JP2610087B2 - Illumination optical system and projection type liquid crystal display - Google Patents

Illumination optical system and projection type liquid crystal display

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JP2610087B2
JP2610087B2 JP5036741A JP3674193A JP2610087B2 JP 2610087 B2 JP2610087 B2 JP 2610087B2 JP 5036741 A JP5036741 A JP 5036741A JP 3674193 A JP3674193 A JP 3674193A JP 2610087 B2 JP2610087 B2 JP 2610087B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、白色光を光の3原色で
あるR(Red),G(Green),B(Blue)
の3色の色光に分離し液晶パネルや透過性のフィルム等
の被照射面に均一に照明するための照明光学系、およ
び、液晶ライトバルブの画像を投写レンズにより拡大投
写する投写型液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to three primary colors of white light, R (Red), G (Green), and B (Blue).
And an illumination optical system for uniformly illuminating an illuminated surface such as a liquid crystal panel or a transmissive film, and a projection type liquid crystal display device for enlarging and projecting an image of a liquid crystal light valve with a projection lens. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の照明光学系は、特公平3−786
07号「照明用光学装置」などの半導体の露光装置など
に用いる照明装置や、液晶パネルを用いて投射する投写
型表示装置としては、テレビジョン学会技術報告昭和6
1年8月5日発表の「TFT−LCDによるフルカラー
ビデオプロジェクタ」や、テレビジョン学会技術報告8
9年10月27日発表の「高精細液晶投写ディスプレ
イ」などがある。
2. Description of the Related Art A conventional illumination optical system is disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-786.
As an illumination device used for a semiconductor exposure device such as an optical device for illumination No. 07 and a projection display device for projecting using a liquid crystal panel, a technical report of the Institute of Television Engineers of Japan, Showa 6,
"Full-color video projector using TFT-LCD" announced on August 5, 2001, and Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan 8
"High-definition liquid crystal projection display" announced on October 27, 1997.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
照明光学装置を用いた場合には、特に平行性を要求する
光に対しては有効であるが、この方式は楕円反射鏡を用
いて第2焦点に光を集めその光を点光源として扱うため
光源の光の集光効率は著しく低いもので、たとえば画像
を拡大投写するような光学系においては不十分であっ
た。昭和61年の学会で発明者等が発表したビデオプロ
ジェクタにおいては、照明光の照射面に対する距離が短
く、しかもクロス方式のミラーの厚みによる影響で色分
離の際照射面の中心部が影になるシェーディングの発生
や色分離後の照射面までの3色の距離が異なることによ
る色のむらが発生するなどの問題があった。
However, when the above-mentioned conventional illumination optical device is used, it is particularly effective for light requiring parallelism, but this method uses an elliptical reflecting mirror. Since the light is collected at the second focal point and the light is treated as a point light source, the light collection efficiency of the light source is extremely low. For example, an optical system that enlarges and projects an image is insufficient. In a video projector presented by the inventors at a conference in 1986, the distance to the irradiation surface of the illumination light was short, and the center of the irradiation surface was shadowed during color separation due to the thickness of the cross-type mirror. There are problems such as shading and uneven color due to different distances of the three colors to the irradiation surface after color separation.

【0004】また、これらの色むらを低減する方法とし
ては1989年の論文に示されるようなリレー光学系を
用いて照射面までの距離を実質的に近ずけるような方法
による照射方法も考案されたが、このリレー光学系によ
る照明光学系においては光源の発行点、つまり点光源に
近い条件で性能は発揮できるが例えばメタルハライドラ
ンプのようなアーク長が数mmにもなるランプにおいて
は色むらは低減することが難しかった。
Further, as a method of reducing such color unevenness, an irradiation method by a method in which the distance to an irradiation surface is substantially reduced by using a relay optical system as described in a 1989 paper has been devised. However, in the illumination optical system using the relay optical system, the performance can be exerted under the conditions close to the point where the light source is issued, that is, a point light source. However, in a lamp such as a metal halide lamp having an arc length of several millimeters, color unevenness occurs. Was difficult to reduce.

【0005】また、照射面における照度比に関しても、
集光系の発散する照度分布により支配的となり、照射面
の中心は高く周辺は暗いなどの照度分布の均一化に対し
ての有効な手段には成り得なかった。
Further, regarding the illuminance ratio on the irradiation surface,
It became dominant due to the illuminance distribution diverging from the light condensing system, and could not be an effective means for making the illuminance distribution uniform such that the center of the irradiation surface was high and the periphery was dark.

【0006】また従来の投写型液晶表示装置の場合、光
源からライトバルブ面までの距離が色毎に異なるため、
照射面の照度分布がそれぞれ異なり、それにより色むら
を発生したり、照射面までの距離を等しくしてもメタル
ハライドランプの放電の場合各々のハライド金属の励起
温度の違いなどにより、表示部の中心と周辺部において
色合いが異なる色むらの発生が顕著であった。
In the case of a conventional projection type liquid crystal display device, the distance from the light source to the light valve surface differs for each color.
The illuminance distribution on the illuminated surface is different from each other, which causes color unevenness, and even if the distance to the illuminated surface is equal, in the case of metal halide lamp discharge, the center of the display area is affected by the difference in the excitation temperature of each halide metal. And the occurrence of color unevenness having different colors in the peripheral portion was remarkable.

【0007】また、非常に小型の液晶ライトバルブ(例
えば1から2インチの対角寸法)面に対してより多くの
光を入射するような投写型表示装置を構成する場合、ラ
ンプのアーク長が5mm程度のメタルハライドランプの
場合反射鏡(リフレクタ)のサイズは80mmから10
0mmの直径のリフレクタを必要となり、そのため周辺
部の光が小型なライトバルブ面まで集光させることが難
しくその結果投写した画像が暗いなどの欠点を有してい
た。
Further, when a projection type display device in which more light is incident on a very small liquid crystal light valve (for example, a diagonal dimension of 1 to 2 inches), the arc length of the lamp is reduced. In the case of a metal halide lamp of about 5 mm, the size of the reflector is 80 mm to 10 mm.
A reflector having a diameter of 0 mm was required, so that it was difficult to condense the light in the periphery to a small light valve surface, and as a result, the projected image had a drawback such as darkness.

【0008】また、ハイビジョンテレビのような9:1
6のアスペクト比の横長画面における表示画面の照度比
などは、十分な特性を得ることができなかった。
Also, 9: 1 such as a high-definition television is used.
Sufficient characteristics could not be obtained with respect to the illuminance ratio of the display screen in a landscape screen having an aspect ratio of 6.

【0009】本発明の照明光学系およびそれを用いた投
写型液晶表示装置は、以上の課題を解決するためのもの
で、その目的とするところは、光源からの光を第1の多
眼式レンズにより複数個の光源とし、それらの光をクロ
スダイクロイックミラーにより光の3原色に分解、3方
向に分離された各々の色光を第1の多眼式レンズに対し
共役関係に配置された第2の多眼式レンズにより、複数
個の光源をそれぞれ所望すべき照射面に積分した光とし
て照射することにより、3色各々の照射面は光源の持つ
色むらを軽減することができる照明光学系を提供するこ
とにある。さらに複数個の2次的な光源から3つの第2
の多眼式レンズにより照射面に対して光軸を一致もしく
はずらし重ね合わせるが如く照明することにより、明る
くしかも所望する照度分布を提供することにある。
An illumination optical system of the present invention and a projection type liquid crystal display device using the same are intended to solve the above-mentioned problems. A plurality of light sources are formed by lenses, and the light is separated into three primary colors of light by a cross dichroic mirror. Each of the color lights separated in three directions is arranged in a conjugate relationship with the first multi-lens lens. By irradiating a plurality of light sources onto the desired irradiation surface as integrated light by the multi-lens lens of the above, the irradiation surface of each of the three colors can provide an illumination optical system capable of reducing the color unevenness of the light source. To provide. Further, from a plurality of secondary light sources, three second light sources are used.
The present invention provides a bright and desired illuminance distribution by illuminating the irradiation surface with the multi-lens lens so that the optical axis is aligned or shifted with respect to the irradiation surface.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1の発明は、光源ランプからの放射光を、集光性
を有する手段を用いて集光し、複数個の2次的な光源を
形成する第1の多眼式レンズと、該第1の多眼式レンズ
からの光を色分離するためのクロスダイクロイックミラ
と、該クロスダイクロイックミラーにより色分離され
た各色光を複数の被照明対象物の各照射面上に照射する
ように配置された複数の第2の多眼式レンズとを具え、
前記第1の多眼式レンズを構成する各レンズと前記第2
の多眼式レンズを構成する各レンズは、同じ大きさであ
り、前記第2の多眼式レンズを構成する各レンズは、当
該レンズからの光を前記照射面上に重ね合わせて照射す
るように、その一部の光軸が中心からずれていることを
特徴とする。また、請求項の発明は、請求項1の照明
光学系と、該照明光学系における3つの第2の多眼式レ
ンズからの各光を変調する3つの液晶ライトバルブと、
該3つの液晶ライトバルブにより変調された各光を合成
する光合成手段と、該光合成手段からの光を入射する投
写レンズとを具えたことを特徴とする。また、請求項
の発明は、請求項1の照明光学系と、該照明光学系にお
ける3つの第2の多眼式レンズのうちの2つからの光を
各々反射して、残りの1つからの光の方向と一致させる
反射手段と、光の方向が一致した前記3つの多眼式レン
ズからの各光を変調する3つの液晶ライトバルブと、該
3つの液晶ライトバルブにより変調された各光を入射す
る3つの投射レンズとを具えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting device comprising: a light source; A first multi-lens lens forming a light source, and a cross dichroic mirror for color separating light from the first multi-lens lens
Comprising a chromatography, and the cross dichroic by dichroic mirror color separated plurality of second arranged to irradiate on each irradiation surface of the plurality of the illuminated object color lights multiview lens,
Each lens constituting the first multi-lens lens and the second lens
The lenses constituting the multi-lens are of the same size, and the lenses constituting the second multi-lens irradiate the light from the lens on the irradiation surface in a superimposed manner. In addition, a part of the optical axis is shifted from the center. The invention according to claim 2 provides an illumination optical system according to claim 1, and three liquid crystal light valves that modulate each light from three second multi-lens lenses in the illumination optical system.
A light combining means for combining the lights modulated by the three liquid crystal light valves and a projection lens for receiving the light from the light combining means. Claim 3
The invention of claim 1 reflects the light from two of the three second multi-lens lenses in the illumination optical system of claim 1 and the direction of the light from the remaining one, respectively. Reflective means for modulating each light from the three multi-lens lenses whose light directions coincide with each other; and inputting each light modulated by the three liquid crystal light valves. And two projection lenses.

【0011】[0011]

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に従って説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】(実施例1)図1は本発明の照明光学系の
一実施例を示すもので、(a)は照明光学系の構成図、
(b)は多眼式レンズの構成を分かりやすく示した斜視
図であり、以下、主要な構成要素について説明する。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment of an illumination optical system according to the present invention.
(B) is a perspective view showing the configuration of the multi-lens lens in an easy-to-understand manner, and the main components will be described below.

【0013】(a)は本発明の照明光学系の構成を示す
もので、ハロゲンランプ,キセノンランプ,メタルハラ
イドランプ等のランプ1から放射された光束は、放物面
反射鏡2により反射されて概ね平行な光となり、第1の
多眼式レンズ3に入射する。多眼式レンズは(b)に示
すようになっている。すなわち、第1の多眼式レンズ3
と3つの第2の多眼式レンズ4は複数個の矩形にカット
されたレンズを組み合わせたもので、第1の多眼式レン
ズ3の各レンズの焦点距離aの位置は、第2の多眼式レ
ンズ4の見かけ上の入射瞳位置にあり、そこに結像す
る。この矩形にカットされたレンズの形状は、照射面の
形状に対し相似の形状であり、例えば照射面が長方形で
あれば長方形に切削された矩形型レンズを複数張り合わ
せたものである。この第1の多眼式レンズ3の光軸(図
中1点鎖線で示す。)は各々の矩形レンズの中心に設け
られているが、第2の多眼式レンズ4は、第1の多眼式
レンズ3の光軸に対して光軸をずらした状態で構成さ
れ、照射面における光軸の重ね合わせの量により異な
る、いわゆるあおり光学系を構成している。
FIG. 1A shows the configuration of an illumination optical system according to the present invention. A luminous flux radiated from a lamp 1 such as a halogen lamp, a xenon lamp, or a metal halide lamp is reflected by a parabolic reflector 2 and is substantially reflected therefrom. The light becomes parallel and enters the first multi-lens lens 3. The multi-lens lens is as shown in FIG. That is, the first multi-lens lens 3
And the three second multi-lens lenses 4 are a combination of a plurality of rectangularly cut lenses, and the position of the focal length a of each lens of the first multi-lens lens 3 is the second multi-lens lens. It is located at the apparent entrance pupil position of the ophthalmic lens 4 and forms an image there. The shape of the lens cut into a rectangle is similar to the shape of the irradiation surface. For example, if the irradiation surface is rectangular, a plurality of rectangular lenses cut into a rectangle are attached to each other. The optical axis (indicated by a dashed line in the figure) of the first multi-lens lens 3 is provided at the center of each rectangular lens, while the second multi-lens lens 4 is provided with a first multi-lens lens 4. The optical axis is shifted from the optical axis of the ophthalmic lens 3 and forms a so-called tilt optical system that differs depending on the amount of superposition of the optical axis on the irradiation surface.

【0014】これらの多眼式レンズの形状は、光源の出
射面側からみると放物面反射鏡2のリム径内に内接もし
くは外接し含まれるように配されている。クロスダイク
ロイックミラー5は、光の入射面に対して45度に反射
面を有するダイクロイックミラーをX状に構成した色選
択の反射鏡で、例えば白色光を入射した場合、光の3原
色であるR,G,Bの3原色をそれぞれ3方向に色分離
するものである。これらの3方向の各々に、第2の多眼
式レンズ4が配置されている。
The shapes of these multi-lens lenses are arranged so as to be inscribed or circumscribed within the rim diameter of the parabolic reflector 2 when viewed from the light emitting surface side of the light source. The cross dichroic mirror 5 is a color-selective mirror in which a dichroic mirror having a reflecting surface at 45 degrees to the light incident surface is formed in an X shape. For example, when white light is incident, R is the three primary colors of light. , G and B are color-separated in three directions. A second multi-lens 4 is arranged in each of these three directions.

【0015】図2は、本発明の照明光学系に関する多眼
式レンズの基本的な構成を説明したもので、(a)は構
成図、(b)は多眼式レンズの光線を追跡した光線模式
図である。
FIGS. 2A and 2B illustrate a basic configuration of a multi-lens lens relating to the illumination optical system of the present invention. FIG. 2A is a configuration diagram, and FIG. It is a schematic diagram.

【0016】ランプ1からの光は放物面鏡2によりほぼ
平行な光線として反射され第1の多眼式レンズ3に入射
する。第1の多眼式レンズ3の各々のレンズは第2の多
眼式レンズ4に対し共役関係に配置され、第1の多眼式
レンズ3の焦点距離f1=aで、第1の多眼式レンズ3
と第2の多眼式レンズ4との間の距離はaとなるように
設けられ、複数個の光源からの光束を第2の多眼式レン
ズの入射瞳位置に導く。これらの多眼式レンズは、図2
(a)に示すように20個に分割された矩形レンズを放
物面鏡2の円形に内接するように配置されており、この
配置はランプからの光をより多く呑込むための配置であ
る。
The light from the lamp 1 is reflected by the parabolic mirror 2 as substantially parallel light rays and enters the first multi-lens lens 3. Each lens of the first multi-lens 3 is arranged in a conjugate relationship with the second multi-lens 4, and the first multi-lens 3 has a focal length f1 = a and the first multi-lens 3 has a focal length f1 = a. Expression lens 3
The distance between the second multi-lens lens 4 and the second multi-lens lens 4 is set to be a, and guides light beams from a plurality of light sources to the entrance pupil position of the second multi-lens lens. These multi-lenses are shown in FIG.
As shown in (a), a rectangular lens divided into 20 is arranged so as to be inscribed in the circle of the parabolic mirror 2, and this arrangement is for swallowing more light from the lamp. .

【0017】第2の多眼式レンズ4の焦点距離f2は、
第2の多眼式レンズ4と液晶パネルや透過性のフィルム
等の画像生成手段7との間の距離をbとすると、
The focal length f2 of the second multi-lens lens 4 is
Assuming that the distance between the second multi-lens lens 4 and the image generating means 7 such as a liquid crystal panel or a transparent film is b,

【0018】[0018]

【数1】f2=1/{(1/a)+(1/b)} となる。F1 = 1 / {(1 / a) + (1 / b)}

【0019】この第2の多眼式レンズ4は、各々のレン
ズの光軸をずらしたあおりレンズで、画像生成手段7に
第1の多眼式レンズ3のそれぞれ照射面の形状に相似形
であるように予め構成された光源のブロックを重ね合わ
せ結像するものである。従って、照射面に対する距離が
変化してもこの第2の多眼式レンズの焦点距離f2によ
り照射面のサイズを一定に保つことが可能となる。投写
レンズ8は、画像生成手段7の画像を投写するためのレ
ンズであり、レンズのFナンバーは、画像生成手段7の
光の発散角以上の呑込み角を有するレンズが望ましい。
The second multi-lens lens 4 is a tilted lens in which the optical axis of each lens is shifted. The second multi-lens lens 4 has a shape similar to the shape of the irradiation surface of the first multi-lens lens 3 to the image generating means 7. This is to superimpose and form an image of a light source block that is configured in advance. Therefore, even if the distance to the irradiation surface changes, the size of the irradiation surface can be kept constant by the focal length f2 of the second multi-lens lens. The projection lens 8 is a lens for projecting the image of the image generating means 7, and the lens preferably has an F-number having a swallow angle equal to or larger than the light divergence angle of the image generating means 7.

【0020】(実施例2)図3は、本発明による照明光
学系を用いて構成された投写型液晶表示装置の実施例を
表わす光学系の構成図で、(a)は平面図、(b)は正
面図である。
(Embodiment 2) FIGS. 3A and 3B are configuration diagrams of an optical system showing an embodiment of a projection type liquid crystal display device using an illumination optical system according to the present invention. FIG. ) Is a front view.

【0021】光源は、メタルハライドランプ,キセノン
ランプ等のランプ1と、放物面反射鏡2で構成され、第
1の多眼式レンズ3に入射する。照明光学系は第1の多
眼式レンズ3とクロス状に配置されたクロスダイクロイ
ックミラー5と3つの第2の多眼式レンズ4とで構成さ
れ、第1の多眼式レンズ3に入射した白色光はたかも複
数個に分割された複数光源と見なせる光源となり、これ
ら複数個の光源から発する光はクロスダイクロイックミ
ラー5により光の3原色であるR,G,Bの3色に色分
解され各色光は第1の多眼式ミラー3と共役関係に配置
された複数の入射瞳を有する第2の多眼式レンズ4に入
射する。第2の多眼式レンズ4から出射した光はR,
G,Bの各々の色光に応じた反射ミラー13を介して第
2の多眼式レンズ4の結像位置にある液晶ライトバルブ
14に導かれる。これらの第2の多眼式レンズ4は図2
に示した如く、たとえばハイビジョンテレビのようなア
スペクト比が16:9の長方形の照射面に対して、相似
形である第1の多眼式レンズ3の複数個の光源を重ね合
わせ照射する。
The light source comprises a lamp 1 such as a metal halide lamp or a xenon lamp, and a parabolic reflecting mirror 2, and is incident on a first multi-lens 3. The illumination optical system includes a first multi-lens 3, a cross dichroic mirror 5 arranged in a cross shape, and three second multi-lenses 4, and the light enters the first multi-lens 3. The white light becomes a light source which can be regarded as a plurality of light sources divided into a plurality of light sources. The light emitted from the plurality of light sources is color-separated by the cross dichroic mirror 5 into three primary colors of light, R, G, and B. Each color light is incident on a second multi-lens lens 4 having a plurality of entrance pupils arranged in a conjugate relationship with the first multi-view mirror 3. The light emitted from the second multi-lens lens 4 is R,
The light is guided to the liquid crystal light valve 14 at the image forming position of the second multi-lens lens 4 via the reflecting mirror 13 corresponding to each of the color lights of G and B. These second multi-lens lenses 4 are shown in FIG.
As shown in (1), a plurality of light sources of a first multi-lens lens 3 having a similar shape are superposed and irradiated on a rectangular irradiation surface having an aspect ratio of 16: 9, such as a high-definition television.

【0022】液晶ライトバルブ14は、各々の色に対応
した光変調、すなわち、信号電圧に応じた透過率変化に
より画像を形成し、光合成手段15に入射する。
The liquid crystal light valve 14 forms an image by light modulation corresponding to each color, that is, a change in transmittance according to a signal voltage, and enters the light synthesizing means 15.

【0023】光合成手段15は、従来例の学会発表で示
された色合成手段にも用いられいるダイクロイックプリ
ズムで構成され、このプリズムは、4個の三角プリズム
の稜面にダイクロイック膜をコーティングし3方向から
の光を一軸状に合成するもので、液晶ライトバルブによ
り変調された映像データは一軸状に合成される。この合
成された光投写レンズ8により拡大投写される。
The light synthesizing means 15 is composed of a dichroic prism which is also used as a color synthesizing means shown in a conventional conference presentation. This prism is obtained by coating a dichroic film on the ridges of four triangular prisms. The light from the directions is uniaxially combined, and the image data modulated by the liquid crystal light valve is uniaxially combined. Enlarged projection is performed by the combined light projection lens 8.

【0024】図4は、投写型液晶表示装置の照明光学系
における照射面に対する距離が一部異なる実施例を示し
た構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment in which the distance to the irradiation surface in the illumination optical system of the projection type liquid crystal display device is partially different.

【0025】ランプ1から出射した光は、第1の多眼式
レンズ3を介してクロスダイクロイックミラー5に入射
する。入射した光は色選択面の反射特性により例えば4
00から480nmの波長特性をもつ青色の色光と、5
90から700nmの波長特性をもつ赤色の色光とに反
射分離され、残りの480から590nmの光に関して
は透過する。各々の3色の分離された色光は、第2の多
眼式レンズ4に入射する。第2の多眼式レンズ4から液
晶ライトバルブ14までの距離は、赤色もしくは青色の
色光に対し緑色の色光は短く、そのため第2の多眼式レ
ンズ4の焦点距離は緑色だけ短く設定して照射する。照
射面の照度分布を各々の色光に関して同一にするため
に、第2の多眼式レンズ4と、液晶ライトバルブ面まで
の距離の長さは、2種類あるが照射面の面積は変わらな
いため照度分布は同一である。
The light emitted from the lamp 1 enters the cross dichroic mirror 5 via the first multi-lens lens 3. The incident light is, for example, 4 due to the reflection characteristics of the color selection surface.
Blue color light having a wavelength characteristic of 00 to 480 nm;
It is reflected and separated into red color light having a wavelength characteristic of 90 to 700 nm, and transmits the remaining light of 480 to 590 nm. The separated color lights of the three colors enter the second multi-lens lens 4. The distance from the second multi-lens lens 4 to the liquid crystal light valve 14 is such that the green color light is shorter than the red or blue color light, and therefore the focal length of the second multi-lens lens 4 is set to be shorter by green. Irradiate. In order to make the illuminance distribution on the irradiation surface the same for each color light, there are two types of distances between the second multi-lens lens 4 and the liquid crystal light valve surface, but the area of the irradiation surface does not change. The illuminance distribution is the same.

【0026】これらの均一に照明された色光は、液晶ラ
イトバルブにより変調された画像を3色各々に設けられ
た投写レンズによりスクリーン16に投写する。この場
合のスクリーン16は、反射型でも透過型でもどちらで
も本発明を制約するものではない。
These uniformly illuminated color lights project an image modulated by a liquid crystal light valve onto a screen 16 by projection lenses provided for each of the three colors. The screen 16 in this case does not limit the present invention whether it is a reflection type or a transmission type.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、複数
個に分離した第1の多眼式レンズにより複数個の光源と
し扱えることが可能な光源からの光を色選択反射面が互
いに直交するクロスダイクロイックミラーにより色分離
し、この色分離された色光を、3方向に光を導くための
3つの第2の多眼式レンズにより液晶パネルやフィルム
等の照射面に第1の多眼式レンズの複数個の光源像のか
たちで結像することにより、照射面に光を均一にしかも
色むらが少なく導くことが可能となるため効率の高い照
明光学系が得られる。
As described above, according to the present invention, the light from the light source which can be treated as a plurality of light sources by the first multi-lens divided into a plurality of light sources is used by the color selective reflection surfaces. The color is separated by a cross dichroic mirror crossing at right angles, and the color-separated color light is applied to an irradiation surface of a liquid crystal panel, a film, or the like by three second multi-lens lenses for guiding light in three directions. By forming an image in the form of a plurality of light source images of an expression lens, it is possible to uniformly guide light to an irradiation surface with less color unevenness, so that an efficient illumination optical system can be obtained.

【0028】また、この照明光学系を投写型液晶表示装
置に用いることにより、明るい表示が可能で、しかも投
写レンズのFナンバーの値から定められる呑込み角に第
2の多眼式レンズを合わせることにより明るい投写型液
晶表示装置が提供できる。
By using this illumination optical system in a projection type liquid crystal display device, a bright display is possible, and the second multi-lens lens is adjusted to a swallow angle determined from the F-number value of the projection lens. Thus, a bright projection type liquid crystal display device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の照明光学系の一実施例を示すもので、
(a)は照明光学系の構成図、(b)は照明光学系に用
いられる多眼式レンズの斜視図である。
FIG. 1 shows an embodiment of an illumination optical system according to the present invention.
2A is a configuration diagram of an illumination optical system, and FIG. 2B is a perspective view of a multi-lens used in the illumination optical system.

【図2】本発明の照明光学系の多眼式レンズの基本的な
構成を示すもので、(a)は構成図、(b)は多眼式レ
ンズの光線を追跡した光線模式図である。
FIGS. 2A and 2B show a basic configuration of a multi-lens lens of the illumination optical system according to the present invention, wherein FIG. 2A is a configuration diagram, and FIG. .

【図3】本発明の照明光学系を用いて構成された投写型
表示装置の光学系の構成を示すもので、(a)は平面
図、(b)は正面図である。
3A and 3B show a configuration of an optical system of a projection display device configured using the illumination optical system of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a front view.

【図4】本発明の投写型表示装置の照明光学系における
照射面に対する距離が一部異なる実施例を示した構成図
である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment in which the distance to the irradiation surface in the illumination optical system of the projection display device of the present invention is partially different.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ランプ 2 放物面反射鏡 3 第1の多眼式レンズ 4 偏光ビームスプリッタ 5 クロスダイクロイックミラー 7 画像生成手段 8 投写レンズ 13 反射ミラー 14 液晶ライトバルブ 15 光合成手段 16 スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lamp 2 Parabolic reflector 3 First multi-lens lens 4 Polarization beam splitter 5 Cross dichroic mirror 7 Image generation means 8 Projection lens 13 Reflection mirror 14 Liquid crystal light valve 15 Light combining means 16 Screen

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−367836(JP,A) 特開 昭61−99118(JP,A) 特開 平5−346557(JP,A) 特開 昭62−92912(JP,A) 特開 平4−104241(JP,A) 特開 平6−202063(JP,A) 特開 平5−134230(JP,A) 特公 平3−78607(JP,B2) 1991 INTERNATIONAL DISPLAY RESEARCH C ONFERENCE P.151−P.154 A.H.J.VAN DEN BRA NDT ET.AL.,“NEW PL USFACTORS IN AN LC D−PROJECTOR:HOMOGE NEOUS ILLUMINATIO N,QUICK LAMP (RE−) START,RELIABLE CON SYRUCTION,FULL RES OLUTION NTSC"Continuation of front page (56) References JP-A-4-367836 (JP, A) JP-A-61-99118 (JP, A) JP-A-5-346557 (JP, A) JP-A-62-292912 (JP, A) JP-A-4-104241 (JP, A) JP-A-6-202063 (JP, A) JP-A-5-134230 (JP, A) JP-B-3-78607 (JP, B2) 1991 INTERNAL DISPLAY RESEARCH CONFERENCE P. 151-P. 154 A. H. J. VAN DEN BRANDT ET. AL. , "NEW PL USFACTORS IN AN LC D-PROJECTOR: HOMOGE NEOUS ILLUMINATION N, QUICK LAMP (RE-) START, RELIABLE CON SYNCTION, FULL RESOLUTION"

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源ランプからの放射光を、集光性を有
する手段を用いて集光し、複数個の2次的な光源を形成
する第1の多眼式レンズと、該第1の多眼式レンズから
の光を色分離するためのクロスダイクロイックミラー
と、該クロスダイクロイックミラーにより色分離された
各色光を複数の被照明対象物の各照射面上に照射するよ
うに配置された複数の第2の多眼式レンズとを具え、 前記第1の多眼式レンズを構成する各レンズと前記第2
の多眼式レンズを構成する各レンズは、同じ大きさであ
り、前記第2の多眼式レンズを構成する各レンズは、当
該レンズからの光を前記照射面上に重ね合わせて照射す
るように、その一部の光軸が中心からずれていることを
特徴とする照明光学系。
The light emitted from the light source lamp has a light collecting property.
To form a plurality of secondary light sources
From the first multi-lens lens and the first multi-lens
For color separation of lightCross dichroic mirror
And theCross dichroic mirrorColor separated by
Each color light is projected onto each irradiation surface of a plurality of illuminated objects.
A plurality of second multi-lens lenses arranged in such a manner that each lens constituting the first multi-lens lens and the second
The lenses that make up the multi-view lens of
The respective lenses constituting the second multi-lens lens are
Light from the lens is superimposed on the irradiation surface and irradiated.
As shown in the figure, some of the optical axes are
Characteristic illumination optical system.
【請求項2】 請求項1の照明光学系と、該照明光学系
における3つの第2の多眼式レンズからの各光を変調す
る3つの液晶ライトバルブと、該3つの液晶ライトバル
ブにより変調された各光を合成する光合成手段と、該光
合成手段からの光を入射する投写レンズとを具えたこと
を特徴とする投写型液晶表示装置。
2. The illumination optical system according to claim 1, and said illumination optical system.
Modulate each light from the three second multi-lenses at
Three liquid crystal light valves and the three liquid crystal light valves
Light synthesizing means for synthesizing each light modulated by the light,
Having a projection lens for receiving light from the combining means
A projection type liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 請求項1の照明光学系と、該照明光学系
における3つの第2の多眼式レンズのうちの2つからの
光を各々反射して、残りの1つからの光の方向と一致さ
せる反射手段と、光の方向が一致した前記3つの多眼式
レンズからの各光を変調する3つの液晶ライトバルブ
と、該3つの液晶ライトバルブにより変調された各光を
入射する3つの投射レンズとを具えたことを特徴とする
投射型液晶表示装置。
3. An illumination optical system according to claim 1, and said illumination optical system.
From two of the three second multi-lenses at
Each light reflects and matches the direction of light from the other one
Reflecting means, and the three multi-view systems in which the directions of light coincide with each other
Three liquid crystal light valves that modulate each light from the lens
And each light modulated by the three liquid crystal light valves
Characterized by having three incident lenses for incidence
Projection type liquid crystal display device.
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