JP2009288387A - Projection type display device - Google Patents

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Eiichiro Hikosaka
英一郎 彦坂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type display device capable of simultaneously intercepting luminous fluxes from a main light source and an auxiliary light source by using the conventional light shielding type light control means even when the display device is equipped with the main light source and the auxiliary light source, and keeping white balance constant even when light control is performed. <P>SOLUTION: The projection type display device includes the main light source, the auxiliary light source, a splitting reflection means, a first integrator, a second integrator, a light control device, a condenser lens, an optical modulation element and a projection lens. In the display device, the splitting reflection means is arranged between the main light source and the first integrator, is composed of a plurality of reflection films arranged discretely on the optical axis of the auxiliary light source, and reflects the light from the auxiliary light source to the first integrator side after splitting it to one or more arrays of small lenses of the first integrator, whereby light from the auxiliary light source is combined with light from the main light source. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、投射型表示装置に関し、特に液晶表示素子を用いた投射型表示装置の照明光学系に関する。   The present invention relates to a projection display device, and more particularly to an illumination optical system of a projection display device using a liquid crystal display element.

従来の投射型表示装置においては、主光源の不足する波長域の光強度を、補助光源を用いてインテグレータ光学系から補足する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)
一方、コントラストの向上のために光路中の光量を絞る調光装置を設ける方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−133195号公報 特開2004−69966号公報
In a conventional projection display device, a method has been proposed in which the light intensity in the wavelength region where the main light source is insufficient is supplemented from the integrator optical system using an auxiliary light source (see, for example, Patent Document 1).
On the other hand, a method of providing a light control device that reduces the amount of light in the optical path in order to improve contrast has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
JP 2004-133195 A JP 2004-69966 A

しかしながら、前記従来の構成で補助光源をインテグレータ光学系から合成した場合、前記調光装置により光を遮ると、主光源の光束は遮光されるが補助光源の光束は遮光されないため、主光源と補助光源の光量の差が発生し、ホワイトバランス崩れるという課題を有していた。   However, when the auxiliary light source is synthesized from the integrator optical system in the conventional configuration, if the light is blocked by the light control device, the light beam of the main light source is blocked, but the light beam of the auxiliary light source is not blocked. There was a problem that a difference in the amount of light of the light source occurred and the white balance was lost.

本発明は、従来の課題を解決するもので、従来の遮光による調光装置を用いても主光源と補助光源の光を同時に遮光することを可能にし、調光してもホワイトバランスを一定に保つことができる、投射型表示装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the conventional problem, and enables the light from the main light source and the auxiliary light source to be simultaneously shielded even if a conventional light control device using light shielding is used, and the white balance is constant even if light control is performed. An object of the present invention is to provide a projection display device that can be maintained.

前記従来の課題を解決するために、本発明の投射型表示装置は、白色である所定の発光スペクトルにより、主の照明光を出射する主光源と、前記主の照明光とは異なる発光スペクトルにより、前記主の照明光の発光スペクトルにて光量的に不足している波長領域を補う為の副の照明光を出射する補助光源と、前記補助光源の光を主光源と合成するための分割反射手段と、前記2つの光源から出射された光を略均一に照明するための第1インテグレータ、第2インテグレータと、略均一にされた照明光を光学変調素子に重積するためのコンデンサーレンズと、機械的に光量を絞る調光装置と、映像信号に基づいて変調する光学変調素子と、前記光学変調素子によって変調された光を拡大投影する投射レンズを備える。   In order to solve the conventional problem, the projection display device of the present invention has a main light source that emits main illumination light by a predetermined emission spectrum that is white, and an emission spectrum that is different from the main illumination light. , An auxiliary light source that emits sub illumination light to compensate for a wavelength region that is insufficient in light quantity in the emission spectrum of the main illumination light, and split reflection for combining the light of the auxiliary light source with the main light source Means, a first integrator for illuminating light emitted from the two light sources substantially uniformly, a second integrator, and a condenser lens for stacking the substantially uniform illumination light on the optical modulation element; A light control device that mechanically reduces the amount of light, an optical modulation element that modulates based on a video signal, and a projection lens that enlarges and projects the light modulated by the optical modulation element.

さらには、前記主光源と前記第1インテグレータの間に配置され、前記補助光源の光軸上に離散的に配置された複数の反射膜から成り、前記第1インテグレータ側に前記第1インテグレータの小レンズの1列以上に分割して反射することにより、前記補助光源と前記主光源の光を合成する分割反射手段とを備えたことを特徴としたものである。   Further, the first integrator includes a plurality of reflective films disposed between the main light source and the first integrator and discretely disposed on the optical axis of the auxiliary light source. The auxiliary light source and the divided reflection means for combining the light of the main light source are provided by dividing and reflecting in one or more rows of lenses.

また、本発明の請求項2の投射型表示装置において、前記調光装置が前記第1インテグレータと前記第2インテグレータとの間に配置されることを特徴としたものである。   Further, in the projection display device according to claim 2 of the present invention, the light control device is arranged between the first integrator and the second integrator.

また、本発明の請求項3の投射型表示装置において、前記調光装置が前記投射レンズの瞳位置近傍に配置されることを特徴としたものである。   In the projection display device according to claim 3 of the present invention, the light control device is disposed in the vicinity of a pupil position of the projection lens.

また、本発明の請求項4の投射型表示装置において、前記分割反射手段は平行四辺形プリズムが短冊状に接合されたプリズムアレイからなり、前記平行四辺形プリズムの接合面には所定の反射率の反射膜が施され、前記反射膜の反射光幅は前記第1インテグレータ部の小レンズ幅と一致していることを特徴としたものである。   Further, in the projection type display device according to claim 4 of the present invention, the split reflection means is composed of a prism array in which parallelogram prisms are joined in a strip shape, and a predetermined reflectance is provided on the joint surface of the parallelogram prisms. In this case, the reflected light width of the reflective film coincides with the small lens width of the first integrator section.

また、本発明の請求項5の投射型表示装置において、前記分割反射手段の反射膜は前記補助光源の波長域のみ反射し、前記補助光源以外の前記主光源の波長に対しては透過する特性を有することを特徴としたものである。   Further, in the projection type display device according to claim 5 of the present invention, the reflective film of the split reflection means reflects only the wavelength range of the auxiliary light source and transmits the wavelength of the main light source other than the auxiliary light source. It is characterized by having.

また、本発明の請求項6の前記反射膜の反射率Rnは、下記の式1を満たすことを特徴としたものである。
N:反射面の総数 n:反射面ナンバー(光源に近い方から1,2,3・・・)
Rn= 1/(N−(n−1))*100(%) 式1
また、本発明の請求項7の前記分割反射手段から出射される補助光源の光強度分布は、主光源と同様な光強度分布で出射されることを特徴としたものである。
Further, the reflectance Rn of the reflective film according to claim 6 of the present invention satisfies the following formula 1.
N: Total number of reflecting surfaces n: Number of reflecting surfaces (1, 2, 3,... From the side closer to the light source)
Rn = 1 / (N- (n-1)) * 100 (%) Formula 1
Further, the light intensity distribution of the auxiliary light source emitted from the split reflection means according to claim 7 of the present invention is emitted with the same light intensity distribution as that of the main light source.

本発明の投射型表示装置によれば、従来の調光装置を用いても主光源と補助光源の光を同時に遮光することを可能にし、ホワイトバランスを一定に保つことができる。   According to the projection type display device of the present invention, it is possible to simultaneously block the light of the main light source and the auxiliary light source even if a conventional light control device is used, and the white balance can be kept constant.

以下に、本発明の投射型表示装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。   Embodiments of a projection display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
プロジェクタの主な構成を説明する。
(Embodiment 1)
The main configuration of the projector will be described.

図1は、本発明の実施の形態1における投射型表示装置の平面図を示す、投射型表示装置は無電極ランプ1とコリメータレンズ2から構成される主光源部と、レーザ3とコリメータレンズ4から構成される補助光源部(図2参照)、主光源と補助光源の光を合成する分割反射手段5と、液晶表示素子15を照明するための照明光を形成する照明光学系100と、照明光を赤色、緑色、青色に分離する色分離光学系200と、映像信号に応じて変調する液晶表示素子15R、15G、15Bと、分離された光を合成する色合成系30と、液晶表示素子15R、15G、15Bで変調された光を拡大投影する投射レンズ31備える投射型表示装置である。   FIG. 1 is a plan view of a projection display device according to Embodiment 1 of the present invention. The projection display device includes a main light source unit including an electrodeless lamp 1 and a collimator lens 2, a laser 3, and a collimator lens 4. An auxiliary light source unit (see FIG. 2), a split reflection means 5 that combines the light of the main light source and the auxiliary light source, an illumination optical system 100 that forms illumination light for illuminating the liquid crystal display element 15, and illumination Color separation optical system 200 that separates light into red, green, and blue, liquid crystal display elements 15R, 15G, and 15B that modulate in accordance with video signals, color composition system 30 that synthesizes the separated light, and liquid crystal display element The projection display device includes a projection lens 31 that magnifies and projects light modulated by 15R, 15G, and 15B.

次に照明光学系の主な構成を説明する。   Next, the main configuration of the illumination optical system will be described.

図2は本発明の実施の形態1における投射型表示装置の照明光学系の側面図を示す。   FIG. 2 shows a side view of the illumination optical system of the projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図3は本発明の実施の形態1における照明光学系の第1インテグレータ6の正面図を示す。   FIG. 3 is a front view of the first integrator 6 of the illumination optical system according to Embodiment 1 of the present invention.

前記照明光学系は第1インテグレータ6、調光装置7、第2インテグレータ8、偏光変換素子9、コンデンサーレンズ10から構成される。第1インテグレータ6は、主光源1からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数のマトリクス状に配列された小レンズから構成される。第2インテグレータ8は、コンデンサーレンズ10とともに、第1インテグレータ6の小レンズの像を液晶表示装置の画像形成領域近傍に結像させる機能を有し、第1インテグレータと同様にマトリクス状に配列された小レンズから構成されている。   The illumination optical system includes a first integrator 6, a light control device 7, a second integrator 8, a polarization conversion element 9, and a condenser lens 10. The first integrator 6 has a function as a light beam splitting optical element that splits the light from the main light source 1 into a plurality of partial light beams, and is composed of a plurality of small lenses arranged in a matrix. The second integrator 8 has a function of forming the image of the small lens of the first integrator 6 together with the condenser lens 10 in the vicinity of the image forming area of the liquid crystal display device, and is arranged in a matrix like the first integrator. Consists of small lenses.

調光装置7は第2インテグレータ上に形成される二次光源を部分的に遮光するシャッタ羽根により調光する装置である。入力画像信号に応じて光量調整をすることで、明るい画像のシーンでは、光量を絞らないことで画像をより明るくし、暗い画像のシーンでは、光量を絞ることで、画像をより暗くすることができる。   The light control device 7 is a device that performs light control by shutter blades that partially shield the secondary light source formed on the second integrator. By adjusting the amount of light according to the input image signal, the image can be brightened by not reducing the amount of light in a bright image scene, and the image can be made darker by reducing the amount of light in a dark image scene. it can.

偏光変換素子9は、第1インテグレータ6により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光として射出する素子である。   The polarization conversion element 9 is an element that emits the polarization direction of each partial light beam divided by the first integrator 6 as approximately one type of linearly polarized light having the same polarization direction.

コンデンサーレンズ10は、第1インテグレータ6、第2インテグレータ8及び偏光変換素子9を経た複数の部分光束を集光して液晶表示装置15R、15G、15Bの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。   The condenser lens 10 collects a plurality of partial light beams that have passed through the first integrator 6, the second integrator 8, and the polarization conversion element 9 and superimposes them in the vicinity of the image forming regions of the liquid crystal display devices 15R, 15G, and 15B. It is.

次に色分離光学系の主な構成を説明する。   Next, the main configuration of the color separation optical system will be described.

図1において、色分離光学系200は、ダイクロイックミラー11、17と、反射ミラー12、23、25と、第1リレーレンズ22と、第2リレーレンズ24とを有している。   In FIG. 1, the color separation optical system 200 includes dichroic mirrors 11 and 17, reflection mirrors 12, 23 and 25, a first relay lens 22, and a second relay lens 24.

色分離光学系200は、コンデンサーレンズ10から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる3つの液晶表示装置15R、15G、15Bに導く機能を有している。   The color separation optical system 200 separates the illumination light beam emitted from the condenser lens 10 into three color lights of red light, green light, and blue light, and each of the three color liquid crystal display devices 15R to be illuminated is provided. It has the function of leading to 15G and 15B.

ダイクロイックミラー11、17は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。光路前段に配置されるダイクロイックミラー11は、青色光成分を反射し、その他の色光成分を透過させるミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー17は、緑色光成分を反射し、赤色光成分を透過させるミラーである。ダイクロイックミラー11で反射された青色光成分は、反射ミラー12により曲折され、集光レンズ13Bを介して青色光用の液晶表示装置15Bの画像形成領域に入射する。集光レンズ13Bは、コンデンサーレンズ10からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。他の液晶表示装置15R、15Gの光路前段に 配置された集光レンズ13G 、13Bも、集光レンズ13Bと同様に構成されている。   The dichroic mirrors 11 and 17 are optical elements on which a wavelength selection film that reflects a light beam in a predetermined wavelength region and transmits a light beam in another wavelength region is formed on a substrate. The dichroic mirror 11 disposed in the front stage of the optical path is a mirror that reflects a blue light component and transmits other color light components. The dichroic mirror 17 disposed in the latter stage of the optical path is a mirror that reflects the green light component and transmits the red light component. The blue light component reflected by the dichroic mirror 11 is bent by the reflection mirror 12, and enters the image forming area of the liquid crystal display device 15B for blue light via the condenser lens 13B. The condenser lens 13B is provided to convert each partial light beam from the condenser lens 10 into a light beam substantially parallel to each principal ray. The condensing lenses 13G and 13B arranged in the preceding stage of the optical paths of the other liquid crystal display devices 15R and 15G are configured in the same manner as the condensing lens 13B.

ダイクロイックミラー11を透過した緑色光成分及び赤色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー17で反射され、集光レンズ13Gを通過して緑色光用の液晶表示装置15Gの画像形成領域に入射する。一方、赤色光成分は、ダイクロイックミラー17を透過し、第1リレーレンズ22、入射側の反射ミラー23、第2リレーレンズ24、射出側の反射ミラー25及び集光レンズ13Rを通過して赤色光用の液晶表示装置15Rの画像形成領域に入射する。第1リレーレンズ22、第2リレーレンズ24及び反射ミラー23,25は、ダイクロイックミラー17を透過した赤色光成分を液晶表示装置15Rまで導く機能を有している。   Of the green light component and red light component transmitted through the dichroic mirror 11, the green light component is reflected by the dichroic mirror 17, passes through the condenser lens 13G, and enters the image forming area of the green light liquid crystal display device 15G. . On the other hand, the red light component passes through the dichroic mirror 17 and passes through the first relay lens 22, the incident-side reflection mirror 23, the second relay lens 24, the emission-side reflection mirror 25, and the condenser lens 13R, and thus red light. Is incident on the image forming area of the liquid crystal display device 15R. The first relay lens 22, the second relay lens 24, and the reflection mirrors 23 and 25 have a function of guiding the red light component transmitted through the dichroic mirror 17 to the liquid crystal display device 15R.

次に液晶表示装置について説明する。   Next, a liquid crystal display device will be described.

図1において、液晶表示装置15R、15G、15Bは、照明光束を画像情報に応じて変調するものであり、照明光学系100の照明対象となる。液晶表示装置15R、15G、15Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板14R、14G、14Bから射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。   In FIG. 1, liquid crystal display devices 15R, 15G, and 15B modulate an illumination light beam according to image information, and are illumination targets of the illumination optical system 100. The liquid crystal display devices 15R, 15G, and 15B are obtained by sealing and enclosing a liquid crystal that is an electro-optical material in a pair of transparent glass substrates. For example, a polysilicon TFT is used as a switching element according to given image information. The polarization direction of one type of linearly polarized light emitted from the polarizing plates 14R, 14G, and 14B is modulated.

なお、各集光レンズ13R、13G、13Bと各液晶表示装置15R、15G、15Bとの間には、それぞれ入射側偏光板14R、14G、14Bが介在配置され、各液晶表示装置15R、15G、15Bとクロスダイクロイックプリズム30との間には、 それぞれ射出側偏光板16R、16G、16Bが介在配置されている。これら入射側偏光板14R、14G、14B、各液晶表示装置15R、15G、15B及び射出側偏光板16R、16G、16Bによって入射する各色光の光変調が行われる。   In addition, incident-side polarizing plates 14R, 14G, and 14B are interposed between the condenser lenses 13R, 13G, and 13B and the liquid crystal display devices 15R, 15G, and 15B, respectively, and the liquid crystal display devices 15R, 15G, and Between the side 15B and the cross dichroic prism 30, exit-side polarizing plates 16R, 16G, and 16B are respectively disposed. The incident-side polarizing plates 14R, 14G, and 14B, the liquid crystal display devices 15R, 15G, and 15B and the emission-side polarizing plates 16R, 16G, and 16B perform light modulation of the incident color lights.

次に色合成系について説明する。   Next, the color composition system will be described.

図1において、色合成系はクロスダイクロイックプリズム30で構成されている。クロスダイクロイックプリズム30は、射出側偏光板16R、16G、16Bから射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム30は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。   In FIG. 1, the color synthesis system includes a cross dichroic prism 30. The cross dichroic prism 30 is an optical element that forms a color image by synthesizing an optical image modulated for each color light emitted from the exit-side polarizing plates 16R, 16G, and 16B. The cross dichroic prism 30 has a substantially square shape in plan view in which four right angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed on the substantially X-shaped interface in which the right angle prisms are bonded together.

略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。クロスダイクロイックプリズム30から射出されたカラー画像は、投写レンズ31によって拡大投写され、スクリーン上で大画面画像を形成する。   The dielectric multilayer film formed at one of the substantially X-shaped interfaces reflects red light, and the dielectric multilayer film formed at the other interface reflects blue light. By these dielectric multilayer films, the red light and the blue light are bent and aligned with the traveling direction of the green light, so that the three color lights are synthesized. The color image emitted from the cross dichroic prism 30 is enlarged and projected by the projection lens 31 to form a large screen image on the screen.

次に反射分割手段について説明する。   Next, the reflection division means will be described.

まず、反射分割手段について詳しく述べる。   First, the reflection division means will be described in detail.

図4は本発明の実施の形態1における反射分割手段の側面図と光路図を示す。   FIG. 4 shows a side view and an optical path diagram of the reflection division means in Embodiment 1 of the present invention.

図4において、分割反射手段は平行四辺形プリズムが短冊状に接合され、その接合面32には反射膜が施されたプリズムアレイから構成される分割反射プリズム5である。   In FIG. 4, the split reflecting means is a split reflecting prism 5 composed of a prism array in which parallelogram prisms are joined in a strip shape, and the joining surface 32 is provided with a reflecting film.

分割反射プリズム5は、図2に示すようにコリメートレンズ2と第1インテグレータ6の間に配置される。主光源の光はコリメートレンズ2によってコリメートされ、第1インテグレータ6全域に照射される。そのため、主光源の光は分割反射プリズム5にも照射され、反射分割プリズムを通過し、第1インテグレータ6に入射する。   The split reflection prism 5 is disposed between the collimating lens 2 and the first integrator 6 as shown in FIG. The light from the main light source is collimated by the collimating lens 2 and irradiated to the entire area of the first integrator 6. Therefore, the light from the main light source is also applied to the split reflection prism 5, passes through the reflection split prism, and enters the first integrator 6.

補助光源3の光はコリメートレンズ4によってコリメートされ、分割反射プリズム5に入射する。そして、図3の斜線で示す第1インテグレータ6の中心の小レンズ1列すべてに光が入射するように、第1インテグレータ6の小レンズ毎に設けられた反射膜によって、順次第1インテグレータ6側に反射される。出射された光は、主光源の光と合成され、主光源と同様の光路を通る。よって分割反射プリズムの平行四辺形プリズムの大きさ、プリズム数は第1インテグレータ6の小レンズの大きさと配列されている小レンズの数によって決まる。   The light from the auxiliary light source 3 is collimated by the collimating lens 4 and enters the split reflection prism 5. Then, the first integrator 6 side is sequentially provided by the reflecting film provided for each small lens of the first integrator 6 so that light is incident on all the rows of small lenses at the center of the first integrator 6 indicated by hatching in FIG. Is reflected. The emitted light is combined with the light from the main light source and passes through the same optical path as the main light source. Therefore, the size and the number of prisms of the parallelogram prism of the split reflection prism are determined by the size of the small lens of the first integrator 6 and the number of small lenses arranged.

接合面32の反射膜は補助光源3の波長成分のみ反射し、補助光源3の波長成分以外の主光源の波長成分は透過する特性を有している。その反射膜の反射率は反射面ごとに異なり、分割反射プリズム5から出射される光強度が均一になるようなに各反射膜の反射率Rnは、N:反射面の総数 n:反射膜ナンバー(光源に近い方から1,2,3・・・)とした場合、Rn=1/(N−(n−1))*100(%)を満たす。   The reflective film on the bonding surface 32 reflects only the wavelength component of the auxiliary light source 3 and transmits the wavelength components of the main light source other than the wavelength component of the auxiliary light source 3. The reflectivity of each reflective film differs depending on the reflective surface, and the reflectivity Rn of each reflective film is N: the total number of reflective surfaces n: the reflective film number so that the light intensity emitted from the divided reflective prism 5 is uniform. In the case of (1, 2, 3... From the side closer to the light source), Rn = 1 / (N− (n−1)) * 100 (%) is satisfied.

以上のように、実施の形態1においては、分割反射手段は、主光源1と第1インテグレータ6の間に配置され、補助光源の光軸上に離散的に配置された複数の反射膜から成り、第1インテグレータ6側に第1インテグレータ6の小レンズの1列以上に分割して反射することにより、補助光源3と主光源1の光は合成され、主光源1と補助光源3とも第1インテグレータ6から出射される光の幅が分割反射手段により同じとなり、前記調光装置7で主光源1と補助光源3の光を同時に遮光することが可能になり、補助光源3の調光を行わないでもホワイトバランスを一定に保つことができる。   As described above, in the first embodiment, the split reflecting means is arranged between the main light source 1 and the first integrator 6 and includes a plurality of reflecting films discretely arranged on the optical axis of the auxiliary light source. The light of the auxiliary light source 3 and the main light source 1 is synthesized by dividing the first integrator 6 into one or more rows of small lenses of the first integrator 6 and reflecting them, and both the main light source 1 and the auxiliary light source 3 are the first. The width of the light emitted from the integrator 6 becomes the same by the split reflection means, and the light control device 7 can simultaneously block the light of the main light source 1 and the auxiliary light source 3, and the light control of the auxiliary light source 3 is performed. Even if not, the white balance can be kept constant.

また、実施形態1では、調光装置7が第1インテグレータ6と第2インテグレータ8との間に配置されることにより、照明光学系100の調光装置7において遮光可能になり、ホワイトバランスを一定に保つことができる。   In the first embodiment, the light control device 7 is disposed between the first integrator 6 and the second integrator 8 so that the light control device 7 of the illumination optical system 100 can block light, and the white balance is constant. Can be kept in.

また、実施形態1では、分割反射手段は平行四辺形プリズムが短冊状に接合されたプリズムアレイがからなり、平行四辺形プリズムの接合面には所定の反射率の反射膜が施され、反射膜の反射光幅は第1インテグレータ6の小レンズ幅と一致していることにより、反射膜の配置が容易になり、小レンズ毎に補助光源3の光が入射することで、液晶表示素子15R、15G、15Bに入射する光の均一度を高めることができる。   Further, in the first embodiment, the divisional reflecting means includes a prism array in which parallelogram prisms are joined in a strip shape, and a reflective film having a predetermined reflectance is applied to the joint surface of the parallelogram prisms. Since the reflected light width of the first integrator 6 matches the small lens width of the first integrator 6, the arrangement of the reflective film is facilitated, and the light of the auxiliary light source 3 is incident on each small lens, so that the liquid crystal display element 15R, The uniformity of the light incident on 15G and 15B can be increased.

また、実施形態1では、反射膜の反射率Rnは、前記式1を満たすことにより、補助光源3の分割反射手段から出射される光を均一にすることで、調光装置7の遮光羽根を上下左右対称にすることができ、液晶表示素子15R、15G、15Bでの光強度むらを低減することができる。   In the first embodiment, the reflectance Rn of the reflective film satisfies the above formula 1 so that the light emitted from the divided reflection means of the auxiliary light source 3 is made uniform, so that the light shielding blade of the light control device 7 is provided. The vertical and horizontal symmetry can be achieved, and unevenness of light intensity in the liquid crystal display elements 15R, 15G, and 15B can be reduced.

また、実施形態1では、前記分割反射手段から出射される補助光源3の光強度分布を、主光源1と同様な光強度分布で出射させる反射膜を施すことでも、調光装置7の遮光羽根を上下左右対称にすることが出来き、液晶表示素子15R、15G、15Bでの光強度むらを低減することができる。   In the first embodiment, the light shielding blade of the light control device 7 can also be formed by applying a reflection film that emits the light intensity distribution of the auxiliary light source 3 emitted from the divided reflection means with the same light intensity distribution as that of the main light source 1. Can be made symmetrical in the vertical and horizontal directions, and unevenness in light intensity in the liquid crystal display elements 15R, 15G, and 15B can be reduced.

(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2の投射型表示装置の平面図を示す。実施の形態1の構成と異なるところは、調光装置38が前記投射レンズ31の瞳位置近傍に配置されることである。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows a plan view of a projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The difference from the configuration of the first embodiment is that the light control device 38 is disposed in the vicinity of the pupil position of the projection lens 31.

前記投射レンズ31の瞳位置近傍に第2インテグレータ8面の像が形成されるので、前記投射レンズの瞳位置近傍を遮光することでも、第1インテグレータ6、第2インテグレータ8の間に調光装置7を配置するのと同様な効果が得られる。   Since an image of the surface of the second integrator 8 is formed in the vicinity of the pupil position of the projection lens 31, the light control device is provided between the first integrator 6 and the second integrator 8 even by shielding the vicinity of the pupil position of the projection lens. The same effect as arranging 7 is obtained.

その他の形態は、実施の形態1の記載方法と同様である。   Other aspects are the same as those described in the first embodiment.

以上のように、実施形態2では、前記調光装置が前記投射レンズの瞳位置近傍に配置されることにより、投射レンズの調光装置において遮光可能になり、ホワイトバランスを一定に保つことができる。   As described above, in the second embodiment, by arranging the light control device in the vicinity of the pupil position of the projection lens, light can be shielded in the light control device of the projection lens, and white balance can be kept constant. .

なお、本実施形においては第1インテグレータ6の中心の1列のみ入射する構成だが、本発明はこれに限定するものではなく、変形例1として例えば、図6に示す第1インテグレータ6の斜線で示される3列に入射するように、複数のレンズ列に入射させる分割反射プリズム5でもよい。   In the present embodiment, only one central row of the first integrator 6 is incident. However, the present invention is not limited to this, and for example, the first integrator 6 shown in FIG. The split reflection prism 5 may be incident on a plurality of lens rows so as to be incident on the three rows shown.

また、本実施形においては1つの小レンズ毎に反射膜を設けたが、変形例2として例えば図7示されるように複数のレンズ毎に入射させる分割反射プリズム5でもよい。   In the present embodiment, a reflective film is provided for each small lens. However, as a second modification, for example, as shown in FIG.

また、本実施形においては主光源1が無電極ランプ、補助光源3がレーザだが、本発明はこれに限定するものではなく、変形例3として図8に示されるように主光源にはリフレクタ40を備えた超高圧水銀ランプ39等の白色光源、補助光源3には発光ダイオード(LED)などの波長領域が狭い光源でもよい。   In this embodiment, the main light source 1 is an electrodeless lamp and the auxiliary light source 3 is a laser. However, the present invention is not limited to this, and the main light source includes a reflector 40 as shown in FIG. The auxiliary light source 3 may be a light source having a narrow wavelength region such as a light emitting diode (LED).

図9は本発明の実施の形態における投影型表示装置を利用した、リアプロジェクションディスプレイを示す。   FIG. 9 shows a rear projection display using the projection display device according to the embodiment of the present invention.

背面投射型表示装置33から出射された光は背面ミラー34で反射され、透過型スクリーン35に照射される。   The light emitted from the rear projection display device 33 is reflected by the rear mirror 34 and applied to the transmission screen 35.

図10は本発明の実施の形態における投影型表示装置を利用した、フロントプロジェクタを示す。   FIG. 10 shows a front projector using the projection display device according to the embodiment of the present invention.

投射型表示装置36から出射された光は、反射型スクリーン37に照射される。   The light emitted from the projection display device 36 is applied to the reflective screen 37.

本発明にかかる投射型表示装置は、従来の遮光を用いた調光装置を用いても主光源と補助光源の調光を同時に遮光することを可能にし、ホワイトバランスを一定に保つことができる特徴を有し、フロントプロジェクタやリアプロジェクションテレビなどの投射型表示装置として有用である。   The projection display device according to the present invention is capable of simultaneously blocking the dimming of the main light source and the auxiliary light source even when using a conventional dimming device using light shielding, and can maintain a constant white balance. And is useful as a projection display device such as a front projector or a rear projection television.

本発明の実施の形態1における投射型表示装置の平面図The top view of the projection type display apparatus in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における投射型表示装置の照明光学系の側面図1 is a side view of an illumination optical system of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における第1インテグレータの正面図The front view of the 1st integrator in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における反射分割手段の側面図と光路図Side view and optical path diagram of reflection division means in embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2の投射型表示装置の平面図The top view of the projection type display apparatus of Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態における変形例1の図The figure of the modification 1 in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における変形例2の図The figure of the modification 2 in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における変形例3の図The figure of the modification 3 in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における投射型表示装置を利用した、リアプロジェクションディスプレイの図The figure of the rear projection display using the projection type display apparatus in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における投射型表示装置を利用した、フロントプロジェクタの図The figure of the front projector using the projection type display apparatus in embodiment of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 無電極ランプ
2 コリメータレンズ
3 レーザ
4 コリメータレンズ
5 分割反射プリズム
6 第1インテグレータ
7 調光装置
8 第2インテグレータ
9 偏光変換素子
10 コンデンサーレンズ
11、17 ダイクロイックミラー
12、23、25 反射ミラー
13R、13G、13B 集光レンズ
14R、14G、14B 入射側偏光板
15R、15G、15B 光学変調素子
16R、16G、16B 出射側偏光板
22 第1リレーレンズ
24 第2リレーレンズ
30 クロスダイクロイックプリズム
31 投射レンズ
32 接合面
33 背面投射型画像投影装置
34 背面ミラー
35 透過型スクリーン
36 投射型表示装置
37 反射型スクリーン
38 調光装置
39 超高圧水銀ランプ
40 リフレクタ
100 照明光学系
200 色分離光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrodeless lamp 2 Collimator lens 3 Laser 4 Collimator lens 5 Division | segmentation reflective prism 6 1st integrator 7 Light control device 8 2nd integrator 9 Polarization conversion element 10 Condenser lens 11, 17 Dichroic mirror 12, 23, 25 Reflection mirror 13R, 13G , 13B Condensing lens 14R, 14G, 14B Incident side polarizing plate 15R, 15G, 15B Optical modulation element 16R, 16G, 16B Outgoing side polarizing plate 22 First relay lens 24 Second relay lens 30 Cross dichroic prism 31 Projection lens 32 Joint Surface 33 Rear projection type image projection device 34 Rear mirror 35 Transmission type screen 36 Projection type display device 37 Reflection type screen 38 Light control device 39 Super high pressure mercury lamp 40 Reflector 100 Illumination optical system 200 Color separation optical system

Claims (7)

白色である所定の発光スペクトルにより、主の照明光を出射する主光源と、前記主の照明光とは異なる発光スペクトルにより、前記主の照明光の発光スペクトルにて光量的に不足している波長領域を補う為の副の照明光を出射する補助光源と、前記2つの光源から出射された光を略均一に照明するための第1インテグレータ、第2インテグレータと、略均一にされた照明光を光学変調素子に重積するためのコンデンサーレンズと、機械的に光量を絞る調光装置と、映像信号に基づいて変調する光学変調素子と、前記光学変調素子によって変調された光を拡大投影する投射レンズと、
前記主光源と前記第1インテグレータの間に配置され、前記補助光源の光軸上に離散的に配置された複数の反射膜から成り、前記補助光源の光を前記第1インテグレータ側に前記第1インテグレータの小レンズの1列以上に分割して反射することにより、前記補助光源と前記主光源の光を合成する分割反射手段と、を備えた投射型表示装置。
A wavelength that is insufficient in light quantity in the emission spectrum of the main illumination light due to a main light source that emits the main illumination light with a predetermined emission spectrum that is white, and an emission spectrum that is different from the main illumination light An auxiliary light source that emits auxiliary illumination light to supplement the area, a first integrator and a second integrator for substantially uniformly illuminating the light emitted from the two light sources, and substantially uniform illumination light A condenser lens for stacking on the optical modulation element, a light control device that mechanically reduces the amount of light, an optical modulation element that modulates based on a video signal, and a projection that enlarges and projects the light modulated by the optical modulation element A lens,
A plurality of reflective films disposed between the main light source and the first integrator and discretely disposed on the optical axis of the auxiliary light source, the light from the auxiliary light source toward the first integrator. A projection-type display device comprising: the auxiliary light source and divided reflection means for combining the light of the main light source by dividing and reflecting in one or more rows of small lenses of the integrator.
前記調光装置が前記第1インテグレータと前記第2インテグレータとの間に配置されることを特徴とした請求項1に記載の投射型表示装置。   2. The projection display device according to claim 1, wherein the light control device is disposed between the first integrator and the second integrator. 前記調光装置が前記投射レンズの瞳位置近傍に配置されることを特徴とした請求項1に記載の投射型表示装置。   2. The projection display device according to claim 1, wherein the light control device is disposed in the vicinity of a pupil position of the projection lens. 前記分割反射手段は平行四辺形プリズムが短冊状に接合されたプリズムアレイからなり、前記平行四辺形プリズムの接合面には所定の反射率の反射膜が施され、前記反射膜の反射光幅は前記第1インテグレータ部の小レンズ幅と一致していることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。   The divisional reflecting means comprises a prism array in which parallelogram prisms are joined in a strip shape, and a reflective film having a predetermined reflectance is applied to the joint surface of the parallelogram prism, and the reflected light width of the reflective film is The projection display device according to claim 1, wherein the projection type display device matches a small lens width of the first integrator unit. 前記分割反射手段の反射膜は前記補助光源の波長域のみ反射し、前記補助光源以外の前記主光源の波長に対しては透過する特性を有することを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。   2. The projection type according to claim 1, wherein the reflective film of the divided reflection unit reflects only the wavelength range of the auxiliary light source and transmits the wavelength of the main light source other than the auxiliary light source. Display device. 前記反射膜の反射率Rnは、次式を満たすことを特徴とする請求項5に記載の投射型表示装置。
N:反射面の総数 n:反射面ナンバー(補助光源に近い方から1,2,3・・・)

Rn= 1/(N−(n−1))*100(%)
The projection display device according to claim 5, wherein the reflectance Rn of the reflective film satisfies the following expression.
N: Total number of reflecting surfaces n: Number of reflecting surfaces (1, 2, 3,... From the closest to the auxiliary light source)

Rn = 1 / (N- (n-1)) * 100 (%)
前記分割反射手段から出射される補助光源の光強度分布は、主光源と同様な光強度分布で出射されることを特徴とする請求項5に記載の投射型表示装置。   6. The projection display device according to claim 5, wherein the light intensity distribution of the auxiliary light source emitted from the split reflection means is emitted with a light intensity distribution similar to that of the main light source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018040961A (en) * 2016-09-08 2018-03-15 キヤノン株式会社 Image projection device

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