JP2823722B2 - Polarization combining element and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Polarization combining element and liquid crystal display device using the same

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JP2823722B2
JP2823722B2 JP3341781A JP34178191A JP2823722B2 JP 2823722 B2 JP2823722 B2 JP 2823722B2 JP 3341781 A JP3341781 A JP 3341781A JP 34178191 A JP34178191 A JP 34178191A JP 2823722 B2 JP2823722 B2 JP 2823722B2
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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、不定偏光光から直線偏
光光を作り出し、光源からの光の利用効率の向上を図る
ことが可能な偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization synthesizing element capable of producing linearly polarized light from indefinitely polarized light and improving the use efficiency of light from a light source, and a liquid crystal display device using the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、直線偏光光を利用する素子とし
て、代表的なものにTN液晶表示素子があり、これを液
晶ライトバルブとして用いた液晶表示装置としては、例
えば、特開昭63−15225号公報または特開昭63
−116123号公報に記載のように、単一光源から出
力された白色光をダイクロイックミラーにより、赤,
青,緑の色の三原色に分光し、この三原色光を3枚の液
晶ライトバルブにそれぞれ入射することにより、三原色
に対応する画像を得て、これら画像をダイクロイックミ
ラー、あるいは、ダイクロイックプリズムを用いて合成
することにより、カラー画像を得て、このカラー画像を
1本の投写レンズを用いて、スクリーン上に拡大投写さ
せるものがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device utilizing linearly polarized light, a typical one is a TN liquid crystal display device, and a liquid crystal display device using this as a liquid crystal light valve is disclosed in, for example, JP-A-63-15225. No. or JP-A-63
As described in JP-A-116123, white light output from a single light source is converted into red, white light by a dichroic mirror.
The light is separated into three primary colors of blue and green, and the three primary colors are respectively incident on three liquid crystal light valves to obtain images corresponding to the three primary colors, and these images are obtained using a dichroic mirror or a dichroic prism. In some cases, a color image is obtained by combining the images, and the color image is enlarged and projected on a screen using a single projection lens.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、液晶ライトバルブとして用いる液晶表示素子は、そ
の両端が偏光板によってそれぞれ構成されており、これ
により、液晶表示素子に入射した光線は、P偏光光ある
いはS偏光光のうち一方しか出射されない。すなわち、
液晶表示素子を透過する光量、すなわち、光の利用効率
は半減し、かなりの光の損失が生じてしまう。
In the above prior art, the liquid crystal display element used as the liquid crystal light valve has both ends formed of polarizing plates, whereby the light incident on the liquid crystal display element is p-polarized. Only one of light or S-polarized light is emitted. That is,
The amount of light transmitted through the liquid crystal display element, that is, the light utilization efficiency is reduced by half, and considerable light loss occurs.

【0004】ここで、P偏光光とは入射面に対して平行
な偏光面(電気ベクトルの振動している平面)をもつ直
線偏光光のことをいい、S偏光光とは入射面に対して垂
直な偏光面をもつ直線偏光光のことをいう。
Here, P-polarized light refers to linearly polarized light having a plane of polarization parallel to the plane of incidence (the plane on which the electric vector oscillates), and S-polarized light refers to the plane of polarization relative to the plane of incidence. It refers to linearly polarized light having a perpendicular polarization plane.

【0005】例えば、従来では、前記偏光板として一般
に染料(2色性色素)を分有する偏光板を用いており、
その場合、P偏光光を透過する素子では、S偏光光は吸
収するので光の損失が生じてしまう。
For example, conventionally, a polarizing plate having a dye (a dichroic dye) is generally used as the polarizing plate.
In that case, an element that transmits the P-polarized light absorbs the S-polarized light, resulting in light loss.

【0006】また、上記従来技術においては、液晶表示
素子の開口率に問題があることも同様に指摘されてい
た。ここでは、開口率は次のように定義する。 開口率=1画素中の表示に寄与する有効面積/1画素全
領域の面積
In the prior art, it has been pointed out that there is a problem in the aperture ratio of the liquid crystal display element. Here, the aperture ratio is defined as follows. Aperture ratio = effective area contributing to display in one pixel / area of one pixel whole area

【0007】すなわち、その問題というのは、液晶表示
素子のうち、表示に寄与しない部分が大きいと開口率は
小さくなり、光の利用効率が悪くなるということであ
る。表示に寄与しない部分(遮光部)としては、各電極
の金属配線,個々の画素を個別に制御する手段として付
加された非線形素子あるいはスイッチング素子,画素電
極の周囲のギャプなどが挙げられる。
That is, the problem is that if the portion of the liquid crystal display element that does not contribute to display is large, the aperture ratio becomes small, and the light use efficiency becomes poor. Examples of the portion that does not contribute to display (light shielding portion) include a metal wiring of each electrode, a nonlinear element or a switching element added as a means for individually controlling each pixel, a gap around a pixel electrode, and the like.

【0008】また、同一液晶表示素子のパネルサイズで
精細度を高くするには画素ピッチを小さくする必要があ
るが、この場合、液晶表示素子の構成要素のすべてを相
似的に縮小できれば開口率は変化しないが、エッチング
精度,位置合わせ精度の点から、電極の金属配線の幅や
付加素子の大きさはある程度以下には小さくできない。
その結果、精細度を高くしていくと開口率が小さくなる
という問題がある。
Further, in order to increase the definition with the same liquid crystal display element panel size, it is necessary to reduce the pixel pitch. In this case, if all the constituent elements of the liquid crystal display element can be reduced in a similar manner, the aperture ratio becomes large. Although it does not change, the width of the metal wiring of the electrode and the size of the additional element cannot be reduced to a certain degree or less from the viewpoint of etching accuracy and positioning accuracy.
As a result, there is a problem that the aperture ratio decreases as the definition increases.

【0009】そこで、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解決し、P偏光光(あるいはS偏光光)の
みならず、S偏光光(あるいはP偏光光)をも有効に利
用して、光の利用効率を向上させ明るい画像を得ること
のできる偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装置を
提供することにある。さらに、液晶表示素子の開口率を
大きくして、光の利用効率を向上させ明るい画像を得る
ことのできる液晶表示装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to effectively utilize not only P-polarized light (or S-polarized light) but also S-polarized light (or P-polarized light). Another object of the present invention is to provide a polarization combining element capable of improving light use efficiency and obtaining a bright image, and a liquid crystal display device using the same. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can increase the aperture ratio of a liquid crystal display element, improve light use efficiency, and obtain a bright image.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの不定偏光光をP偏光光とS
偏光光の2つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッ
ターと、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置されるように構成され、前記偏光ビームスプ
リッターによって分離した偏光光のうちS偏光光(また
はP偏光光)を、もう一方の偏光光の偏光方向と等しく
なるように変換し(すなわち、P偏光光(またはS偏光
光)に変換し)、液晶表示素子に入射させる2個の直角
プリズムと、によって偏光合成素子を構成するようにし
た。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an indeterminate polarized light from a light source is converted into a P polarized light and an S polarized light.
A polarizing beam splitter that separates the polarized light into two linearly polarized lights, and a reflecting surface that is arranged so as to be inclined at 45 degrees on optical axes orthogonal to each other, and among the polarized lights separated by the polarizing beam splitter, The s-polarized light (or p-polarized light) is converted to be equal to the polarization direction of the other polarized light (that is, converted to p-polarized light (or s-polarized light)), and is incident on the liquid crystal display device. The polarization combining element is constituted by the right-angle prisms.

【0011】そして偏光ビームスプリッターによって分
離して得られたP偏光光(またはS偏光光)の光軸と前
記直角プリズムにより偏光方向を変換して得られたP偏
光光(またはS偏光光)の光軸はそれぞれ偏心してお
り、この偏心による光の利用効率の低下を防止するため
に、光軸をそれぞれ所定量偏心した少なくとも2枚の偏
心レンズを更に付加して偏光合成素子を構成することと
した。
[0011] The polarizing beam splitter P obtained by separating by polarized light (or S-polarized light) P-polarized light obtained by converting the polarization direction by the optical axis and the right angle prism (or S-polarized light) Each of the optical axes is eccentric, and in order to prevent a decrease in light use efficiency due to the eccentricity, at least two eccentric optical axes are respectively eccentric.
Configuring a polarization combining element by further adding a heart lens;
did.

【0012】さらに、前記偏光合成素子を構成する少な
くとも2枚の偏心レンズより出射された偏光光を透過す
ることにより画像を表示する液晶表示素子において、各
マイクロレンズがそれぞれ前記液晶表示素子における
素配列と等しくなるよう配列され、各マイクロレンズの
形状がそれぞれ1画素に対応する領域の形状(正方形、
矩形など)と等しい平面レンズアレイを、前記偏光光の
入射される側の透明基板上に密着し、各マイクロレンズ
の焦点がそれぞれ液晶の層の中またはその近傍で、か
つ、画素電極のほぼ中央に位置するよう、設けるように
した。さらには、前記平板マイクロレンズアレイとして
屈折率分布型マイクロレンズアレイを用いることによっ
て、前記透過型の液晶表示素子の、前記偏光光の入射さ
れる側の透明基板として代用させるようにした。
[0012] Further, a small number of components constituting the polarization synthesizing element are provided.
Transmits polarized light emitted from at least two eccentric lenses
In the liquid crystal display device for displaying an image , each microlens is arranged so as to be equal to the pixel arrangement in the liquid crystal display device, and the shape of each microlens corresponds to a region corresponding to one pixel. Shape (square,
A flat lens array equal to a rectangle or the like is closely adhered to the transparent substrate on the side where the polarized light is incident, and the focus of each microlens is in or near the liquid crystal layer and substantially in the center of the pixel electrode. To be located at Further, by using a refractive index distribution type microlens array as the flat plate microlens array, it can be used as a transparent substrate of the transmission type liquid crystal display element on the side where the polarized light is incident.

【0013】[0013]

【作用】光源より出射した光線は凹面鏡により反射し、
集束レンズ系に入射する。集束レンズ系に入射した光線
は、集束された後、ほぼ平行光束となって偏光ビームス
プリッターと直角プリズムにより構成される偏光合成素
子に入射する。
The light emitted from the light source is reflected by the concave mirror,
The light enters the focusing lens system. After being converged, the light beam incident on the converging lens system becomes a substantially parallel light beam and impinges on a polarization combining element constituted by a polarizing beam splitter and a right-angle prism.

【0014】ここで、集束レンズ系より出射した光線は
不定偏光光であって、偏光ビームスプリッターに入射し
て、P偏光光とS偏光光とに分離される。偏光ビームス
プリッターにより分離されたS偏光光(またはP偏光
光)は、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置するように構成した2個の直角プリズムによ
り、その進路をそれぞれ90度折り曲げられてP偏光光
(またはS偏光光)に変換される。これにより、光軸の
異なる隣接した2つの出射面、すなわち、偏光ビームス
プリッターの出射面と直角プリズムの出射面より、それ
ぞれ、偏光方向が同一の偏光光、すなわち、P偏光光
(またはS偏光光)が同一の方向に出射し、発散レンズ
系に入射する。
Here, the light beam emitted from the focusing lens system is indefinitely polarized light, and is incident on a polarizing beam splitter and is separated into P-polarized light and S-polarized light. The path of the S-polarized light (or P-polarized light) separated by the polarizing beam splitter is changed by two right-angle prisms arranged such that the reflecting surfaces are arranged at a 45-degree angle on optical axes orthogonal to each other. Each is bent by 90 degrees and converted into P-polarized light (or S-polarized light). Accordingly, two adjacent light exiting surfaces having different optical axes, namely, the light exiting surface of the polarization beam splitter and the light exiting surface of the right-angle prism, respectively, have the same polarization direction, that is, P-polarized light (or S-polarized light). ) Exit in the same direction and enter the diverging lens system.

【0015】そして、このP偏光光(またはS偏光光)
一般には発散レンズ系により発散されて液晶表示素子
に入射する。ここで、前記偏光合成素子出射後の光線
は、先に集束レンズ系により、液晶表示素子に対してか
なり小さく絞られているので、偏光ビームスプリッター
によって分離して得られたP偏光光(またはS偏光光)
と直角プリズムにより偏光方向を変換して得られたP偏
光光(またはS偏光光)との光軸の偏心による液晶表示
素子に入射する光の利用効率の低下はほぼなくなり、明
るい画像が得られる。
The P-polarized light (or S-polarized light)
Is generally diverged by a diverging lens system and enters the liquid crystal display element. Here, since the light beam emitted from the polarization combining element is narrowed down to the liquid crystal display element by the focusing lens system beforehand, the P-polarized light (or S-polarized light) separated and obtained by the polarization beam splitter is obtained. Polarized light)
The use efficiency of light incident on the liquid crystal display element due to the eccentricity of the optical axis of the P-polarized light (or S-polarized light) obtained by changing the polarization direction by the right-angle prism is almost eliminated, and a bright image is obtained. .

【0016】本発明では、発散レンズ系の代わりに、光
軸がそれぞれに所定量偏心した2枚の偏心レンズによっ
て、光軸の異なる隣接した2つの出射面(偏光ビームス
プリッターの出射面と直角プリズムの出射面)より出射
する偏光光の光軸ずれを補正して明るい画像を得てい
。また、2個の直角プリズムの代わりに、ミラー等の
反射板を2枚使用しても良い。
In the present invention, instead of the diverging lens system, two eccentric lenses whose optical axes are decentered by a predetermined amount are respectively used for two adjacent exit surfaces having different optical axes (the exit surface of the polarizing beam splitter and the right-angle prism). To correct the deviation of the optical axis of the polarized light emitted from
You . Further, instead of the two right-angle prisms, two reflecting plates such as mirrors may be used.

【0017】さらに、本発明のように、偏光光の入射さ
れる側の透明基板上に平板マイクロレンズを密着して設
けることにより、入射光が有効に画素電極に導かれ、各
電極の金属配線、個々の画素を個別に制御する手段とし
て付加された非線形素子あるいはスイッチング素子、画
素電極の周囲のギャプなどの表示に寄与しない部分(遮
光部)で遮断されることによる入射光のケラレがほとん
ど生じないために、開口率が大きく明るい画像の表示が
得られる。
Further, as in the present invention, by providing a flat microlens in close contact with the transparent substrate on the side where polarized light is incident, incident light is effectively guided to the pixel electrode, and the metal wiring of each electrode is formed. Vignetting of incident light is almost caused by a non-linear element or a switching element added as a means for individually controlling each pixel, or a portion surrounding a pixel electrode, such as a gap, which does not contribute to display (light shielding portion). As a result, a bright image with a large aperture ratio can be displayed.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明するわけであるが、その前に、図1は本発明の実施
例を理解するのに役立つ液晶表示装置を示す構成図であ
るが、これについて説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a liquid crystal display device which is useful for understanding an example.
However, this will be described.

【0019】図1において、1は光源であり、例えばメ
タルハライドランプ、ハロゲンランプ等の白色光源であ
る。2は凹面鏡であり、3は光源1からの白色光を集束
するための集束レンズ系であり、1枚の正のパワーを有
するレンズ(凸レンズ)と1枚の負のパワーを有するレ
ンズ(凹レンズ)により構成される。4は偏光合成素子
であり、偏光手段としての偏光ビームスプリッターと変
換手段としての2個の直角プリズムにより構成される。
5は偏光合成素子4を出射した後の光線を発散するため
の発散レンズ系であり、1枚の負のパワーを有するレン
ズと1枚の正のパワーを有するレンズにより構成され
る。6は液晶表示素子であり、7は液晶表示素子6上の
表示画像を拡大するための投写レンズであり、8はスク
リーンである。9〜13はいずれも液晶表示素子6の駆
動回路であり、そのうち、9はビデオ・クロマ処理回
路、10はRGB出力回路、11はXドライバ、12は
同期処理回路、13はコントローラ、14はYドライバ
である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source, for example, a white light source such as a metal halide lamp and a halogen lamp. 2 is a concave mirror, 3 is a focusing lens system for focusing white light from the light source 1, one lens having a positive power (convex lens) and one lens having a negative power (concave lens) It consists of. Reference numeral 4 denotes a polarization synthesizing element, which is constituted by a polarization beam splitter as polarization means and two right-angle prisms as conversion means.
Reference numeral 5 denotes a diverging lens system for diverging light rays emitted from the polarization combining element 4, and includes a single lens having negative power and a single lens having positive power. Reference numeral 6 denotes a liquid crystal display element, reference numeral 7 denotes a projection lens for enlarging a display image on the liquid crystal display element 6, and reference numeral 8 denotes a screen. Reference numerals 9 to 13 denote drive circuits for the liquid crystal display element 6, of which 9 is a video / chroma processing circuit, 10 is an RGB output circuit, 11 is an X driver, 12 is a synchronization processing circuit, 13 is a controller, and 14 is Y Driver.

【0020】以下、本装置の動作について説明する。上
記構成において、光源1は凹面鏡2の焦点位置近傍に配
置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射し
てほぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。集
束レンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正の
パワーを有するレンズにより集束され、負のパワーを有
するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子4
を介して発散レンズ系5に入射する。発散レンズ系5に
入射した光線は該発散レンズ系5の負のパワーを有する
レンズにより発散され、正のパワーを有するレンズによ
りほぼ平行光束となり、液晶表示素子6に入射する。そ
して、液晶表示素子6上に表示された画像は、投写レン
ズ7により拡大され、その結果、スクリーン8上に拡大
した画像が得られる。
Hereinafter, the operation of the present apparatus will be described. In the above configuration, the light source 1 is disposed near the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 to become a substantially parallel light flux, and enters the focusing lens system 3. Light rays incident on the focusing lens system 3 are focused by the lens having positive power of the focusing lens system 3, and become substantially parallel light beams by the lens having negative power.
Is incident on the diverging lens system 5 through. The light beam incident on the diverging lens system 5 is diverged by the lens having a negative power of the diverging lens system 5, becomes a substantially parallel light beam by the lens having a positive power, and enters the liquid crystal display element 6. Then, the image displayed on the liquid crystal display element 6 is enlarged by the projection lens 7, and as a result, an enlarged image is obtained on the screen 8.

【0021】また、レーザーディスク,VTR等(図示
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
A video input from a laser disk, a VTR or the like (not shown) is processed by a video / chroma processing circuit 9 and then input to an RGB output circuit 10. The RGB output circuit 10 inverts the polarity of the video signals corresponding to R, G, and B every vertical period in order to AC drive the liquid crystal display element 6, and inputs the inverted signal to the liquid crystal display element 6 via the X driver 11. The video / chroma processing circuit 9, RGB output circuit 10, X driver 11 and Y driver 14 are synchronized by a synchronization processing circuit 12 and a controller 13.

【0022】次に、図2を用いて図1の偏光合成素子4
の構成及び動作について詳細に説明する。図2は図1の
偏光合成素子を示す斜視図である。
Next, referring to FIG. 2, the polarization combining element 4 of FIG.
Will be described in detail. FIG. 2 is a perspective view showing the polarization combining element of FIG.

【0023】図2において、15は不定偏光光をP偏光
光とS偏光光の2つの直線偏光光に分離するための偏光
手段としての偏光ビームスプリッターであり、16は該
偏光ビームスプリッター15により分離して得られたP
偏光光をS偏光光に変換するための変換手段としての2
個の直角プリズムである。
In FIG. 2, reference numeral 15 denotes a polarizing beam splitter as a polarizing means for splitting the indefinitely polarized light into two linearly polarized lights of P-polarized light and S-polarized light, and 16 denotes a polarizing beam splitter. P obtained by
2 as conversion means for converting polarized light into S-polarized light
Right-angle prisms.

【0024】集束レンズ系3を出射し、偏光ビームスプ
リッター15に入射する光線17は不定偏光光18であ
り、該不定偏光光18は前記偏光ビームスプリッター1
5によりP偏光光19とS偏光光20の2つの直線偏光
光に分離される。そのうち、P偏光光19は偏光ビーム
スプリッター15を透過してそのまま発散レンズ系5を
介して液晶表示素子6に入射する。
The light beam 17 emitted from the focusing lens system 3 and incident on the polarization beam splitter 15 is an irregularly polarized light beam 18, which is
5, the light is separated into two linearly polarized lights, a P-polarized light 19 and an S-polarized light 20. The P-polarized light 19 passes through the polarization beam splitter 15 and directly enters the liquid crystal display element 6 via the diverging lens system 5.

【0025】一方、S偏光光20は偏光ビームスプリッ
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、発散レンズ系
5を介して液晶表示素子6に入射する。
On the other hand, the S-polarized light 20 is reflected by the polarization beam splitter 15 and is incident on two right-angle prisms 16 arranged such that the reflection surfaces are arranged in a state of being inclined at 45 degrees on optical axes orthogonal to each other. Then, while their paths are bent by 90 degrees by the right-angle prisms 16, they are converted into P-polarized light 21 by two reflections while entering the liquid crystal display element 6 via the diverging lens system 5.

【0026】この様に、集束レンズ系3より出射された
不定偏光光18を、偏光合成素子4によって、すべてP
偏光光(P偏光光19とP偏光光21)にして液晶表示
素子6に入射させることにより、入射した光線はすべて
液晶表示素子6の偏光板を通過するので、従来、液晶表
示素子4においては、光源からの不定偏光光のうち、P
偏光光あるいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光の
みしか利用できなかったものが、本装置では、光源から
の不定偏光光のほぼ全て、言い替えれば、P偏光光とS
偏光光の両偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を大
幅に改善することができる。
As described above, the non-uniform polarized light 18 emitted from the focusing lens system 3 is all
By making the polarized light (P-polarized light 19 and P-polarized light 21) into the liquid crystal display element 6, all of the incident light passes through the polarizing plate of the liquid crystal display element 6. , Among the indeterminate polarized light from the light source, P
Although only one of the linearly polarized light, S-polarized light and S-polarized light, could be used, this apparatus uses almost all of the indefinitely polarized light from the light source, in other words, P-polarized light and S-polarized light.
Both polarized lights of the polarized light can be effectively used, and the light use efficiency can be greatly improved.

【0027】なお、図2に示すように、本装置における
偏光合成素子4は構成部品として2個の直角プリズム1
6を使用したが、これは、ミラー等の反射板を使用して
もよい。しかし、本装置のように直角プリズム16を使
用することにより、前記偏光合成素子4の構成部品(偏
光ビームスプリッター15、直角プリズム16)を相互
に光学的接着により一体化することができ、これによっ
て偏光ビームスプリッター15に入射した光が直角プリ
ズム16から出射されるまで外に洩れなくすることがで
きるので、光の利用効率が良く、さらにコンパクトな偏
光合成素子4を実現できる。
As shown in FIG. 2, the polarization combining element 4 in the present apparatus comprises two right-angle prisms 1 as constituent parts.
Although 6 is used, a reflecting plate such as a mirror may be used. However, by using the right-angle prism 16 as in the present apparatus, the components (the polarization beam splitter 15 and the right-angle prism 16) of the polarization combining element 4 can be integrated with each other by optical bonding. Since the light incident on the polarizing beam splitter 15 can be prevented from leaking to the outside until the light is emitted from the right-angle prism 16, the light use efficiency is high and the compact polarization combining element 4 can be realized.

【0028】一方、発散レンズ系5では、前述したよう
に、入射した光線を負のパワーを有するレンズにより発
散させ、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束
として、液晶表示素子6に入射しているが、ここで、発
散レンズ系5の負のパワーを有するレンズの有効径は偏
光合成素子4を出射する光束よりも大きくなっている。
さらに、光源1からの光線は集束レンズ系3により集束
され、この集束された状態でP偏光光とS偏光光とに分
離、偏光変換され、その後、発散レンズ系5により発散
されて液晶表示素子6に入射しているので、偏向合成素
子4におけるP偏光光19,21の光軸の偏心による光
の利用効率の低下はほぼなくなり、明るい画像が得られ
る。
On the other hand, in the diverging lens system 5, as described above, the incident light beam is diverged by the lens having negative power, and is incident on the liquid crystal display element 6 as a substantially parallel light beam by the lens having positive power. However, here, the effective diameter of the lens having negative power of the diverging lens system 5 is larger than the light beam emitted from the polarization combining element 4.
Further, the light beam from the light source 1 is focused by the focusing lens system 3, separated into P-polarized light and S-polarized light in this focused state, and polarization-converted. 6, the light utilization efficiency due to the eccentricity of the optical axes of the P-polarized lights 19 and 21 in the deflecting / combining element 4 hardly decreases, and a bright image can be obtained.

【0029】以上説明したように、従来は、光源からの
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本装置においては、光源からの不定偏光光のほぼ全
て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を有
効に利用することができるので、光の利用効率が大幅に
改善される。
[0029] As described above, conventionally, of indefinite polarized light from a light source, only a one linearly polarized either P-polarized light or S-polarized light which has not been utilized in the apparatus Since almost all of the indefinitely polarized light from the light source, in other words, both the P-polarized light and the S-polarized light can be effectively used, the light use efficiency is greatly improved.

【0030】次に、以上説明した図1の装置に対する変
形例について以下説明する。図3は図1の装置に対する
第1の変形例の概略を示す構成図であり、特に光源1か
ら液晶表示素子6までで構成される照明光学系の構成を
示している。図3において、図1と対応する構成要素に
は同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
Next, a modification of the apparatus shown in FIG. 1 will be described below. FIG. 3 is a configuration diagram schematically showing a first modification of the apparatus shown in FIG. 1, and particularly shows a configuration of an illumination optical system including a light source 1 to a liquid crystal display element 6. 3, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0031】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 = 24 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10= 40 d10= 85 r11= ∞ d11= 18 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−75 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples of the present modified example will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 60 (concave mirror surface) r 3 = 60 d 3 = 20 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = ∞d 4 = 75 r 5 = −24 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = 24 d 6 = 15 r 7 = −d 7 = 10 (incident surface of the polarization combining element) r 8 = −d 8 = 15 (polarization combining Element emission surface) r 9 = −40 d 9 = 5 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = 40 d 10 = 85 r 11 = ∞d 11 = 18 n 4 = 1.51633 γ 4 = 64.15 r 12 = −75 d 12 = 20 r 13 = −d 13 = − (liquid crystal display element surface)

【0032】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, r i is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0033】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in this modification, a 150 w metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The seventh and eighth surfaces are polarization combining element surfaces, and a polarizing beam splitter of 10 mm × 10 mm and 1
It is a right-angle prism of 0 mm × 10 mm. The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, a 3 inch (61 mm × 46 mm) TFT
A liquid crystal display device was used.

【0034】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
いるので、光源1から射出する光線は平行光束となり、
集束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の正のパワー
を有するレンズにより集束され、負のパワーを有するレ
ンズにより平行光束となる。この時、凹面鏡2から射出
する光束はφ80mmであり、集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズによりφ15mmまで絞られ、さらに、
負のパワーを有するレンズにより平行光束となり、偏光
合成素子4に入射する。偏光合成素子4射出後の光束は
発散レンズ系5の負のパワーを有するレンズによりφ8
0mmまで発散され、正のパワーを有するレンズにより平
行光束となり、液晶表示素子6に入射する。このとき、
偏光合成素子4を出射する光線はすべてP偏光光であ
り、すべて液晶表示素子6の偏光板を通過するので、光
の利用効率が大幅に改善できる。
Since the light source 1 is disposed at the focal position of the concave mirror 2, the light beam emitted from the light source 1 becomes a parallel light beam,
The light enters the focusing lens system 3 and is focused by the lens having the positive power of the focusing lens system 3, and is converted into a parallel light beam by the lens having the negative power. At this time, the luminous flux emitted from the concave mirror 2 is φ80 mm, and is converged to φ15 mm by the lens having a positive power of the focusing lens system 3.
The light beam is converted into a parallel light beam by a lens having a negative power and is incident on the polarization combining element 4. The luminous flux after exiting the polarization combining element 4 is converted to φ8 by a lens having a negative power of the diverging lens system 5.
The light is diverged to 0 mm, becomes a parallel light beam by a lens having a positive power, and enters the liquid crystal display element 6. At this time,
All the light beams emitted from the polarization combining element 4 are P-polarized light and all pass through the polarizing plate of the liquid crystal display element 6, so that the light use efficiency can be greatly improved.

【0035】図4は図1の装置に対する第2の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
4において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
FIG. 4 is a view schematically showing a second modified example of the apparatus shown in FIG. 1. In particular, FIG. 4 shows the structure of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 4, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0036】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 = 24 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−25 d10= 90 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−55 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples of the present modified example will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 60 (concave mirror surface) r 3 = 60 d 3 = 20 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = ∞d 4 = 75 r 5 = −24 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = 24 d 6 = 15 r 7 = −d 7 = 10 (incident surface of the polarization combining element) r 8 = −d 8 = 15 (polarization combining Element emission surface) r 9 = 25 d 9 = 5 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = −25 d 10 = 90 r 11 = ∞d 11 = 20 n 4 = 1.51633 γ 4 = 64.15 r 12 = −55 d 12 = 20 r 13 = −d 13 = − (liquid crystal display element surface)

【0037】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
[0037] In the above, r i is a radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, positive, and negative when there to the light source side when the center of curvature is on the liquid crystal display element side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0038】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface. In this modification, a 150 w metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The seventh and eighth surfaces are polarization combining element surfaces, and a polarizing beam splitter of 10 mm × 10 mm and 1
It is a right-angle prism of 0 mm × 10 mm. The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, a 3 inch (61 mm × 46 mm) TFT
A liquid crystal display device was used.

【0039】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズと1枚の負のパワーを有するレ
ンズにより構成しており、発散レンズ系5を2枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the converging lens system 3 is composed of one lens having a positive power and one lens having a negative power, and the diverging lens system 5 has two positive powers. It is constituted by a lens having.

【0040】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射する光線は正
のパワーを有するレンズにより集光され、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子
4に入射する。
The light source 1 is disposed at the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 is converted into a parallel light flux and enters the focusing lens system 3. Light rays incident on the focusing lens system 3 are condensed by a lens having a positive power, become substantially parallel light beams by a lens having a negative power, and enter the polarization combining element 4.

【0041】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light beam is converted by the polarization
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light enter the diverging lens system 5. Here, the two positive power lenses of the diverging lens system 5 have a focal position on the liquid crystal display element side of the positive power lens on the light source side and a positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides with the light source, the light beam incident on the diverging lens system 5 becomes a parallel light beam and enters the liquid crystal display element 6.

【0042】図5は図1の装置に対する第3の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
5において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a third modified example of the apparatus shown in FIG. 1. In particular, FIG. 5 shows the structure of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 5, the same reference numerals are given to the components corresponding to those in FIG. 1, and the detailed description thereof will be omitted.

【0043】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 95 r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 =−15 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10= 40 d10= 85 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−75 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples in the present modified example will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 60 (concave mirror surface) r 3 = 55 d 3 = 24 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = ∞d 4 = 95 r 5 = 15 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = -15 d 6 = 15 r 7 = - d 7 = 10 ( polarization combining element incident surface) r 8 = - d 8 = 15 ( polarization combining Element emission surface) r 9 = −40 d 9 = 5 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = 40 d 10 = 85 r 11 = ∞d 11 = 20 n 4 = 1.51633 γ 4 = 64.15 r 12 = −75 d 12 = 20 r 13 = −d 13 = − (liquid crystal display element surface)

【0044】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
[0044] In the above, r i is a radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, positive, and negative when there to the light source side when the center of curvature is on the liquid crystal display element side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0045】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface. In this modification, a 150 w metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The seventh and eighth surfaces are polarization combining element surfaces, and a polarizing beam splitter of 10 mm × 10 mm and 1
It is a right-angle prism of 0 mm × 10 mm. The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, a 3 inch (61 mm × 46 mm) TFT
A liquid crystal display device was used.

【0046】本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the focusing lens system 3 is constituted by two lenses having positive power, and the diverging lens system 5 is constituted by one lens having negative power and one positive power. It is constituted by a lens having.

【0047】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶表示素子
側にある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置
とが一致するように配置されているので、集束レンズ系
3に入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4
に入射する。
The light source 1 is disposed at the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 is converted into a parallel light beam and enters the focusing lens system 3. Here, the two positive power lenses of the focusing lens system 3 are the focal position of the positive power lens on the light source side on the liquid crystal element side and the positive power lens on the liquid crystal display element side. Are arranged so that the focal position on the light source side coincides with the light source side, the light beam incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light beam,
Incident on.

【0048】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
This parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 into S
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light enter the diverging lens system 5. The light beam incident on the diverging lens system 5 is diverged by a lens having a negative power in the diverging lens system 5, becomes a parallel light beam by a lens having a positive power, and enters the liquid crystal display element 6.

【0049】図6は図1の装置に対する第4の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
6において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
FIG. 6 is a block diagram schematically showing a fourth modification of the apparatus shown in FIG. 1. In particular, FIG. 6 shows a configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 6, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0050】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面) r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = ∞ d4 = 95 r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r6 =−15 d6 = 15 r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面) r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面) r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−25 d10= 90 r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15 r12=−55 d12= 20 r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples of the present modified example will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 60 (concave mirror surface) r 3 = 55 d 3 = 24 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = ∞d 4 = 95 r 5 = 15 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = -15 d 6 = 15 r 7 = - d 7 = 10 ( polarization combining element incident surface) r 8 = - d 8 = 15 ( polarization combining Element emission surface) r 9 = 25 d 9 = 5 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = −25 d 10 = 90 r 11 = ∞d 11 = 20 n 4 = 1.51633 γ 4 = 64.15 r 12 = −55 d 12 = 20 r 13 = −d 13 = − (liquid crystal display element surface)

【0051】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, r i is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0052】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子段面で
あり、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、
10mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶
表示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTF
T液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in this modification, a 150 w metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The seventh and eighth surfaces are step surfaces of the polarization synthesizing element, and a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and
It is a 10 mm × 10 mm right angle prism. The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, and is a 3 inch (61 mm × 46 mm) TF.
A T liquid crystal display element was used.

【0053】本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の2枚の正のパワーを有するレンズにより
構成している。
In this modification, the focusing lens system 3 is constituted by two lenses having a positive power, and the diverging lens system 5 is constituted by two lenses having a positive power. .

【0054】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶素子側に
ある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置とが
一致するように配置されているので、集束レンズ系3に
入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4に入
射する。
The light source 1 is disposed at the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 is converted into a parallel light beam and enters the focusing lens system 3. Here, the two positive power lenses of the focusing lens system 3 are the focal position on the liquid crystal element side of the positive power lens on the light source side and the positive power lens on the liquid crystal element side. Since they are arranged so that the focal position on the light source side coincides, the light beam incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light beam and enters the polarization combining element 4.

【0055】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 into S
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light enter the diverging lens system 5. Here, the two positive power lenses of the diverging lens system 5 have a focal position on the liquid crystal display element side of the positive power lens on the light source side and a positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides with the light source, the light beam incident on the diverging lens system 5 becomes a parallel light beam and enters the liquid crystal display element 6.

【0056】図7は図1の装置に対する第5の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
7において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
FIG. 7 is a block diagram schematically showing a fifth modification of the apparatus shown in FIG. 1. In particular, FIG. 7 shows a configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 7, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0057】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 =100 (凹面鏡面) r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 =−17 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples in this modification will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 100 (concave mirror surface) r 3 = 17 d 3 = 10 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = −17 d 4 = 15 r 5 = −d 5 = 10 (polarization combining element incident surface) r 6 = −d 6 = 15 (polarization combining element incidence surface) r 7 = −30 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = 30 d 8 = 85 r 9 = ∞ d 9 = 18 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = -75 d 10 = 20 r 11 = - d 11 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0058】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, r i is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0059】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in this modification, a 150-watt metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface and has an oval shape having a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are the surfaces of the polarization combining element, which are a polarizing beam splitter of 10 mm × 10 mm and a rectangular prism of 10 mm × 10 mm.
The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, which is 3 inches (61 mm ×
A 46 mm) TFT liquid crystal display element was used.

【0060】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the converging lens system 3 is constituted by one lens having a positive power, and the diverging lens system 5 is constituted by one lens having a negative power and one positive power. It is constituted by a lens having.

【0061】光源1は凹面鏡2の第1焦点位置(液晶表
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
The light source 1 is disposed at the first focal position of the concave mirror 2 (the focal position opposite to the liquid crystal display element 6), and white light from the light source 1 is transmitted to the second focal position of the concave mirror 2 (the liquid crystal display element). After focusing once on the focal position on the 6th side), the light enters the focusing lens system 3. Here, for one lens of the focusing lens system 3 having positive power, the second focal position of the concave mirror 2 (the focal position on the liquid crystal display element 6 side) coincides with the focal position of the lens having positive power. Thus, the light beam incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light beam and is incident on the polarization combining element 4.

【0062】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
This parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 into S
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light enter the diverging lens system 5. The light beam incident on the diverging lens system 5 is diverged by a lens having a negative power in the diverging lens system 5, becomes a parallel light beam by a lens having a positive power, and enters the liquid crystal display element 6.

【0063】図8は図1の装置に対する第6の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
8において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing a sixth modification of the apparatus shown in FIG. 1, and particularly shows the configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 8, the same reference numerals are given to the components corresponding to those in FIG. 1, and the detailed description thereof will be omitted.

【0064】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 =100 (凹面鏡面) r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 =−17 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples of this modification will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 100 (concave mirror surface) r 3 = 17 d 3 = 10 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = −17 d 4 = 15 r 5 = −d 5 = 10 (incident surface of the polarization combining element) r 6 = −d 6 = 15 (incident surface of the polarization combining element) r 7 = −30 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = 30 d 8 = 85 r 9 = ∞ d 9 = 18 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = -75 d 10 = 20 r 11 = - d 11 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0065】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, r i is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0066】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in this modification, a 150 w metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface and has an oval shape having a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are the surfaces of the polarization combining element, which are a polarizing beam splitter of 10 mm × 10 mm and a rectangular prism of 10 mm × 10 mm.
The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, which is 3 inches (61 mm ×
A 46 mm) TFT liquid crystal display element was used.

【0067】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
In this modification, the focusing lens system 3 is constituted by one lens having a positive power, and the diverging lens system 5 is constituted by two lenses having a positive power.

【0068】光源1は凹面鏡2の第1焦点位置(液晶表
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
The light source 1 is disposed at the first focal position of the concave mirror 2 (the focal position opposite to the liquid crystal display element 6), and the white light from the light source 1 is transmitted to the second focal position of the concave mirror 2 (the liquid crystal display element). After focusing once on the focal position on the 6th side), the light enters the focusing lens system 3. Here, for one lens of the focusing lens system 3 having positive power, the second focal position of the concave mirror 2 (the focal position on the liquid crystal display element 6 side) coincides with the focal position of the lens having positive power. Thus, the light beam incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light beam and is incident on the polarization combining element 4.

【0069】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light beam is converted by the polarization
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light enter the diverging lens system 5. Here, the two positive power lenses of the diverging lens system 5 have a focal position on the liquid crystal display element side of the positive power lens on the light source side and a positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides with the light source, the light beam incident on the diverging lens system 5 becomes a parallel light beam and enters the liquid crystal display element 6.

【0070】図9は図1の装置に対する第7の変形例の
概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素子
6までで構成される照明光学系の構成を示している。図
9において、図1と対応する構成要素には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。
FIG. 9 is a block diagram schematically showing a seventh modification of the apparatus shown in FIG. 1. In particular, FIG. 9 shows a configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 9, the same reference numerals are given to the components corresponding to those in FIG. 1, and the detailed description thereof will be omitted.

【0071】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面) r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = 14 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−75 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples in this modification will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 74 (concave mirror surface) r 3 = −14 d 3 = 5 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = 14 d 4 = 15 r 5 = −d 5 = 10 (incident surface of the polarization combining element) r 6 = −d 6 = 15 (incident surface of the polarization combining element) r 7 = −30 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = 30 d 8 = 85 r 9 = ∞ d 9 = 18 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = -75 d 10 = 20 r 11 = - d 11 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0072】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, r i is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0073】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in this modification, a 150-watt metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface and has an oval shape having a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are the surfaces of the polarization combining element, which are a polarizing beam splitter of 10 mm × 10 mm and a rectangular prism of 10 mm × 10 mm.
The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, which is 3 inches (61 mm ×
A 46 mm) TFT liquid crystal display element was used.

【0074】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の負
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the converging lens system 3 is constituted by one lens having negative power, and the diverging lens system 5 is constituted by one lens having negative power and one positive power. It is constituted by a lens having.

【0075】光源1からの白色光は凹面鏡2反射後、集
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
After being reflected by the concave mirror 2, the white light from the light source 1 is incident on the converging lens system 3, is converted into a parallel light beam by the lens having a negative power of the converging lens system 3, and is incident on the polarization combining element 4.

【0076】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
This parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 into S
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light enter the diverging lens system 5. The light beam incident on the diverging lens system 5 is diverged by a lens having a negative power in the diverging lens system 5, becomes a parallel light beam by a lens having a positive power, and enters the liquid crystal display element 6.

【0077】図10は図1の装置に対する第8の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図10において、図1と対応する構成要素には同一符号
を付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 10 is a block diagram schematically showing an eighth modification of the apparatus shown in FIG. 1. In particular, FIG. 10 shows a configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6.
10, the same reference numerals are given to the components corresponding to those in FIG. 1, and the detailed description thereof will be omitted.

【0078】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。 r1 = − d1 =−11 (光源面) r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面) r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15 r4 = 14 d4 = 15 r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面) r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面) r7 = 25 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15 r8 =−25 d8 = 90 r9 = ∞ d9 = 20 n3=1.51633 γ3=64.15 r10=−55 d10= 20 r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Hereinafter, specific numerical examples in this modification will be described. r 1 = −d 1 = −11 (light source surface) r 2 = −d 2 = 74 (concave mirror surface) r 3 = −14 d 3 = 5 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = 14 d 4 = 15 r 5 = −d 5 = 10 (incident surface of the polarization combining element) r 6 = −d 6 = 15 (incident surface of the polarization combining element) r 7 = 25 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = − 25 d 8 = 90 r 9 = ∞ d 9 = 20 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = -55 d 10 = 20 r 11 = - d 11 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0079】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, r i is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when on the light source side. d
i is also the i-th lens surface and adjacent thereto (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the lens surface. n j , γ j
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0080】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶素子を用いた。
The first surface is a light source surface. In this modification, a 150-watt metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface and has an oval shape having a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are the surfaces of the polarization combining element, which are a polarizing beam splitter of 10 mm × 10 mm and a rectangular prism of 10 mm × 10 mm.
The thirteenth surface is a liquid crystal display element surface, which is 3 inches (61 mm ×
A 46 mm) TFT liquid crystal element was used.

【0081】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の負
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
In the present modification, the converging lens system 3 is constituted by one lens having a negative power, and the diverging lens system 5 is constituted by two lenses having a positive power.

【0082】光源1からの白色光は凹面鏡2反射後、集
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
After the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2, the light enters the focusing lens system 3, is converted into a parallel light beam by the lens having a negative power of the focusing lens system 3, and is incident on the polarization combining element 4.

【0083】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 into S
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light enter the diverging lens system 5. Here, the two positive power lenses of the diverging lens system 5 have a focal position on the liquid crystal display element side of the positive power lens on the light source side and a positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides with the light source, the light beam incident on the diverging lens system 5 becomes a parallel light beam and enters the liquid crystal display element 6.

【0084】以上述べた各変形例では、約1.7倍から
約1.9倍、液晶表示素子通過後の照度が向上した。な
お、前記集束レンズ系3のレンズに非球面レンズを用い
ればレンズ枚数の削減及び輝度むら等の性能が著しく改
善される。
In each of the modifications described above, the illuminance after passing through the liquid crystal display element was improved from about 1.7 times to about 1.9 times. If an aspherical lens is used as the lens of the focusing lens system 3, the number of lenses can be reduced and the performance such as uneven brightness can be significantly improved.

【0085】ところで、以上説明した図1の装置及びそ
れに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を1枚
のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色(R,
G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いることも
できる。そこで、図1の装置に対する応用例として、そ
の様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示装置につい
て図11を用いて説明する。
By the way, in the above-described apparatus of FIG. 1 and each of its modifications, only one liquid crystal display element is used, but the so-called three primary colors (R,
G, B) may be used. Therefore, as an application example for the apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 11 a liquid crystal display device using such a three liquid crystal display devices.

【0086】図11は図1の装置に対する一応用例の概
略を示す構成図である。図11において、図1と対応す
る構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略す
る。その他、33は全反射ミラー、34はBG反射ダイ
クロイックミラー、35、36はB反射ダイクロイック
ミラー、37はG反射ダイクロイックミラーである。
FIG. 11 is a block diagram schematically showing an example of application to the apparatus shown in FIG. 11, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 33 is a total reflection mirror, 34 is a BG reflection dichroic mirror, 35 and 36 are B reflection dichroic mirrors, and 37 is a G reflection dichroic mirror.

【0087】光源1から出射する白色光は凹面鏡2を反
射し、集束レンズ系3に入射する。本応用例では、集束
レンズ系3を1枚の正のパワーを有するレンズと1枚の
負のパワーを有するレンズにより構成しており、集束レ
ンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズにより集束され、負のパワーを有する
レンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子4に入
射する。
The white light emitted from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and enters the focusing lens system 3. In this application example, the focusing lens system 3 is constituted by one lens having a positive power and one lens having a negative power. The light is converged by a lens having a positive power, and becomes a substantially parallel light beam by a lens having a negative power.

【0088】偏光合成素子4に入射した光束は偏光ビー
ムスプリッターと直角プリズムによりS偏光光はP偏光
光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光
光は発散レンズ系5に入射する。本応用例では、発散レ
ンズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5に入射した光線は負のパワーを有するレンズによ
り発散され、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行
光束となって出射する。
The luminous flux incident on the polarization synthesizing element 4 is converted from S-polarized light into P-polarized light by a polarizing beam splitter and a right-angle prism, and P-polarized light and S-polarized light converted into P-polarized light are transmitted to a diverging lens system 5. Incident. In this application example, the diverging lens system 5 is constituted by one lens having a negative power and one lens having a positive power, and a light beam incident on the diverging lens system 5 is a lens having a negative power. And is emitted as a substantially parallel light beam by a lens having a positive power.

【0089】該発散レンズ系5を出射した光線は、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33によりその進路を90°折り曲げられて、該光線
の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、G
(緑)反射のBG反射ダイクロイックミラー34に入射
し、B、Gは反射し、R(赤)は透過する。
The light beam emitted from the diverging lens system 5 has its path bent by 90 ° by a total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam. B (blue), G arranged at an angle of 45 °
The light enters the (green) reflecting BG reflecting dichroic mirror 34, B and G are reflected, and R (red) is transmitted.

【0090】BG反射ダイクロイックミラー34を反射
したB、Gは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたB反射のB反射ダイクロイックミラー35に入
射し、BはB反射ダイクロイックミラー35を反射し、
B用の液晶表示素子6に入射し、GはB反射ダイクロイ
ックミラー35を透過し、G用の液晶表示素子6に入射
する。一方、BG反射ダイクロイックミラー34を透過
したRは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置さ
れた全反射ミラー33によりその進路を90°折り曲げ
られて、R用の液晶表示素子6に入射する。
B and G reflected by the BG reflection dichroic mirror 34 are incident on a B reflection B reflection dichroic mirror 35 of B reflection arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and B is a B reflection dichroic mirror. Reflects 35,
G is incident on the liquid crystal display element 6 for B, and G passes through the B reflection dichroic mirror 35 and is incident on the liquid crystal display element 6 for G. On the other hand, R transmitted through the BG reflection dichroic mirror 34 has its path bent by 90 ° by the total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and the liquid crystal display element 6 for R Incident on.

【0091】さらに、B用の液晶表示素子6を出射した
Bは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
B反射のB反射ダイクロイックミラー36を反射し、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置されたG反射の
G反射ダイクロイックミラー37を透過し、投写レンズ
7に入射する。
Further, B emitted from the liquid crystal display element 6 for B is reflected by a B reflection dichroic mirror 36 of B reflection arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and the light of the light beam is reflected. The light passes through a G reflection dichroic mirror 37 of G reflection arranged at an angle of 45 ° with respect to the axis, and enters the projection lens 7.

【0092】G用の液晶表示素子6を出射したGは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33を反射し、該光線の光軸に対して45°の角度
に配置されたG反射のG反射ダイクロイックミラー37
を反射し、投写レンズ7に入射する。R用の液晶表示素
子6を出射したRは、B反射ダイクロイックミラー36
を透過し、G反射ダイクロイックミラー37を透過し、
投写レンズ7に入射する。
G emitted from the liquid crystal display element 6 for G is reflected by the total reflection mirror 33 disposed at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and is reflected by 45 ° with respect to the optical axis of the light beam. G reflection dichroic mirror 37 of G reflection arranged at an angle of
And is incident on the projection lens 7. R emitted from the R liquid crystal display element 6 is reflected by the B reflection dichroic mirror 36.
Through the G reflection dichroic mirror 37,
The light enters the projection lens 7.

【0093】そして、前記R用、G用、B用の液晶表示
素子6上に表示された画像は投写レンズ7により拡大さ
れ、その結果、スクリーン8上に拡大した画像を得る。
ここで、各液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7に入
射するR、G、Bは、それぞれの光軸が一致しており、
さらに、各液晶表示素子6から投写レンズ7までの距離
が一致しているので、スクリーン8上にはR、G、Bの
合成されたカラーの拡大画像が得られる。
The image displayed on the R, G, and B liquid crystal display elements 6 is enlarged by the projection lens 7, and as a result, an enlarged image is obtained on the screen 8.
Here, the optical axes of R, G, and B emitted from each liquid crystal display element 6 and incident on the projection lens 7 coincide with each other.
Further, since the distance from each liquid crystal display element 6 to the projection lens 7 is the same, an enlarged color image in which R, G, and B are combined is obtained on the screen 8.

【0094】次に、以上を踏まえて、本発明の一実施例
として、図1の装置のそれとは異なる偏光合成素子を用
いた液晶表示装置について説明する。図12は本発明の
一実施例としての液晶表示装置を示す構成図である。図
12において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。その他、4’は偏光合
成素子である。
Next, based on the above, one embodiment of the present invention will be described.
A liquid crystal display device using a polarization combining element different from that of the device of FIG. 1 will be described. FIG.
1 is a configuration diagram illustrating a liquid crystal display device as one embodiment . 12, the components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 4 'is a polarization combining element.

【0095】以下、本実施例の動作について説明する。
上記構成において、光源1は凹面鏡2(ここでは放物形
状)の焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白
色光は凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レ
ンズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は
該集束レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集
束され、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の
面積の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有す
るレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子
4’に入射する。従って、集束レンズ系3を介すること
により、光線は、平行光束の状態を保ったまま、その横
断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4
の大きさになって、偏光合成素子4’に入射することに
なる。具体的に、本実施例では液晶表示素子6として
1.7インチ相当のパネルを使用し、集束レンズ系3を
介することにより光線をφ15mmまで絞り込んでいる。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
In the above configuration, the light source 1 is disposed near the focal position of the concave mirror 2 (here, a parabolic shape), and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 to become a substantially parallel light flux, and enters the focusing lens system 3. I do. Light rays incident on the focusing lens system 3 are focused by the lens having a positive power of the focusing lens system 3, and the area of the cross section thereof is about 1 / of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6. Then, the light is converted into a substantially parallel light beam by a lens having a negative power and is incident on the polarization combining element 4 '. Therefore, by passing through the converging lens system 3, the light beam has a cross-sectional area of about 1 / of the display surface area of the liquid crystal display element 6 while maintaining a parallel light beam state.
And enters the polarization combining element 4 ′. Specifically, in this embodiment, a panel equivalent to 1.7 inches is used as the liquid crystal display element 6, and the light beam is narrowed down to φ15 mm through the focusing lens system 3.

【0096】偏光合成素子4’を出射した光線は液晶表
示素子6に入射する。そして、液晶表示素子6上に表示
された画像は、投写レンズ7により拡大され、その結
果、スクリーン8上に拡大した画像が得られる。
The light beam emitted from the polarization combining element 4 ′ enters the liquid crystal display element 6. Then, the image displayed on the liquid crystal display element 6 is enlarged by the projection lens 7, and as a result, an enlarged image is obtained on the screen 8.

【0097】また、レーザーディスク,VTR等(図示
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
A video input from a laser disk, VTR or the like (not shown) is processed by a video / chroma processing circuit 9 and then input to an RGB output circuit 10. The RGB output circuit 10 inverts the polarity of the video signals corresponding to R, G, and B every vertical period in order to AC drive the liquid crystal display element 6, and inputs the inverted signal to the liquid crystal display element 6 via the X driver 11. The video / chroma processing circuit 9, RGB output circuit 10, X driver 11 and Y driver 14 are synchronized by a synchronization processing circuit 12 and a controller 13.

【0098】次に、図13を用いて図12の偏光合成素
子4’の構成及び動作について詳細に説明する。図13
は図12の偏光合成素子を示す斜視図である。図13に
おいて、図2と対応する構成要素には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。その他、40はレンズ光軸が
所定量偏芯した偏芯レンズ、41は偏光ビームスプリッ
ター15の出射面、42は直角プリズム16の出射面で
ある。
Next, the configuration and operation of the polarization combining element 4 'in FIG. 12 will be described in detail with reference to FIG. FIG.
FIG. 13 is a perspective view showing the polarization combining element of FIG. In FIG. 13, components corresponding to those in FIG.
The detailed description is omitted. In addition, 40 is an eccentric lens whose lens optical axis is decentered by a predetermined amount, 41 is an exit surface of the polarizing beam splitter 15, and 42 is an exit surface of the right-angle prism 16.

【0099】集束レンズ系3を出射し、偏光ビームスプ
リッター15(本実施例では15mm×15mm)に入射す
る光線17は、不定偏光光18であり、該不定偏光光1
8は前記偏光ビームスプリッター15によりP偏光光1
9とS偏光光20の2つの直線偏光光に分離される。
The light beam 17 emitted from the converging lens system 3 and incident on the polarizing beam splitter 15 (15 mm × 15 mm in this embodiment) is an irregularly polarized light 18.
Reference numeral 8 denotes P-polarized light by the polarization beam splitter 15.
9 and S-polarized light 20 are separated into two linearly-polarized lights.

【0100】そのうち、P偏光光19は偏光ビームスプ
リッター15を透過してその出射面41を介してそのま
ま偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ40によっ
て約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射する。
The P-polarized light 19 passes through the polarization beam splitter 15 and directly enters the eccentric lens 40 via the exit surface 41. The eccentric lens 40 enlarges the P-polarized light 19 by about 2 times. 6 is incident.

【0101】一方、S偏光光20は偏光ビームスプリッ
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、その出射面4
2を介して偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ4
0によって約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射す
る。
On the other hand, the S-polarized light 20 is reflected by the polarization beam splitter 15 and is incident on two right-angle prisms 16 arranged such that the reflection surfaces are arranged in a state of being inclined at 45 degrees on optical axes orthogonal to each other. The path is bent by 90 degrees by the right-angle prisms 16 and converted into P-polarized light 21 by two reflections while being bent by 90 degrees.
2, the light enters the eccentric lens 40, and the eccentric lens 4
The light is magnified about twice by 0 and enters the liquid crystal display element 6.

【0102】次に、図14を用いて図13の偏芯レンズ
40の構成及び動作について説明する。図14は図13
の偏光合成素子を液晶表示素子側から見て示した正面図
である。図14において、43は液晶表示素子6の表示
面(一点鎖線で示される領域)である。
Next, the configuration and operation of the eccentric lens 40 of FIG. 13 will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows FIG.
FIG. 2 is a front view showing the polarization combining element viewed from the liquid crystal display element side. In FIG. 14, reference numeral 43 denotes a display surface of the liquid crystal display element 6 (an area indicated by a chain line).

【0103】偏芯レンズ40は、図13で示したよう
に、偏光ビームスプリッター15の出射面41と直角プ
リズム16の出射面42にそれぞれ取り付けられてい
る。ここで、偏光ビームスプリッター15の出射面41
と直角プリズム16の出射面42の各々の面積は、図1
4に示すように、液晶表示素子6の表示面43の面積の
約1/4に設定されており、さらに、偏光ビームスプリ
ッター15の出射面41と直角プリズム16の出射面4
2の位置(光軸に垂直な方向の位置)は、液晶表示素子
の表示面43の位置(光軸に垂直な方向の位置)に対
し、図14に示すような位置関係となるように配置され
ている。
As shown in FIG. 13, the eccentric lens 40 is attached to the exit surface 41 of the polarizing beam splitter 15 and the exit surface 42 of the right angle prism 16, respectively. Here, the exit surface 41 of the polarizing beam splitter 15
The area of each of the exit surfaces 42 of the right-angle prism 16 and FIG.
As shown in FIG. 4, the area is set to about 1 / of the area of the display surface 43 of the liquid crystal display element 6, and the output surface 41 of the polarizing beam splitter 15 and the output surface 4
Position 2 (position in the direction perpendicular to the optical axis) is arranged so as to have a positional relationship as shown in FIG. 14 with respect to the position of the display surface 43 of the liquid crystal display element (position in the direction perpendicular to the optical axis). Have been.

【0104】また、各偏芯レンズ40は、それぞれ、図
14に示すように、点線にて示された平凹レンズ44の
一部を、各出射面41,42の偏芯量に合わせて切り取
って得られたものである。
As shown in FIG. 14, each eccentric lens 40 cuts a part of the plano-concave lens 44 shown by a dotted line in accordance with the eccentric amount of each of the exit surfaces 41 and 42. It is obtained.

【0105】ここで、平凹レンズ44の直径は、前記出
射面41,42の対角をD(本実施例では21.2mm)
とすると、2Dに設定されており、また、その焦点距離
は、偏光合成素子4’と液晶表示素子6との間の距離に
対し、その拡大倍率が約2倍になるように、設定されて
いる。
Here, the diameter of the plano-concave lens 44 is D (21.2 mm in this embodiment) with the diagonal of the exit surfaces 41 and 42 being the same.
In this case, the focal length is set to 2D, and the focal length is set such that the magnification is about twice as large as the distance between the polarization combining element 4 ′ and the liquid crystal display element 6. I have.

【0106】従って、図14に示すように、偏光レンズ
40によって、偏光ビームスプリッター15の出射面4
1の部分と直角プリズム16の出射面42の部分が、そ
れぞれ、約2倍に拡大されると、液晶表示素子6の位置
(光軸方向における位置)において、その拡大像は、そ
れぞれ互いに一致すると共に、液晶表示素子6の表示面
43とも一致することになる。ここで説明を補足する
と、発散レンズ系として、光軸を液晶表示素子の対角位
置に合わせた凹レンズ(44)を配置すると、偏光合成
素子の外縁から出射した光線は、レンズの光軸位置を通
過するため光線の角度が変化せず光軸に平行な角度で通
過し、その後液晶表示素子の対角位置に到達する。一
方、偏光合成素子の中心部分からでる光線は、レンズの
光軸位置から離れた場所を通過するため光線の角度が変
化し光軸にたいし角度を持って通過する。光線の角度
は、液晶表示素子の反対の対角位置に到達するようにレ
ンズの焦点距離を設定してある。(倍率2倍)これによ
って、偏光合成素子から出射された光束の面積は4倍に
広がり、液晶表示素子の全域にまんべんなく到達するこ
とが可能となる。
Accordingly, as shown in FIG. 14, the exit surface 4 of the polarizing beam splitter 15 is
When the portion 1 and the portion of the exit surface 42 of the right-angle prism 16 are respectively enlarged about twice, the enlarged images coincide with each other at the position of the liquid crystal display element 6 (position in the optical axis direction). At the same time, it coincides with the display surface 43 of the liquid crystal display element 6. Supplement explanation here
And the diverging lens system, the optical axis
When the concave lens (44) is arranged according to the position,
Light emitted from the outer edge of the element passes through the optical axis position of the lens.
The angle of the light beam does not change due to
And then reaches the diagonal position of the liquid crystal display element. one
On the other hand, the light rays coming out of the center of the polarization
The angle of the light beam changes because it passes through a place away from the optical axis position.
And passes at an angle to the optical axis. Ray angle
Is positioned so that it reaches the opposite diagonal position of the liquid crystal display.
Lens focal length. (2x magnification)
Therefore, the area of the light beam emitted from the polarization combining element is quadrupled.
Spreads and reaches the entire area of the liquid crystal display element evenly
It becomes possible.

【0107】このため、偏光ビームスプリッター15の
出射面41から偏芯レンズ40を介して出射したP偏光
光19と、直角プリズム16の出射面42から偏芯レン
ズ40を介して出射したP偏光光21とは、それぞれ、
液晶表示素子6の位置(光軸方向における位置)におい
て、互いに一致して合成され、液晶表示素子6の表示面
43に過不足なく入射する。
Therefore, the P-polarized light 19 emitted from the exit surface 41 of the polarizing beam splitter 15 via the eccentric lens 40 and the P-polarized light emitted from the exit surface 42 of the right-angle prism 16 via the eccentric lens 40 21 means
At the position of the liquid crystal display element 6 (position in the optical axis direction), they are synthesized so as to coincide with each other, and are incident on the display surface 43 of the liquid crystal display element 6 without excess or shortage.

【0108】この様に、偏光ビームスプリッター15の
出射面41及び直角プリズム16の出射面42からそれ
ぞれ出射したP偏光光19,21を、偏芯レンズ40に
よって、約2倍に拡大して、液晶表示素子6の表示面4
3で合成させることにより、図1の装置において用いら
れていた発散レンズ系5が省略でき、さらにコンパクト
な液晶表示装置が得られる。
As described above, the P-polarized lights 19 and 21 respectively emitted from the exit surface 41 of the polarization beam splitter 15 and the exit surface 42 of the right-angle prism 16 are enlarged about twice by the eccentric lens 40, and Display surface 4 of display element 6
3, the diverging lens system 5 used in the apparatus of FIG. 1 can be omitted, and a more compact liquid crystal display device can be obtained.

【0109】なお、仮に、偏光合成素子4’と液晶表示
素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大倍率
(すなわち、平凹レンズ44の拡大倍率)を前述の2倍
よりも大きくすると、偏光ビームスプリッター15の出
射面41の部分と直角プリズム16の出射面42の部分
の拡大像が、液晶表示素子6の表示面43よりも大きく
なり、光利用率が大幅に低下してしまう。逆に、拡大倍
率を2倍よりも小さくにすると、拡大像が液晶表示素子
6の表示面43よりも小さくなり、輝度むらを生じてし
まう。従って、上記のごとく、偏光合成素子4’と液晶
表示素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大
倍率を約2倍に設定することが本実施例において、非常
に重要となる。
It is assumed that the magnification of the eccentric lens 40 (that is, the magnification of the plano-concave lens 44) is larger than the above-mentioned twice with respect to the distance between the polarization combining element 4 'and the liquid crystal display element 6. Then, an enlarged image of the portion of the exit surface 41 of the polarization beam splitter 15 and the portion of the exit surface 42 of the right-angle prism 16 becomes larger than the display surface 43 of the liquid crystal display element 6, and the light utilization rate is greatly reduced. . Conversely, if the magnification is smaller than twice, the magnified image will be smaller than the display surface 43 of the liquid crystal display element 6, resulting in uneven brightness. Therefore, as described above, it is very important in this embodiment to set the magnification of the eccentric lens 40 to about twice the distance between the polarization combining element 4 'and the liquid crystal display element 6. .

【0110】以上説明したように、従来は、光源からの
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本実施例においては、光源からの不定偏光光のほぼ
全て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を
有効に利用することができるので、光の利用効率が大幅
に改善される。本実施例では、約1.9倍、液晶表示素
子通過後の照度が向上した。
As described above, in the present embodiment, among the indefinitely polarized lights from the light source, only one of the P-polarized light and the S-polarized light was used. Can effectively use almost all of the indefinitely polarized light from the light source, in other words, both the P-polarized light and the S-polarized light, so that the light use efficiency is greatly improved. In this example, the illuminance after passing through the liquid crystal display element was improved by about 1.9 times.

【0111】また、本実施例によれば、偏光ビームスプ
リッターの出射面及び直角プリズムの出射面からそれぞ
れ出射したP偏光光を、偏芯レンズによって、約2倍に
拡大して、液晶表示素子の表示面で合成させることがで
きるので、発散レンズ系を省略でき、さらにコンパクト
な液晶表示装置が得られる。
Further, according to this embodiment, the P-polarized light emitted from the exit surface of the polarizing beam splitter and the exit surface of the right-angle prism are magnified about twice by the eccentric lens, and the Since the images can be synthesized on the display surface, the diverging lens system can be omitted, and a more compact liquid crystal display device can be obtained.

【0112】また、光源からの光線を、集束レンズ系に
よって液晶表示素子の表示面の面積の約1/4に集束す
るので、偏光合成素子の各構成部品が小形化でき、コス
ト的にも有利となる。
Further, since the light from the light source is focused to about 4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element by the focusing lens system, each component of the polarization synthesizing element can be downsized, which is advantageous in cost. Becomes

【0113】さらに、また、図13に示したように、本
実施例における偏光合成素子4’は、その各構成部品
(偏光ビームスプリッター15、直角プリズム16、及
び偏芯レンズ40)を相互に光学的接着により一体化す
ることができ、これによって、偏光ビームスプリッター
15に入射した光線が偏芯レンズ40から出射されるま
で、外に洩れなくでき、光の利用効率が良く、コンパク
トな偏光合成素子を実現できる。また、偏芯レンズ40
については、図15に示すように、1枚の平凹レンズ4
4から4枚の偏芯レンズ40が作成できる点も有利であ
る。
Further, as shown in FIG. 13, the polarization combining element 4 'in this embodiment has its components (polarizing beam splitter 15, right angle prism 16, and eccentric lens 40) mutually optically. The light beam incident on the polarizing beam splitter 15 can be prevented from leaking to the outside until the light beam enters the polarizing beam splitter 15 from the eccentric lens 40. Can be realized. Also, the eccentric lens 40
As shown in FIG. 15, one plano-concave lens 4
It is also advantageous that four to four eccentric lenses 40 can be created.

【0114】ところで、本実施例において、偏光合成素
子4’と液晶表示素子6との間に、以下に述べるような
補正レンズをさらに設けることにより、さらなる効果が
期待できる。
In this embodiment, further effects can be expected by further providing a correction lens as described below between the polarization combining element 4 'and the liquid crystal display element 6.

【0115】図16は図12の偏光合成素子と液晶表示
素子との間に設けられる補正レンズを示す構成図であ
る。図16において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。その他、45
は補正レンズである。図16に示すように、補正レンズ
45は、正のパワーを有するレンズから成り、偏光合成
素子4’と液晶表示素子6の間で、かつ液晶表示素子6
の近傍側に設けられる。
FIG. 16 is a structural view showing a correction lens provided between the polarization combining element and the liquid crystal display element of FIG. 16, the same reference numerals are given to the components corresponding to those in FIG. 12, and the detailed description thereof will be omitted. Other, 45
Is a correction lens. As shown in FIG. 16, the correction lens 45 is composed of a lens having a positive power, and is provided between the polarization combining element 4 ′ and the liquid crystal display element 6 and between the polarization combining element 4 ′ and the liquid crystal display element 6.
Is provided in the vicinity of.

【0116】従って、偏光合成素子4の偏芯レンズ40
から出射して、発散された光線は、液晶表示素子6の寸
前で、正のパワーを有する補正レンズ45により平行光
束となり、液晶表示素子6に入射する。これにより、液
晶表示素子特有の入射光線の角度依存によるコントラス
ト性能への影響を改善することができる。
Therefore, the eccentric lens 40 of the polarization combining element 4
The divergent light beam emitted from the device is converted into a parallel light beam by the correction lens 45 having a positive power just before the liquid crystal display element 6, and enters the liquid crystal display element 6. Thereby, the influence on the contrast performance due to the angle dependence of the incident light beam peculiar to the liquid crystal display element can be improved.

【0117】次に、以上説明した図12の実施例に対す
る変形例について以下説明する。図17は図12の実施
例に対する第1の変形例の概略を示す構成図であり、特
に光源1から液晶表示素子6までで構成される照明光学
系の構成を示している。図17において、図12と対応
する構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略
する。本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正のパワ
ーを有するレンズにより構成している。
Next, a modification of the embodiment of FIG. 12 described above will be described below. FIG. 17 is a configuration diagram schematically showing a first modification of the embodiment of FIG. 12, and particularly shows the configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 17, components corresponding to those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the focusing lens system 3 is constituted by two lenses having positive power.

【0118】光源1は凹面鏡2の焦点位置近傍に配置さ
れており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射してほ
ぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。集束レ
ンズ系3に入射した光線は、光源側にある正のパワーを
有するレンズにより該レンズの焦点付近で集束され、そ
の後、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面
積の約1/4の大きさになったら、偏光合成素子側の正
のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束となって、
偏光合成素子4’に入射する。そして、この平行光束は
偏光合成素子4’により、S偏光光はP偏光光に変換さ
れ、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成さ
れて、液晶表示素子6に入射する。この様に、集束レン
ズ系3を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ても、図12における集束レンズ系3と同様の作用を得
ることができる。
The light source 1 is arranged in the vicinity of the focal point of the concave mirror 2. White light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 to become a substantially parallel light beam, and enters the focusing lens system 3. The light beam incident on the focusing lens system 3 is focused by the lens having a positive power on the light source side near the focal point of the lens, and the area of the cross section thereof is about 1 area of the display surface of the liquid crystal display element 6. When the size becomes / 4, the lens having a positive power on the side of the polarization combining element becomes almost parallel light flux,
The light enters the polarization combining element 4 '. Then, this parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 ′ into S-polarized light into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are combined and incident on the liquid crystal display element 6. . Thus, even if the focusing lens system 3 is configured by two lenses having positive power, the same operation as the focusing lens system 3 in FIG. 12 can be obtained.

【0119】図18は図12の実施例に対する第2の変
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図18において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
FIG. 18 is a block diagram schematically showing a second modification of the embodiment shown in FIG. 12, and particularly shows a configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 18, the same reference numerals are given to components corresponding to those in FIG. 12, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the concave mirror 2 is formed into an elliptical shape (or a so-called multi-mirror).
And the converging lens system 3 is constituted by one lens having a positive power.

【0120】光源1は凹面鏡2の中心に近い側の焦点位
置(以後、前側楕円焦点と呼ぶ)の近傍に配置されてお
り、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射して凹面鏡2
の集束レンズ系3に近い側の焦点位置(以後、後側楕円
焦点と呼ぶ)の近傍に集束し、その後、その横断面の面
積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4の大きさ
になったら、集束レンズ系3に入射する。集束レンズ系
3に入射した光線は、正のパワーを有するレンズにより
ほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に入射する。
そして、この平行光束は偏光合成素子4’により、S偏
光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換
されたS偏光光は合成されて、液晶表示素子6に入射す
る。
The light source 1 is disposed near a focal position (hereinafter, referred to as a front elliptical focal point) near the center of the concave mirror 2, and white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and reflected by the concave mirror 2.
Focusing on a focal point near the focusing lens system 3 (hereinafter referred to as a rear elliptical focal point), and the cross-sectional area thereof is about 1/4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6. When the size becomes large, the light enters the focusing lens system 3. The light beam incident on the focusing lens system 3 is converted into a substantially parallel light beam by a lens having a positive power, and is incident on the polarization combining element 4 '.
Then, this parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 ′ into S-polarized light into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are combined and incident on the liquid crystal display element 6. .

【0121】この様に、凹面鏡2を楕円形状の凹面鏡に
より構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
As described above, even when the concave mirror 2 is constituted by an elliptical concave mirror and the focusing lens system 3 is constituted by one lens having a positive power, the same operation as the focusing lens system 3 in FIG. Obtainable.

【0122】図19は図12の実施例に対する第3の変
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図19において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
FIG. 19 is a schematic diagram showing a third modification of the embodiment shown in FIG. 12, and particularly shows the structure of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. In FIG. 19, components corresponding to those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the concave mirror 2 is formed into an elliptical shape (or a so-called multi-mirror).
And the converging lens system 3 is constituted by one lens having a negative power.

【0123】光源1は凹面鏡2の前側楕円焦点の近傍に
配置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射
して凹面鏡2の後側楕円焦点の近傍に集束し、その途中
で、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、集束レンズ系3に入射
する。集束レンズ系3に入射した光線は、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素
子4’に入射する。そして、この平行光束は偏光合成素
子4’により、S偏光光はP偏光光に変換され、P偏光
光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成されて、液晶
表示素子6に入射する。
The light source 1 is disposed in the vicinity of the front elliptical focal point of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 reflects off the concave mirror 2 and converges in the vicinity of the rear elliptical focal point of the concave mirror 2. When the area of the cross section becomes about 1 / of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6, the light enters the focusing lens system 3. The light beam incident on the focusing lens system 3 is converted into a substantially parallel light beam by a lens having a negative power, and is incident on the polarization combining element 4 '. Then, this parallel light beam is converted by the polarization combining element 4 ′ into S-polarized light into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are combined and incident on the liquid crystal display element 6. .

【0124】この様に、凹面鏡2を楕円形状の凹面鏡に
より構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
As described above, even when the concave mirror 2 is constituted by an elliptical concave mirror and the focusing lens system 3 is constituted by one lens having a negative power, the same operation as the focusing lens system 3 in FIG. Obtainable.

【0125】また、集束レンズ系3を上記以外のレンズ
枚数(2枚以上)及び構成としても、図12における集
束レンズ系3と同様の作用を得ることが可能であること
は言うまでもない。さらに、集束レンズ系3のレンズに
非球面レンズを用いればレンズ枚数の削減及び輝度むら
等の性能が著しく改善される。
It is needless to say that the same function as the converging lens system 3 in FIG. 12 can be obtained even if the converging lens system 3 is configured to have a number (two or more) of lenses other than those described above. Further, if an aspherical lens is used as the lens of the focusing lens system 3, the number of lenses and the performance such as uneven brightness can be remarkably improved.

【0126】ところで、以上説明した図12の実施例及
びそれに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を
1枚のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色
(R,G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いる
こともできる。そこで、図12の実施例に対する応用例
として、その様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示
装置について図20を用いて説明する。
In the above-described embodiment of FIG. 12 and each of its modifications, only one liquid crystal display element is used. However, the embodiment corresponds to so-called three primary colors (R, G, B). It is also possible to use three liquid crystal display elements. Therefore, as an application example to the embodiment of FIG. 12, a liquid crystal display device using such three liquid crystal display elements will be described with reference to FIG.

【0127】図20は図12の実施例に対する一応用例
の概略を示す構成図である。図20において、図12,
図16と対応する構成要素には同一符号を付し、その詳
細説明は省略する。その他、33は全反射ミラー、46
はBR反射ダイクロイックミラー、47,48はR反射
ダイクロイックミラー、49はRG反射ダイクロイック
ミラーである。
FIG. 20 is a block diagram schematically showing an example of an application to the embodiment of FIG. In FIG. 20, FIG.
Components corresponding to those in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 33 is a total reflection mirror, 46
Is a BR reflection dichroic mirror, 47 and 48 are R reflection dichroic mirrors, and 49 is an RG reflection dichroic mirror.

【0128】光源1は凹面鏡2(ここでは放物形状)の
焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白色光は
凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レンズ系
3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は該集束
レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集束さ
れ、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有するレ
ンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に
入射する。
The light source 1 is disposed near the focal point of the concave mirror 2 (here, a parabolic shape). The white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 to become a substantially parallel light flux, and enters the focusing lens system 3. . Light rays incident on the focusing lens system 3 are focused by the lens having a positive power of the focusing lens system 3, and the area of the cross section thereof is about 1 / of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6. Then, the light is converted into a substantially parallel light beam by a lens having a negative power and is incident on the polarization combining element 4 '.

【0129】偏光合成素子4’に入射した光束は、偏光
ビームスプリッターによりS偏光光とP偏光光の2方向
の直線偏光光に分離された後、2個の直角プリズムによ
りS偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光
に変換されたS偏光光は偏光ビームスプリッターと直角
プリズムの出射面を介して偏芯レンズに入射し、偏芯レ
ンズにより、約2倍に拡大されて各液晶表示素子6面上
で合成されるように、偏光合成素子4’を出射する。
The light beam incident on the polarization synthesizing element 4 'is separated into two-way linearly polarized light of S-polarized light and P-polarized light by a polarizing beam splitter, and the S-polarized light is converted to P-polarized light by two right-angle prisms. The P-polarized light and the S-polarized light converted to P-polarized light are incident on the eccentric lens via the polarizing beam splitter and the exit surface of the right-angle prism, and are expanded about twice by the eccentric lens. Out of the polarization combining element 4 ′ so that the light is combined on the surface of each liquid crystal display element 6.

【0130】偏光合成素子4’を出射した光線は、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33により、その進路を90°折り曲げられて、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、
R(赤)を反射するBR反射ダイクロイックミラー46
に入射し、B、Rは反射し、G(緑)は透過する。
The light beam emitted from the polarization synthesizing element 4 ′ is bent at 90 ° by the total reflection mirror 33 disposed at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and the optical axis of the light beam is B (blue) arranged at an angle of 45 ° to
BR reflection dichroic mirror 46 that reflects R (red)
, B and R are reflected, and G (green) is transmitted.

【0131】BR反射ダイクロイックミラー46を反射
したB、Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたRのみを反射するR反射ダイクロイックミラー
47に入射し、RはR反射ダイクロイックミラー47を
反射し、補正レンズ45を介してR用の液晶表示素子6
に入射する。また、BはR反射ダイクロイックミラー4
7を透過し、補正レンズ45を介してB用の液晶表示素
子6に入射する。
The B and R reflected by the BR reflection dichroic mirror 46 are incident on an R reflection dichroic mirror 47 which reflects only R arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and R is R reflection. The liquid crystal display element 6 for R reflects off the dichroic mirror 47 and passes through the correction lens 45.
Incident on. B is an R reflection dichroic mirror 4
7 and enter the liquid crystal display element 6 for B via the correction lens 45.

【0132】一方、前記BR反射ダイクロイックミラー
46を透過したGは、該光線の光軸に対して45°の角
度に配置された全反射ミラー33により、その進路を9
0°折り曲げられた後、補正レンズ45を介してG用の
液晶表示素子6に入射する。こうして、R,G,Bそれ
ぞれに対応する画像を別々に得る。
On the other hand, the G transmitted through the BR reflecting dichroic mirror 46 has its path of nine rays by a total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam.
After being bent by 0 °, the light enters the liquid crystal display element 6 for G via the correction lens 45. Thus, images corresponding to R, G, and B are separately obtained.

【0133】さらに、R用の液晶表示素子6を出射した
Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
Rを反射するR反射ダイクロイックミラー48を反射
し、該光線の光軸に対して45°の角度に配置されたR
とGを反射するRG反射ダイクロイックミラー49を反
射し、投写レンズ7に入射する。
Further, the R emitted from the R liquid crystal display element 6 reflects an R reflecting dichroic mirror 48 which reflects the R arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, R arranged at an angle of 45 ° to the optical axis
Then, the light is reflected by an RG reflection dichroic mirror 49 which reflects G and G, and enters the projection lens 7.

【0134】G用の液晶表示素子6を出射したGは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された前記R反
射ミラー48を透過し、該光線の光軸に対して45°の
角度に配置された前記RG反射ダイクロイックミラー4
9を反射し、前記Rと同様に投写レンズ7に入射する。
G emitted from the liquid crystal display element 6 for G passes through the R reflection mirror 48 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and 45 G with respect to the optical axis of the light beam. The RG reflection dichroic mirror 4 arranged at an angle of
9 and is incident on the projection lens 7 in the same manner as R.

【0135】B用の液晶表示素子6を出射したBは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33により、その進路を90°折り曲げられて、さ
らに前記RG反射ダイクロイックミラー49を透過し、
前記R,Gと同様に投写レンズ7に入射する。
The path of B emitted from the liquid crystal display element 6 for B is bent by 90 ° by the total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and further the RG Transmits through the reflecting dichroic mirror 49,
The light enters the projection lens 7 in the same manner as R and G.

【0136】そして、前記R用、G用、B用の液晶表示
素子6上に表示される画像を投写レンズ7により拡大
し、スクリーン8上に拡大した画像を得る。ここで、各
液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7を照射するR、
G、Bはそれぞれの光軸が一致しており、さらに、各液
晶表示素子から投写レンズ7までの距離が一致している
のでスクリーン8上にはR、G、Bが合成されたカラー
の拡大画像が得られる。
The image displayed on the R, G, and B liquid crystal display elements 6 is enlarged by the projection lens 7 to obtain an enlarged image on the screen 8. Here, R, which emits each liquid crystal display element 6 and irradiates the projection lens 7,
G and B have the same optical axis, and furthermore, the distance from each liquid crystal display element to the projection lens 7 is the same, so that the color in which R, G and B are combined on the screen 8 is enlarged. An image is obtained.

【0137】また、本応用例においては、図12の実施
例と同様に、光源1からの光束を集束レンズ系3によっ
て、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4になるように、集束するので、偏光合成素子
4’の各構成要素部品が小形にできる点に加えて、偏光
合成素子4’の偏光レンズによって、偏光ビームスプリ
ッターと直角プリズムの出射面の部分がそれぞれ拡大さ
れても、その拡大像は液晶表示素子6の表示面と一致
し、それより大きくならないことから、偏光合成素子
4’と液晶表示素子6との間に設ける全反射ミラー33
及びダイクロイックミラー46,47,48(所謂色分
離光学系)の大きさを従来以上に大きくする必要が無い
点で有利となる。
Further, in this application example, similarly to the embodiment of FIG. 12, the light beam from the light source 1 is condensed by the focusing lens system 3 so that the area of the cross section thereof is about 1 area of the display area of the liquid crystal display element 6. / 4, so that each component part of the polarization combining element 4 'can be miniaturized, and in addition to the polarizing lens of the polarization combining element 4', the polarizing lens of the polarizing beam splitter and the exit surface of the right-angle prism can be used. Even if each portion is enlarged, the enlarged image coincides with the display surface of the liquid crystal display element 6 and does not become larger. Therefore, the total reflection mirror 33 provided between the polarization combining element 4 'and the liquid crystal display element 6 is used.
This is advantageous in that the size of the dichroic mirrors 46, 47, and 48 (so-called color separation optical system) does not need to be larger than before.

【0138】なお、以上説明した各実施例等において
は、液晶表示素子6の偏光板がP偏光光を通過させるも
のであったため、偏光合成素子4または4’において
は、光源1からの不定偏光光を、偏光ビームスプリッタ
ーによりP偏光光とS偏光光に分離した後、2個の直角
プリズムによりS偏光光をP偏光光に変換して、すべて
P偏光光にして液晶表示素子6に入射させていたが、液
晶表示素子6の偏光板がS偏光光を通過させるものであ
る場合には、偏光合成素子4または4’において、2個
の直角プリズムによりP偏光光をS偏光光に変換して、
すべてS偏光光にして液晶表示素子6に入射させるよう
にすれば良いことは、言うまでもない。
In each of the embodiments described above, the polarizing plate of the liquid crystal display element 6 allows the P-polarized light to pass therethrough. After the light is separated into P-polarized light and S-polarized light by a polarizing beam splitter, the S-polarized light is converted into P-polarized light by two right-angle prisms, all of which are converted into P-polarized light and incident on the liquid crystal display element 6. However, when the polarizing plate of the liquid crystal display element 6 allows S-polarized light to pass through, the P-polarized light is converted into S-polarized light by two right-angle prisms in the polarization combining element 4 or 4 '. hand,
It goes without saying that it is only necessary to make all S-polarized light and enter the liquid crystal display element 6.

【0139】ところで、以上説明した各実施例等におい
ては、液晶表示素子6として、図21に示すような一般
的な液晶表示素子を用いている。図21は一般的な液晶
表示素子を示す斜視図である。
In each of the embodiments described above, a general liquid crystal display element as shown in FIG. 21 is used as the liquid crystal display element 6. FIG. 21 is a perspective view showing a general liquid crystal display element.

【0140】図21において、22は一対の透明基板
で、一方の透明基板22の対向面側には透明の対向電極
23が、また、他方の透明基板22の対向面側には透明
の画素電極25がそれぞれ設けられており、この対をな
す透明基板22,22間に液晶24が封入されている。
26は上記他方の透明基板22に設けられた各電極の金
属配線、個々の画素を個別に制御する手段として付加さ
れた非線形素子やスイッチング素子、画素電極の周囲の
ギャップなどで形成される表示に寄与しない部分(遮光
部)である。27は各透明基板22,22の外側にそれ
ぞれ設けた偏光板であり、図では該偏光板27と透明基
板22間は離れて描いてあるが、密着した構成であって
も差し支えない。
In FIG. 21, reference numeral 22 denotes a pair of transparent substrates, and a transparent counter electrode 23 is provided on a surface facing one transparent substrate 22, and a transparent pixel electrode 23 is provided on a surface facing the other transparent substrate 22. The liquid crystal 24 is sealed between the pair of transparent substrates 22.
Reference numeral 26 denotes a metal wiring of each electrode provided on the other transparent substrate 22, a non-linear element and a switching element added as means for individually controlling each pixel, and a display formed by a gap around the pixel electrode. This is a portion that does not contribute (light shielding portion). Numeral 27 is a polarizing plate provided outside each of the transparent substrates 22 and 22. In the figure, the polarizing plate 27 and the transparent substrate 22 are drawn apart from each other, but they may be in close contact with each other.

【0141】この様に、図21に示す液晶表示素子6に
は、表示に寄与しない部分(遮光部)26が存在するた
め、前述したように、この表示に寄与しない部分(遮光
部)26が大きいと開口率は小さくなり、光の利用効率
が悪くなるという問題が生じる。
As described above, since the liquid crystal display element 6 shown in FIG. 21 has a portion (light-shielding portion) 26 that does not contribute to display, the portion (light-shielding portion) 26 that does not contribute to display is provided as described above. If it is large, the aperture ratio becomes small, and there is a problem that the light use efficiency is deteriorated.

【0142】そこで、本発明の他の実施例として、かか
る問題点を解決した実施例について、以下説明する。図
22は本発明の他の実施例として液晶表示装置において
用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
Therefore, as another embodiment of the present invention, an embodiment which solves the above problem will be described below. FIG. 22 is a perspective view showing a liquid crystal display element used in a liquid crystal display device as another embodiment of the present invention.

【0143】図22において、図21と対応する構成要
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、6’は液晶表示素子、28は平板マイクロレンズア
レイであり、本実施例の特徴であるところの屈折率分布
型で実質上は図中の破線で示すような2次元配列のレン
ズアレイである。29は入射光線、30は出射光線であ
る。
In FIG. 22, components corresponding to those in FIG. 21 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, reference numeral 6 'denotes a liquid crystal display element, and reference numeral 28 denotes a flat plate microlens array, which is a refractive index distribution type which is a feature of the present embodiment, and which is substantially a two-dimensional array as shown by a broken line in the figure. is there. 29 is an incident light beam and 30 is an outgoing light beam.

【0144】平板マイクロレンズアレイ28は液晶24
に対して常に入射光線29側に設ける。すなわち、図の
出射光線30が逆に入射光線になる場合は平板マイクロ
レンズアレイ28は図中の他方の透明基板22側に設け
ることになる。
The flat microlens array 28 includes the liquid crystal 24
Is always provided on the incident light beam 29 side. That is, when the outgoing light beam 30 in the figure becomes an incident light beam, the flat microlens array 28 is provided on the other transparent substrate 22 side in the figure.

【0145】次に、図23を用いて本実施例の特徴であ
る構成要素の位置関係及び形状について説明する。図2
3は図22の液晶表示素子における各構成要素の位置関
係を説明するために模式的に描いた平面図である。
Next, the positional relationship and the shape of the constituent elements, which are features of this embodiment, will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a plan view schematically illustrating the positional relationship between the components in the liquid crystal display element of FIG.

【0146】図23において、図22と対応する構成要
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、31(斜線領域)は図22の液晶24中の1画素に
対応した領域である。
In FIG. 23, components corresponding to those in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 31 (shaded area) is an area corresponding to one pixel in the liquid crystal 24 in FIG.

【0147】この1画素に対応した領域31(斜線領
域)内において、実線枠が表示に有効な(すなわち、光
が透過する)画素電極25であり、それ以外が金属配
線、スイッチング素子などの表示に寄与しない部分(遮
光部)26である。そして、図中の点線枠がマイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状を示している。
In a region 31 (hatched region) corresponding to one pixel, a solid line frame is a pixel electrode 25 effective for display (that is, light is transmitted), and the other is a display of a metal wiring, a switching element, or the like. (Light shielding portion) 26 which does not contribute to the above. The dotted frame in the figure indicates the individual lens shape of the microlens array 28.

【0148】本実施例の特徴は、図中に示すように、平
板マイクロレンズアレイ28の個々のレンズ形状を液晶
24中の1画素に対応した領域31の形状と同一形状及
び同一配列になるようにした点である。
The feature of this embodiment is that, as shown in the figure, the individual lens shapes of the flat microlens array 28 have the same shape and the same arrangement as the shape of the region 31 corresponding to one pixel in the liquid crystal 24. It is a point that was made.

【0149】なお、本発明者らは、この平板マイクロレ
ンズアレイ28として、液晶の1画素に対応、すなわち
正方形、矩形等の角形状で、かつ2元マトリクス状の埋
め込み型3次元屈折率分布型レンズを、従来のイオン交
換法技術を発展させ平板基板ガラスに選択的イオン交換
を行うことにより、製作することが可能であることを見
い出した。
The inventors of the present invention have adopted a flat microlens array 28 corresponding to one pixel of liquid crystal, that is, an embedded three-dimensional refractive index distribution type having a square shape such as a square or a rectangle and a binary matrix. It has been found that a lens can be manufactured by developing a conventional ion exchange technique and performing selective ion exchange on a flat substrate glass.

【0150】次に、図24を用いてこの平板マイクロレ
ンズアレイ28の作用について説明する。図24は図2
2の液晶表示素子における主要断面を示す断面図であ
る。図24において、32は平板マイクロレンズアレイ
28の個々の屈折率分布領域(レンズ部)である。
Next, the operation of the flat microlens array 28 will be described with reference to FIG. FIG. 24 shows FIG.
It is sectional drawing which shows the principal cross sections in the liquid crystal display element of No. 2. In FIG. 24, reference numeral 32 denotes an individual refractive index distribution region (lens portion) of the flat microlens array 28.

【0151】この屈折分布領域32は、図中に示すよう
に平板マイクロレンズアレイ28中のどちら側に設けて
も良い。ただし、透明基板22側に設ける方がレンズの
焦点距離を短くできるので製作技術の点で有利である。
The refraction distribution region 32 may be provided on either side of the flat microlens array 28 as shown in the figure. However, providing on the transparent substrate 22 side is advantageous in terms of manufacturing technology because the focal length of the lens can be shortened.

【0152】さらに、この屈折率分布領域32を調整す
ることによって、その焦点を液晶24の層の中あるいは
その近傍で、かつ画素電極25の中央に来るように設定
する。これにより、図示しない偏光板を通過してきた光
軸に平行な入射光線29は平板マイクロレンズアレイ2
8によって集束されて、金属配線、スイッチング素子な
どの表示に寄与しない部分(遮光部)26を通らないの
で、従来の開口率に依存する光利用率の劣化が大幅に改
善される。
Further, by adjusting the refractive index distribution region 32, the focal point is set in or near the layer of the liquid crystal 24 and at the center of the pixel electrode 25. As a result, the incident light beam 29 parallel to the optical axis passing through the polarizing plate (not shown) is
8, the light does not pass through a portion (light-shielding portion) 26 that does not contribute to display, such as a metal wiring and a switching element, so that the deterioration of the light utilization rate depending on the conventional aperture ratio is greatly improved.

【0153】次に、以上説明した図22の実施例に対す
る変形例について以下説明する。図25は図22の実施
例に対する一変形例を示す斜視図である。図25におい
て、図22と対応する構成要素には同一符号を付し、そ
の詳細説明は省略する。本変形例では、平板マイクロレ
ンズアレイ28を液晶24の片側の基板として代用して
いる。
Next, a modification of the embodiment of FIG. 22 described above will be described below. FIG. 25 is a perspective view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 25, components corresponding to those in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the flat microlens array 28 is used as a substrate on one side of the liquid crystal 24.

【0154】前述したように、平板マイクロレンズアレ
イ28として屈折率分布型を用いることで、平板マイク
ロレンズアレイ28の外見は精度の良い平板となるの
で、基板として十分使用できる。また、平板マイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状は、図23で示した
ように、液晶24中の1画素に対応した領域の形状と同
一形状及び同一配列となるようにし、かつ、平板マイク
ロレンズアレイの屈折率分布領域は、図24で示したよ
うに、そのどちら側に設けても良いことは、図22の実
施例と同様である。
As described above, by using the refractive index distribution type as the flat microlens array 28, the appearance of the flat microlens array 28 becomes a flat plate with high accuracy, so that it can be sufficiently used as a substrate. Also, as shown in FIG. 23, each lens shape of the flat plate micro lens array 28 has the same shape and the same arrangement as the shape of the region corresponding to one pixel in the liquid crystal 24, and As shown in FIG. 24, the refractive index distribution region of the array may be provided on either side, as in the embodiment of FIG.

【0155】なお、図示していないが、平板マイクロレ
ンズアレイ28からのアルカリイオンの溶出による液晶
劣化を防ぐために、平板マイクロレンズアレイ28と液
晶24の間に保護膜をアンダーコートする必要はある。
Although not shown, it is necessary to undercoat a protective film between the flat microlens array 28 and the liquid crystal 24 in order to prevent liquid crystal deterioration due to elution of alkali ions from the flat microlens array 28.

【0156】本変形例によれば、平板マイクロレンズア
レイ28におけるレンズの後側主点から液晶24までの
距離を大幅に短くすることができるので、入射光線の角
度依存によるところの開口率上への影響がほとんど無く
なる利点がある。
According to this modification, the distance from the rear principal point of the lens in the flat microlens array 28 to the liquid crystal 24 can be greatly shortened, so that the aperture ratio depends on the angle of the incident light. There is an advantage that the influence of is almost eliminated.

【0157】[0157]

【発明の効果】従来では、光源からの光のうち、液晶表
示素子の偏光板により半分以上が吸収され、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光のみしか利
用できなかったものが、本発明によれば、光源からの光
を偏光変換することにより、ほぼすべてを、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光にして液晶
表示素子に入射させることができるので、光源からの光
のほぼすべて、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両
偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を大幅に改善す
ることができる。
Conventionally, more than half of the light from the light source is absorbed by the polarizing plate of the liquid crystal display element, and only one of the P-polarized light and the S-polarized light can be used. However, according to the present invention, since the light from the light source is polarization-converted, almost all of the light can be converted into either one of the P-polarized light and the S-polarized light to be incident on the liquid crystal display element. Almost all of the light from the light source, in other words, both P-polarized light and S-polarized light can be effectively used, and the light use efficiency can be greatly improved.

【0158】また、本発明によれば、液晶表示素子の開
口率を大きくできるので、光の有効利用率を大幅に改善
できる。従って、以上により、画面の明るい液晶表示装
置を実現することができる。また、本発明によれば、光
源からの光を集束レンズ系によって一旦集光させるの
で、偏光合成素子の各構成部品を小形で実現することが
できる。
Further, according to the present invention, since the aperture ratio of the liquid crystal display element can be increased, the effective utilization of light can be greatly improved. Accordingly, a liquid crystal display device with a bright screen can be realized as described above. Further, according to the present invention, since the light from the light source is once condensed by the focusing lens system, each component of the polarization combining element can be realized in a small size.

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

【図1】本発明の実施例を理解するのに役立つ液晶表示
装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a liquid crystal display device which is useful for understanding an embodiment of the present invention.

【図2】図1の偏光合成素子を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the polarization combining element of FIG.

【図3】図1の装置に対する第1の変形例の概略を示す
構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram schematically showing a first modification of the apparatus of FIG. 1;

【図4】図1の装置に対する第2の変形例の概略を示す
構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing a second modification of the apparatus shown in FIG. 1;

【図5】図1の装置に対する第3の変形例の概略を示す
構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing a third modification of the apparatus of FIG. 1;

【図6】図1の装置に対する第4の変形例の概略を示す
構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a fourth modification of the apparatus of FIG. 1;

【図7】図1の装置に対する第5の変形例の概略を示す
構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram schematically showing a fifth modification of the apparatus of FIG. 1;

【図8】図1の装置に対する第6の変形例の概略を示す
構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing a sixth modification of the apparatus of FIG. 1;

【図9】図1の装置に対する第7の変形例の概略を示す
構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram schematically showing a seventh modification of the apparatus of FIG. 1;

【図10】図1の装置に対する第8の変形例の概略を示
す構成図である。
FIG. 10 is a block diagram schematically showing an eighth modification of the apparatus shown in FIG.

【図11】図1の装置に対する一応用例の概略を示す構
成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing an example of application to the device of FIG. 1;

【図12】本発明の一実施例としての液晶表示装置を示
す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a liquid crystal display device as one embodiment of the present invention.

【図13】図12の偏光合成素子を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing the polarization combining element of FIG.

【図14】図13の偏光合成素子を液晶表示素子側から
見て示した正面図である。
FIG. 14 is a front view showing the polarization combining element of FIG. 13 as viewed from the liquid crystal display element side.

【図15】図13の偏芯レンズの作成方法を説明するた
めの説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram for describing a method of producing the eccentric lens of FIG.

【図16】図12の偏光合成素子と液晶表示素子との間
に設けられる補正レンズを示す構成図である。
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a correction lens provided between the polarization combining element and the liquid crystal display element of FIG.

【図17】図12の実施例に対する第1の変形例の概略
を示す構成図である。
FIG. 17 is a configuration diagram schematically showing a first modification of the embodiment shown in FIG. 12;

【図18】図12の実施例に対する第2の変形例の概略
を示す構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram schematically showing a second modification of the embodiment shown in FIG.

【図19】図12の実施例に対する第3の変形例の概略
を示す構成図である。
FIG. 19 is a configuration diagram schematically showing a third modification of the embodiment shown in FIG. 12;

【図20】図12の実施例に対する一応用例の概略を示
す構成図である。
FIG. 20 is a configuration diagram schematically showing an application example to the embodiment of FIG. 12;

【図21】一般的な液晶表示素子を示す斜視図である。FIG. 21 is a perspective view showing a general liquid crystal display element.

【図22】本発明の他の実施例として液晶表示装置にお
いて用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
FIG. 22 is a perspective view showing a liquid crystal display element used in a liquid crystal display device as another embodiment of the present invention.

【図23】図22の液晶表示素子における各構成要素の
位置関係を説明するために模式的に描いた平面図であ
る。
FIG. 23 is a plan view schematically drawn to explain the positional relationship between components in the liquid crystal display element of FIG. 22.

【図24】図22の液晶表示素子における主要断面を示
す断面図である。
24 is a cross-sectional view showing a main cross section of the liquid crystal display device of FIG.

【図25】図22の実施例に対する一変形例を示す斜視
図である。
FIG. 25 is a perspective view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 22;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、2…凹面鏡、3…集束レンズ系、4,4’…
偏光合成素子、5…発散レンズ系、6,6’…液晶表示
素子、7…投写レンズ、8…スクリーン、9…ビデオク
ロマ処理回路、10…RGB出力回路、11…Xドライ
バ、12…同期処理回路、13…コントローラ、14…
Yドライバ、15…偏光ビームスプリッター、16…直
角プリズム、17…光線、18…不定偏光光、19,2
1…P偏光波、20…S偏光波、22…透明基板、23
…対向電極、24…液晶、25…画素電極、26…遮光
部、27…偏光板、28…平板マイクロレンズアレイ、
29…入射光線、30…出射光線、31…1画素に相当
する領域、32…屈折率分布領域、33…全反射ミラ
ー、34…BG反射ダイクロイックミラー、35,36
…B反射ダイクロイックミラー、37…G反射ダイクロ
イックミラー、40…偏芯レンズ、41…偏光ビームス
プリッター出射面、42…直角プリズム出射面、43…
拡大像、44…平凹レンズ、45…補正レンズ、46…
BR反射ダイクロイックミラー、47,48…R反射ダ
イクロイックミラー、49…RG反射ダイクロイックミ
ラー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Concave mirror, 3 ... Converging lens system, 4,4 '...
Polarization combining element, 5 divergent lens system, 6, 6 'liquid crystal display element, 7 projection lens, 8 screen, 9 video chroma processing circuit, 10 RGB output circuit, 11 X driver, 12 synchronization processing Circuit, 13 ... Controller, 14 ...
Y driver, 15: polarizing beam splitter, 16: right angle prism, 17: light beam, 18: non-uniform polarized light, 19, 2
1: P-polarized wave, 20: S-polarized wave, 22: Transparent substrate, 23
... counter electrode, 24 ... liquid crystal, 25 ... pixel electrode, 26 ... light shielding part, 27 ... polarizing plate, 28 ... flat plate micro lens array,
29: incident light beam, 30: outgoing light beam, 31: area corresponding to one pixel, 32: refractive index distribution area, 33: total reflection mirror, 34: BG reflection dichroic mirror, 35, 36
... B reflection dichroic mirror, 37 ... G reflection dichroic mirror, 40 ... eccentric lens, 41 ... polarizing beam splitter exit surface, 42 ... right angle prism exit surface, 43 ...
Magnified image, 44: plano-concave lens, 45: correction lens, 46:
BR reflection dichroic mirror, 47, 48 ... R reflection dichroic mirror, 49 ... RG reflection dichroic mirror.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 雅晴 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所映像メディア研究所 内 (72)発明者 丸山 竹介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所映像メディア研究所 内 (56)参考文献 特開 平1−187502(JP,A) 特開 昭61−122626(JP,A) 実開 平1−88902(JP,U) 実開 平2−128103(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 27/28 G02F 1/13 G02F 1/1335──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masaharu Exit 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Video Media Research Laboratories (72) Inventor Maruyama Takesuke 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Address: Hitachi, Ltd. Visual Media Research Laboratories (56) References JP-A-1-187502 (JP, A) JP-A-61-122626 (JP, A) JP-A-1-88902 (JP, U) Hei 2-128103 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 27/28 G02F 1/13 G02F 1/1335

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光
光とに分離して、そのうち、一方の偏光光を第1の出射
面より出射し、他方の偏光光を第2の出射面より出射す
ると共に、前記第1の出射面において、該第1の出射面
より出射される前記偏光光の横断面の面積が、後記偏光
合成素子の光出射側である後方に配置される液晶表示素
子の表示面の面積のほぼ1/4である偏光ビームスプリ
ッターと、少なくとも第1及び第2の反射面を有し、該
第1の反射面に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを
含む面と前記第2の反射面に対する入射光の光軸と反射
光の光軸とを含む面とが相互に直交し、かつ、前記第1
の反射面に対する入射光の入射角と前記第2の反射面に
対する反射光の反射角がそれぞれ45度となるように、
前記第1及び第2の反射面を配置し、前記偏光ビームス
プリッターの第2の出射面より出射された前記偏光光を
前記第1の反射面に入射し、その偏光方向を前記偏光ビ
ームスプリッターの第1の出射面より出射される前記偏
光光の偏光方向と等しくなるように変換して、前記第2
の反射面より出射面を介して出射すると共に、該出射面
において、該出射面を介して出射される前記偏光光の横
断面の面積が前記液晶表示素子の表示面の面積のほぼ1
/4である反射手段と、前記偏光ビームスプリッターの
第1の出射面より出射された前記偏光光と前記反射手段
の出射面より出射された前記偏光光とを入射し、それぞ
れ、前記液晶表示素子の表示面上において、約2倍に拡
大し、かつ、相互に一致して合成するよう、出射する少
なくとも2枚の偏芯レンズと、で構成されることを特徴
とする偏光合成素子。
An indeterminately polarized light is incident, and a P-polarized light and an S-polarized light are incident.
Light, and one of the polarized light is emitted to the first
Surface, and the other polarized light is emitted from the second emission surface.
And at the first exit surface, the first exit surface
The cross-sectional area of the polarized light emitted from the
A liquid crystal display element arranged behind the light emitting side of the combining element
Polarizing beam splitter that is approximately 1/4 of the area of the display surface of the element
And at least a first and a second reflecting surface,
The optical axis of the incident light with respect to the first reflecting surface and the optical axis of the reflected light
Optical axis and reflection of incident light on the surface including and the second reflection surface
The plane including the optical axis of the light is orthogonal to each other, and the first
Angle of incidence of incident light on the reflecting surface of the
So that the reflection angle of the reflected light with respect to each becomes 45 degrees.
Disposing the first and second reflecting surfaces, and
The polarized light emitted from the second emission surface of the splitter is
The light is incident on the first reflection surface and its polarization direction is
The polarization emitted from the first emission surface of the beam splitter.
The light is converted to be equal to the polarization direction of the light, and the second
The light exits from the reflection surface through the emission surface, and the emission surface
At the side of the polarized light emitted through the emission surface
The area of the cross section is approximately one area of the display surface of the liquid crystal display element.
/ 4 reflecting means and the polarizing beam splitter.
The polarized light emitted from the first emission surface and the reflecting means
And the polarized light emitted from the emission surface of
On the display surface of the liquid crystal display element, about twice as large.
Large and small amount of light emitted to match each other
Characterized by at least two eccentric lenses
Polarization combining element.
【請求項2】 請求項1に記載の偏光合成素子におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
前記偏芯レンズとを、それぞれ所定の面同士を光学的接
着等により貼り合わせて、一体化し、前記偏光ビームス
プリッターに入射した光が前記偏芯レンズより出射され
るまでの間に、外に漏れないようにしたことを特徴とす
る偏光合成素子。
2. The polarization combining device according to claim 1, wherein
The reflecting means is composed of two right-angle prisms.
The polarizing beam splitter and the right angle prism
The eccentric lens and the predetermined surfaces are optically connected to each other.
Bonded together to form a polarized beam.
The light incident on the splitter is emitted from the eccentric lens.
Before leaking,
Polarization combining element.
【請求項3】 不定偏光光を出射する光源と、少なくと
も1枚の正または負のパワーを有するレンズにより構成
され、前記光源より出射された前記不定偏光 光を集束さ
せる集束レンズ系と、該集束レンズ系により集束された
前記不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光光とに分離
して、そのうち、一方の偏光光を第1の出射面より出射
し、他方の偏光光を第2の出射面より出射すると共に、
前記第1の出射面において、該第1の出射面より出射さ
れる前記偏光光の横断面の面積が液晶表示素子の表示面
の面積のほぼ1/4である偏光ビームスプリッターと、
少なくとも第1及び第2の反射面を有し、該第1の反射
面に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを含む面と前
記第2の反射面に対する入射光の光軸と反射光の光軸と
を含む面とが相互に直交し、かつ、前記第1の反射面に
対する入射光の入射角と前記第2の反射面に対する反射
光の反射角がそれぞれ45度となるように、前記第1及
び第2の反射面を配置し、前記偏光ビームスプリッター
の第2の出射面より出射された前記偏光光を前記第1の
反射面に入射し、その偏光方向を前記偏光ビームスプリ
ッターの第1の出射面より出射される前記偏光光の偏光
方向と等しくなるように変換して、前記第2の反射面よ
り出射面を介して出射すると共に、該出射面において、
該出射面を介して出射される前記偏光光の横断面の面積
が前記液晶表示素子の表示面の面積のほぼ1/4である
反射手段と、前記偏光ビームスプリッターの第1の出射
面より出射された前記偏光光と前記反射手段の出射面よ
り出射された前記偏光光とを入射し、それぞれ、前記液
晶表示素子の表示面上において、約2倍に拡大し、か
つ、相互に一致して合成するよう、出射する少なくとも
2枚の偏芯レンズと、該偏芯レンズより出射された前記
偏光光を透過することにより画像を表示する前記液晶表
示素子と、で構成されることを特徴とする液晶表示装
置。
3. A light source for emitting non-polarized light, and at least
Also consists of one positive or negative power lens
Is, focusing of the indefinite polarized light emitted from the light source
A focusing lens system to be focused on and a focusing lens system focused by the focusing lens system.
The variable polarization light is incident and separated into P-polarized light and S-polarized light
And one of the polarized lights is emitted from the first emission surface.
And the other polarized light is emitted from the second emission surface,
At the first exit surface, the light exits from the first exit surface.
The area of the cross section of the polarized light is the display surface of the liquid crystal display device.
A polarizing beam splitter that is approximately 1/4 of the area of
Having at least a first and a second reflecting surface, wherein the first reflecting surface
The plane including the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light with respect to the surface and the front
The optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light with respect to the second reflecting surface
Are orthogonal to each other, and the first reflecting surface
Angle of Incident Light to Light and Reflection to Second Reflective Surface
The first and the first are set so that the light reflection angles are 45 degrees, respectively.
And a second reflecting surface, and the polarizing beam splitter
The polarized light emitted from the second emission surface of the first
The light enters the reflecting surface and its polarization direction is
Polarization of the polarized light emitted from the first emission surface of the
Direction so as to be equal to the second reflecting surface.
Out through the exit surface, and at the exit surface,
Area of the cross section of the polarized light emitted through the emission surface
Is approximately 4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element.
Reflection means and a first output of the polarizing beam splitter
The polarized light emitted from the surface and the emission surface of the reflection means
And the polarized light emitted from the
On the display surface of the crystal display element,
And at least emit so that they are synthesized in accordance with each other
Two eccentric lenses, and the
The liquid crystal table for displaying an image by transmitting polarized light
And a display element.
Place.
【請求項4】 請求項3に記載の液晶表示装置におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
前記偏芯レンズとを、それぞれ所定の面同士を光学的接
着等により貼り合わせて、一体化し、前記偏光ビームス
プリッターに入射した光が前記偏芯レンズより出射され
るまでの間に、外に漏れないようにしたことを特徴とす
る液晶表示装置。
4. The liquid crystal display device according to claim 3,
The reflecting means is composed of two right-angle prisms.
The polarizing beam splitter and the right angle prism
The eccentric lens and the predetermined surfaces are optically connected to each other.
Bonded together to form a polarized beam.
The light incident on the splitter is emitted from the eccentric lens.
Before leaking,
Liquid crystal display device.
【請求項5】 請求項3または4に記載の液晶表示装置
において、前記液晶表示素子は、各マイクロレンズがそ
れぞれ画素配列と等しくなるよう配列され、 各マイクロ
レンズの形状がそれぞれ1画素に対応する領域の形状
(正方形、矩形など)と等しい平面レンズアレイを、前
記偏光光の入射される側の透明基板上に密着し、各マイ
クロレンズの焦点がそれぞれ液晶の層の中またはその近
傍で、かつ、画素電極のほぼ中央に位置するよう、配置
して成ることを特徴とする液晶表示装置。
5. A liquid crystal display device according to claim 3 or 4.
In the liquid crystal display element, each micro lens is
Each is arranged to be equal to the pixel array, and each micro
The shape of the area where each lens shape corresponds to one pixel
(Square, rectangular, etc.)
Closely adhere to the transparent substrate on the side where the polarized light is
The focus of the chlorens is in or near the liquid crystal layer, respectively.
Arrange so that it is located beside and almost in the center of the pixel electrode
A liquid crystal display device characterized by comprising:
【請求項6】 請求項3または4に記載の液晶表示装置
において、前記液晶表示素子は、各マイクロレンズがそ
れぞれ画素配列と等しくなるよう配列され、各マイクロ
レンズの形状がそれぞれ1画素に対応する領域の形状
(正方形、矩形など)と等しい平面レンズアレイを、前
記偏光光の入射される側の透明基板として代用し、各マ
イクロレンズの焦点がそれぞれ液晶の層の中で、かつ、
画素電極のほぼ中央に位置するよう、配置して成ること
を特徴とする液晶表示装置。
6. A liquid crystal display device according to claim 3 or 4.
In the liquid crystal display element, each micro lens is
Each is arranged to be equal to the pixel array, and each micro
The shape of the area where each lens shape corresponds to one pixel
(Square, rectangular, etc.)
Instead of a transparent substrate on the side where the polarized light is incident,
The focus of the icro lens is in each liquid crystal layer, and
Be arranged so that it is located almost at the center of the pixel electrode
A liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 請求項3,4,5または6に記載の液晶
表示装置において、前記集束レンズ系を構成するレンズ
のレンズ面のうち、少なくとも1面以上のレンズ面は非
球面から成ることを特徴とする液晶表示装置。
7. The liquid crystal according to claim 3, 4, 5, or 6.
In a display device, a lens constituting the focusing lens system
Of at least one lens surface, at least one lens surface is non-
A liquid crystal display device comprising a spherical surface.
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