミラー素子1の正面方向と実質的に平行で、且つ前記マイクロミラー素子1の表示エリアAの周縁のうち、光源系20からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近を通る直線に一致させて配置しているため、前記光源系20からの投射光を平行光に補正して前記マイクロミラー素子1に入射させるとともに、前記マイクロミラー素子1の正面方向に出射した平行光をその光束を縮小して小口径の投影系レンズ24に入射させることができる。   In this embodiment, the relay optical member 25 is a lens having a convex lens-like curved surface, and the relay optical member 25 has a lens optical axis 25 a substantially parallel to the front direction of the micromirror element 1. And, in the periphery of the display area A of the micromirror element 1, it is arranged so as to coincide with a straight line passing through the vicinity of the center of the edge opposite to the incident direction of the light from the light source system 20. The projection light from the light source system 20 is corrected into parallel light and is incident on the micromirror element 1, and the parallel light emitted in the front direction of the micromirror element 1 is reduced in its luminous flux to have a small diameter projection system lens. 24 can be made incident.

そして、前記レンズからなる中継光学部材25は、前記光源系レンズ21及び投影系レンズ24に比べて非常に安価であり、したがって、投影型表示装置の製造コストをより低減することができる。   The relay optical member 25 made of the lens is very inexpensive as compared with the light source system lens 21 and the projection system lens 24. Therefore, the manufacturing cost of the projection display device can be further reduced.

さらに、この実施例では、前記中継光学部材25を、図2に示したように、円形な凸レンズ26の一部をマイクロミラー素子1の表示エリアAに対応する形状に切り取った形状のレンズとしているため、中継光学部材25をさらに安価にし、投影型表示装置の製造コストをさらに低減するとともに、前記中継光学部材25を前記マイクロミラー素子1の周囲に突出しないように配置し、その部分を省スペース化することができる。   Further, in this embodiment, the relay optical member 25 is a lens having a shape obtained by cutting a part of the circular convex lens 26 into a shape corresponding to the display area A of the micromirror element 1 as shown in FIG. For this reason, the relay optical member 25 is further reduced in cost, the manufacturing cost of the projection display device is further reduced, and the relay optical member 25 is disposed so as not to protrude around the micromirror element 1, thereby saving the space. Can be

また、この実施例では、前記投影系レンズ24を、そのレンズ光軸24aを前記中継光学部材25のレンズ光軸25aと実質的に一致させて配置しているため、マイクロミラー素子1の正面方向に出射し、前記中継光学部材25により光束を縮小されて投影系レンズ24に入射した光を、前記投影系レンズ24により光束を拡大して、前記マイクロミラー素子1の前面と平行に配置されたスクリーンに、ピントの合った高品質の画像として結像させることができる。   In this embodiment, the projection system lens 24 is arranged such that its lens optical axis 24a substantially coincides with the lens optical axis 25a of the relay optical member 25. The light that has been reduced to the incident light by the relay optical member 25 and incident on the projection system lens 24 is expanded in parallel by the projection system lens 24 and arranged parallel to the front surface of the micromirror element 1. The image can be formed on the screen as a high-quality image in focus.

しかも、この投影型表示装置によれば、前記光源系20と投影系23とのなす角度を、前記光源系レンズ21及び投影系レンズ24を投影系23による投影光路及び光源系20からの投射光路に干渉させること無く小さくし、装置を小型化することができる。   In addition, according to the projection display device, the angle formed by the light source system 20 and the projection system 23 is set so that the light source system lens 21 and the projection system lens 24 are projected by the projection system 23 and the projection light path from the light source system 20. The size of the apparatus can be reduced without causing interference with the apparatus.

すなわち、図4に示した従来の投影型表示装置は、光源系10からの投射光を、大口径の光源系レンズ17により平行光に補正してマイクロミラー素子1に入射させ、前記マイクロミラー素子1の正面方向に反射された平行光を大口径の投影系レンズ19に入射させるものであるため、前記光源系レンズ17を投影系10による投影光路に干渉させないようにし、また前記投影系レンズ19を光源系10からの投射光路に干渉させないようにするには、光源系レンズ10と投影系18とのなす角度を大きくする必要があり、したがって装置の小型化が難しい。   That is, in the conventional projection display device shown in FIG. 4, the projection light from the light source system 10 is corrected to parallel light by the large-diameter light source system lens 17 and is incident on the micromirror element 1. Since the parallel light reflected in the front direction of 1 is incident on the projection lens 19 having a large diameter, the light source lens 17 is prevented from interfering with the projection light path by the projection system 10, and the projection lens 19 In order not to interfere with the projection optical path from the light source system 10, it is necessary to increase the angle formed by the light source system lens 10 and the projection system 18, and it is therefore difficult to reduce the size of the apparatus.

それに対して、この実施例の投影型表示装置は、光源11からの光を小口径の光源系レンズ21により光束を拡大してマイクロミラー素子1に投射し、その光を前記中継光学部材25により平行光に補正して前記マイクロミラー素子1に入射させるとともに、前記マイクロミラー素子1の正面方向に反射された平行光を、前記中継光学部材25により光束を縮小して小口径の投影系レンズ24に入射させるようにしているため、前記光源系レンズ21を前記投影系23による投影光路に干渉させること無く、また前記投影系レンズ24を前記光源系20からの投射光路に干渉させること無く、前記光源系レンズ20と投影系23とのなす角度を小さくすることができ、したがって装置の小型化を図ることができる。   On the other hand, in the projection display device of this embodiment, the light from the light source 11 is projected onto the micromirror element 1 by expanding the light flux by the light source system lens 21 having a small diameter, and the light is projected by the relay optical member 25. The collimated light is incident on the micromirror element 1 after being corrected, and the parallel light reflected in the front direction of the micromirror element 1 is reduced in its luminous flux by the relay optical member 25 to have a small diameter projection system lens 24. Without causing the light source system lens 21 to interfere with the projection optical path by the projection system 23 and without causing the projection system lens 24 to interfere with the projection optical path from the light source system 20. The angle formed by the light source system lens 20 and the projection system 23 can be reduced, and thus the apparatus can be miniaturized.

図3はこの発明の第2の実施例を示す投影型表示装置の側面図であり、この実施例の投影型表示装置は、光源系20を、導光ロッド14の出射端面から出射し、光源系レンズ21により光束を拡大されて投射される光を、ミラー22により反射させてマイクロミラー素子1に投射する構成としたものである。   FIG. 3 is a side view of a projection display apparatus according to a second embodiment of the present invention. The projection display apparatus according to this embodiment emits a light source system 20 from an emission end face of a light guide rod 14 and a light source. The light projected from the system lens 21 with the luminous flux expanded is reflected by the mirror 22 and projected onto the micromirror element 1.

この実施例の投影型表示装置は、光源系20にミラー22を備えさせ、この光源系20を、前記ミラー22により反射された光を前記マイクロミラー素子1にその入射方向から投射するように配置したものであるが、前記光源系20の他の構成は上述した第1の実施例と同じであり、また投影系23及び前記マイクロミラー素子1の前に配置された中継光学部材25も第1の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。   In the projection display device of this embodiment, the light source system 20 is provided with a mirror 22, and the light source system 20 is arranged so as to project the light reflected by the mirror 22 onto the micromirror element 1 from its incident direction. However, the other configuration of the light source system 20 is the same as that of the first embodiment described above, and the relay optical member 25 disposed in front of the projection system 23 and the micromirror element 1 is also the first. The same reference numerals are given to the drawings, and the description is omitted.

なお、上記第1および第2の実施例の投影型表示装置は、反射型表示素子としてマイクロミラー素子1を用いたものであるが、反射型表示素子は、複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射した光を反射して前記正面方向に出射するとともに、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示するものであれば、前記マイクロミラー素子1に限らず、例えば反射型の液晶表示素子(アクティブマトリックス液晶表示素子または単純マトリックス液晶表示素子)でもよい。   The projection display devices according to the first and second embodiments use the micromirror element 1 as a reflective display element. The reflective display element has a plurality of pixels in the row direction and the column direction. The display area is arranged in the front, and the light incident from the incident direction inclined in one direction with respect to the front direction is reflected and emitted in the front direction, and the light emission from the plurality of pixels is controlled. As long as it can display an image, it is not limited to the micromirror element 1 and may be, for example, a reflective liquid crystal display element (active matrix liquid crystal display element or simple matrix liquid crystal display element).

その場合、前記反射型の液晶表示素子は、その正面方向、つまり液晶層を挟んで対向する一対の基板の法線に沿った方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射し、液晶層を透過して反射膜により反射された光を、プリズムシート等により屈折させて正面方向に出射する構成とすればよい。   In that case, the reflective liquid crystal display element is incident from the incident direction inclined in one direction with respect to the front direction, that is, the direction along the normal line of the pair of substrates facing each other across the liquid crystal layer. Light that is transmitted through the layer and reflected by the reflective film may be refracted by a prism sheet or the like and emitted in the front direction.

ただし、前記マイクロミラー素子1と液晶表示素子とを比較すると、マイクロミラー素子1は、その画素サイズ(マイクロミラー2の縦横の幅)が10μm〜20μmと液晶表示素子の画素サイズ(100μm〜200μm程度)に比べてはるかに小さく、また液晶表示素子のように偏光板を必要としないため、入射光をほとんどロスすることなく効率良く反射する。   However, when the micromirror element 1 is compared with the liquid crystal display element, the micromirror element 1 has a pixel size (width and width of the micromirror 2) of 10 μm to 20 μm and a pixel size of the liquid crystal display element (about 100 μm to 200 μm). ) And does not require a polarizing plate unlike a liquid crystal display element, and therefore, incident light is efficiently reflected with almost no loss.

したがって、反射型表示素子は前記マイクロミラー素子1が好ましく、このマイクロミラー素子1を用いることにより、高精細で、しかも明るい画像をスクリーンに投影することができる。   Therefore, the reflective display element is preferably the micromirror element 1, and by using the micromirror element 1, a high-definition and bright image can be projected onto the screen.

この発明の第1の実施例を示す投影型表示装置の側面図。1 is a side view of a projection display device according to a first embodiment of the present invention. 前記投影型表示装置の中継光学部材の正面図。The front view of the relay optical member of the said projection type display apparatus. この発明の第2の実施例を示す投影型表示装置の側面図。The side view of the projection type display apparatus which shows 2nd Example of this invention. 従来の投影型表示装置の側面図。The side view of the conventional projection type display apparatus. マイクロミラー素子の表示原理を示す図。The figure which shows the display principle of a micromirror element. 光源系に設けられたカラーホィールの正面図Front view of the color wheel provided in the light source system

符号の説明Explanation of symbols

1…マイクロミラー素子(反射型表示素子)
2…マイクロミラー
L…基準面
20…光源系
11…光源
14…導光ロッド
15…カラーホィール
21…導光ロッド
21…光源系レンズ
22…ミラー
23…投影系
24…投影系レンズ
24a…投影系レンズのレンズ光軸
25…中継光学部材
25a…中継光学部材のレンズ光軸
1. Micromirror element (reflection display element)
2 ... Micromirror L ... Reference plane 20 ... Light source system 11 ... Light source 14 ... Light guide rod 15 ... Color wheel 21 ... Light guide rod 21 ... Light source system lens 22 ... Mirror 23 ... Projection system 24 ... Projection system lens 24a ... Projection system Lens optical axis 25 of lens ... Relay optical member 25a ... Lens optical axis of relay optical member

Claims (5)

複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射した光を反射して前記正面方向に出射するとともに、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する反射型表示素子と、
光源からの光を光源系レンズにより光束を拡大して前記反射型表示素子に前記入射方向から投射する光源系と、
前記反射型表示素子からの出射光を投影系レンズにより光束を拡大して投影する投影系と、
前記反射型表示素子の前に配置され、前記光源系からの投射光を前記反射型表示素子の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表示素子の正面方向に出射した反射光をその光束を縮小して前記投影系レンズに入射させる中継光学部材とを備えたことを特徴とする投影型表示装置。
A plurality of pixels have display areas arranged in a row direction and a column direction, reflect light incident from an incident direction inclined in one direction with respect to the front direction, and emit the light in the front direction. A reflective display element that displays an image by controlling the emission of light from the pixel;
A light source system that expands a light beam from a light source by a light source system lens and projects the light from the incident direction to the reflective display element;
A projection system for projecting light emitted from the reflective display element by enlarging a light beam by a projection system lens;
The reflective type is arranged in front of the reflective display element, and corrects the projection light from the light source system into parallel light along a direction inclined by a predetermined angle with respect to the incident direction with respect to the front direction of the reflective display element. A projection display device comprising: a relay optical member that causes the reflected light emitted in the front direction of the reflective display element to be incident on the display element and reduces the luminous flux to enter the projection system lens. .
反射表示素子は、正面方向に対して実質的に垂直な基準面に対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマイクロミラーからなる複数の画素が前記基準面に沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して前記マイクロミラーの一方の傾き方向に傾いた入射方向から入射した光を前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより前記正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するマイクロミラー素子であることを特徴とする請求項1に記載の投影型表示装置。   The reflective display element has a plurality of pixels composed of a plurality of micromirrors tilting in one direction and the other direction with respect to a reference plane substantially perpendicular to the front direction in a row direction along the reference plane. And a display area arranged in the column direction, and the light incident from the incident direction inclined in one inclination direction of the micromirror with respect to the front direction is changed to the front direction by switching the inclination direction of the plurality of micromirrors. The projection display device according to claim 1, wherein the projection display device is a micromirror element that displays an image reflected in an oblique direction. 中継光学部材は、凸レンズ状の曲面をもったレンズからなっており、そのレンズ光軸を、反射型表示素子の正面方向と実質的に平行で、且つ前記反射型表示素子の表示エリアの周縁のうち、光源系からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近を通る直線に一致させて配置されていることを特徴とする請求項1に記載の投影型表示装置。   The relay optical member is formed of a lens having a convex lens-like curved surface, and its lens optical axis is substantially parallel to the front direction of the reflective display element and the peripheral edge of the display area of the reflective display element. 2. The projection display device according to claim 1, wherein the projection display device is arranged so as to coincide with a straight line passing through the vicinity of the center of the edge opposite to the incident direction of light from the light source system. 中継光学部材は、円形な凸レンズの一部を反射型表示素子の表示エリアに対応する形状に切り取った形状のレンズからなっていることを特徴とする請求項3に記載の投影型表示装置。   The projection display device according to claim 3, wherein the relay optical member is a lens having a shape obtained by cutting a part of a circular convex lens into a shape corresponding to a display area of the reflective display element. 投影系レンズは、そのレンズ光軸を中継光学部材のレンズ光軸と実質的に一致させて配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の投影型表示装置。   5. The projection display device according to claim 3, wherein the projection system lens is disposed so that a lens optical axis thereof substantially coincides with a lens optical axis of the relay optical member.
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