JP3528850B2 - Projection display device - Google Patents

Projection display device

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JP3528850B2
JP3528850B2 JP2003195182A JP2003195182A JP3528850B2 JP 3528850 B2 JP3528850 B2 JP 3528850B2 JP 2003195182 A JP2003195182 A JP 2003195182A JP 2003195182 A JP2003195182 A JP 2003195182A JP 3528850 B2 JP3528850 B2 JP 3528850B2
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唯哲 中山
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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、矩形の対象を均一に照
明する照明装置と、液晶パネルの映像をスクリーン上に
拡大表示する投写型表示装置の構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination device for uniformly illuminating a rectangular object and a projection display device for enlarging and displaying an image of a liquid crystal panel on a screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】矩形の対象を均一に照明する方法とし
て、2枚のレンズ板で構成されるインテグレータを用い
る方法がある。インテグレータは、複数のレンズを緊密
に並べた構成のレンズ板、いわゆるフライアイレンズを
2枚平行に配置した構成であり、一方のレンズ板に照射
される不均一な光束を複数に分割し、各光束を照明対象
上に重畳結像させるというものである。
2. Description of the Related Art As a method of uniformly illuminating a rectangular object, there is a method of using an integrator composed of two lens plates. The integrator is a lens plate having a plurality of lenses closely arranged, that is, a so-called fly-eye lens arranged in parallel, and divides a non-uniform light beam irradiated on one lens plate into a plurality of light beams. That is, the light flux is superimposed and imaged on the illumination target.

【0003】インテグレータを用いた照明系を、投写型
表示装置の一つである液晶プロジェクターに応用する場
合の基本構成を図1に示す。光源ランプ101からの放
射光はリフレクタ102で反射され、ほぼ平行な光束と
なって出射する。第1レンズ板103は複数の矩形レン
ズをマトリックス状に配列した構成であり、各矩形レン
ズは第2レンズ板104内の対応する矩形レンズの中心
に光源ランプ101の発光部の像を形成する。そして、
第1レンズ板103の各矩形レンズの像が第2レンズ板
104と補助レンズ106の働きによって、液晶パネル
109の表示部に重畳結像される。ここでは第1のレン
ズ板103と第2のレンズ板104は同じ構成のものが
用いられ、各矩形レンズの焦点距離は、両者間の距離に
等しい。また、補助レンズ106の焦点距離は補助レン
ズ106と液晶パネル109間の距離に等しい。平行化
レンズ108は、インテグレータからの発散光束を平行
化し、液晶パネル109面全体に垂直な光束を入射させ
るもので、映像のコントラスト比を表示面全体で均一に
するために必要である。集光レンズ110は、液晶パネ
ル109を透過した光束を投写レンズ112の入射瞳に
集光させるものであり、入射瞳にはインテグレータの第
2レンズ板104の像が形成される。液晶パネルを3枚
用いてカラー映像を投写表示する3板方式の液晶プロジ
ェクターでは、照明光束を3原色光に分離するために、
インテグレータと液晶パネル109の間に色分離系10
7が配置され、また3枚の液晶パネルを出射した光束を
一つに合成するために、液晶パネル109と投写レンズ
112の間に色合成系111が配置される。液晶プロジ
ェクターにインテグレータを用いる具体的な方法は、特
開平3−111806号公報に詳しく述べられている。
FIG. 1 shows a basic configuration when an illumination system using an integrator is applied to a liquid crystal projector which is one of projection type display devices. The light emitted from the light source lamp 101 is reflected by the reflector 102 and emitted as a substantially parallel light beam. The first lens plate 103 has a configuration in which a plurality of rectangular lenses are arranged in a matrix, and each rectangular lens forms an image of the light emitting portion of the light source lamp 101 at the center of the corresponding rectangular lens in the second lens plate 104. And
The image of each rectangular lens of the first lens plate 103 is superimposed and formed on the display unit of the liquid crystal panel 109 by the functions of the second lens plate 104 and the auxiliary lens 106. Here, the first lens plate 103 and the second lens plate 104 having the same structure are used, and the focal length of each rectangular lens is equal to the distance between them. The focal length of the auxiliary lens 106 is equal to the distance between the auxiliary lens 106 and the liquid crystal panel 109. The collimating lens 108 collimates the divergent light flux from the integrator and makes a vertical light flux incident on the entire surface of the liquid crystal panel 109, and is necessary to make the contrast ratio of the image uniform on the entire display surface. The condenser lens 110 condenses the light flux transmitted through the liquid crystal panel 109 on the entrance pupil of the projection lens 112, and the image of the second lens plate 104 of the integrator is formed on the entrance pupil. In a three-panel liquid crystal projector that projects and displays a color image by using three liquid crystal panels, in order to separate the illumination light flux into three primary color lights,
A color separation system 10 is provided between the integrator and the liquid crystal panel 109.
7 is arranged, and a color combination system 111 is arranged between the liquid crystal panel 109 and the projection lens 112 in order to combine the light beams emitted from the three liquid crystal panels into one. A specific method of using an integrator in a liquid crystal projector is described in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 3-111806.

【0004】将来が有望なメディアとして高精細テレビ
があるが、この高精細テレビの表示は9:16のアスペ
クト比であり、NTSCのテレビジョンのアスペクト比
である3:4に比べるとかなり横長になっている。高精
細テレビ用の液晶プロジェクターでは、インテグレータ
の2枚のレンズ板に含まれる矩形レンズの縦横比は、液
晶パネルの表示部のアスペクト比と同じ9:16になっ
ている。この場合のインテグレータの構成例を図2
(A)及び(B)に示す。第1レンズ板103は、縦横
比9:16の15個の矩形レンズ202をマトリックス
状に配列した構成であり、レンズ板全体は、図1におけ
るリフレクタ102にほぼ内接するような大きさであ
る。第2レンズ板104は、第1レンズ板103と全く
同じ構成であり、各矩形レンズの中心には、光源ランプ
101の発光部の像である光源像105が形成される。
A high-definition television is a promising medium in the future, and the display of this high-definition television has an aspect ratio of 9:16, which is considerably longer than the aspect ratio of NTSC television 3: 4. Has become. In a liquid crystal projector for high definition television, the aspect ratio of the rectangular lenses included in the two lens plates of the integrator is 9:16, which is the same as the aspect ratio of the display section of the liquid crystal panel. An example of the configuration of the integrator in this case is shown in FIG.
Shown in (A) and (B). The first lens plate 103 has a configuration in which fifteen rectangular lenses 202 having an aspect ratio of 9:16 are arranged in a matrix, and the entire lens plate has a size that is substantially inscribed in the reflector 102 in FIG. The second lens plate 104 has exactly the same configuration as the first lens plate 103, and a light source image 105 that is an image of the light emitting portion of the light source lamp 101 is formed at the center of each rectangular lens.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、縦横比が
9:16の矩形レンズを用いたインテグレータでは、第
2レンズ板上にできる各光源像105の間に、光源像の
ないブランク領域204が存在し、第2レンズ板が必要
以上に大きくなっている。第2レンズ板が大きい照明装
置を液晶プロジェクターに用いると、色分離系や色合成
系の角度依存性による色むらが発生したり、投写レンズ
を必要以上に大きくする必要があるなど問題点があっ
た。また、色分離系のサイズが大きくなるという問題点
があった。
However, in the integrator using the rectangular lens having the aspect ratio of 9:16, the blank area 204 without the light source image exists between the light source images 105 formed on the second lens plate. However, the second lens plate is larger than necessary. When an illuminating device having a large second lens plate is used in a liquid crystal projector, there are problems such as occurrence of color unevenness due to the angle dependence of a color separation system or a color combination system, and the need for making the projection lens larger than necessary. It was There is also a problem that the size of the color separation system becomes large.

【0006】さらに、液晶パネルの光束入射側にマイク
ロレンズアレイを配置して液晶パネルの実効開口率を向
上させようとする場合には、第2レンズ板104の光源
像105の配列と液晶パネルの画素配列が一致しないた
め、マイクロレンズアレイを使用できないという問題点
があった。
Further, in order to improve the effective aperture ratio of the liquid crystal panel by arranging a microlens array on the light beam incident side of the liquid crystal panel, the arrangement of the light source images 105 on the second lens plate 104 and the liquid crystal panel are arranged. There is a problem in that the microlens array cannot be used because the pixel arrays do not match.

【0007】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、インテグレータ
を用いた照明装置において、第2レンズ板のサイズを可
能な限り小さくした照明装置を提供することである。ま
た、この照明装置を投写型表示装置に使用することによ
り、光路設計や投写レンズの設計が容易でサイズが小さ
く、しかも明るく高品位な映像表示が可能な投写型表示
装置を実現することである。また、さらに液晶パネルの
実効開口率を向上させるマイクロレンズアレイを使用で
きる構成とすることによって、さらに明るく光利用効率
の高い投写型表示装置を提供することである。
Therefore, the present invention solves such a problem, and an object thereof is to provide an illuminating device using an integrator in which the size of the second lens plate is made as small as possible. It is to be. Further, by using this illuminating device for a projection display device, it is possible to realize a projection display device which is easy to design an optical path and a projection lens, has a small size, and is capable of displaying bright and high-quality images. . Another object of the present invention is to provide a projection display device that is brighter and has higher light utilization efficiency by using a microlens array that further improves the effective aperture ratio of the liquid crystal panel.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、光
源ランプと、前記光源ランプからの放射光束を一方向に
反射するリフレクタと、前記リフレクタから反射される
光束の中心軸に垂直に配置された2枚のレンズ板とを備
え、前記2枚のレンズ板のうち前記リフレクタ側に配置
された第1レンズ板が複数の矩形レンズを緊密に配置し
た構成であり、前記第1レンズ板から一定距離離して配
置された第2レンズ板が複数のレンズを緊密に配置した
構成であり、前記光束の中心軸に垂直な矩形の照明対象
を均一に照明する照明装置において、前記第1レンズ板
に含まれる前記矩形レンズの配列と前記第2レンズ板に
含まれる前記レンズの配列を同じにし、前記第1レンズ
板全体の縦横比と前記第2レンズ板全体の縦横比が異な
るように構成したことを特徴とする。
An illumination device according to the present invention includes a light source lamp, a reflector which reflects a light beam emitted from the light source lamp in one direction, and a light beam which is reflected from the reflector in a direction perpendicular to a central axis of the light beam. A first lens plate arranged on the reflector side of the two lens plates, in which a plurality of rectangular lenses are closely arranged. In the illuminating device which has a configuration in which a plurality of lenses are closely arranged by a second lens plate arranged at a certain distance, and which uniformly illuminates a rectangular illumination target perpendicular to the central axis of the light flux, the first lens plate And the arrangement of the lenses included in the second lens plate is the same, and the aspect ratio of the entire first lens plate and the aspect ratio of the entire second lens plate are different. And wherein the door.

【0009】前記第1レンズ板全体の縦横比をほぼ1:
2とし、前記第2レンズ板全体の縦横比をほぼ1:1と
したことを特徴とする。
The aspect ratio of the entire first lens plate is approximately 1:
2, and the aspect ratio of the entire second lens plate is approximately 1: 1.

【0010】前記リフレクタと前記第1レンズ板との間
に、偏光ビームスプリッタと、1/2波長板を含んで構
成される偏光変換系とを配置したことを特徴とする。
A polarization beam splitter and a polarization conversion system including a half-wave plate are arranged between the reflector and the first lens plate.

【0011】前記光源ランプと前記リフレクタで構成さ
れる光源装置を2系列備え、それぞれの出射光束を前記
第1レンズ板に並列に照射したことを特徴とする。
The present invention is characterized in that two light source devices each including the light source lamp and the reflector are provided, and the respective emitted light beams are applied to the first lens plate in parallel.

【0012】前記第1レンズ板に含まれる前記矩形レン
ズの縦横比を9:16とし、前記第2レンズ板に含まれ
る前記レンズをほぼ正方形としたことを特徴とする。
The aspect ratio of the rectangular lens included in the first lens plate is 9:16, and the lens included in the second lens plate is substantially square.

【0013】前記第1レンズ板に含まれる前記矩形レン
ズの縦横比を9:16とし、前記第2レンズ板に含まれ
る前記レンズをほぼ正6角形としたことを特徴とする。
The aspect ratio of the rectangular lens included in the first lens plate is 9:16, and the lens included in the second lens plate is approximately a hexagon.

【0014】本発明の投写型表示装置は、照明装置と前
記照明装置からの光束を変調して光学像を形成する液晶
パネルと、前記液晶パネル上に形成された光学像をスク
リーン上に拡大表示する投写光学系とを備える投写型表
示装置において、前記照明装置は請求項1に記載の照明
装置であって、前記液晶パネルの近傍にレンズを配置し
て、前記照明装置の光束出射部の像を前記投写光学系の
入射瞳内に形成することを特徴とする。
The projection type display device of the present invention is an illuminating device, a liquid crystal panel that modulates a light flux from the illuminating device to form an optical image, and an optical image formed on the liquid crystal panel is enlarged and displayed on a screen. In the projection display device, the illumination device is the illumination device according to claim 1, wherein a lens is disposed in the vicinity of the liquid crystal panel, and an image of a light flux emission unit of the illumination device is provided. Are formed in the entrance pupil of the projection optical system.

【0015】照明装置と前記照明装置からの光束を変調
して光学像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネル上
に形成された光学像をスクリーン上に拡大表示する投写
光学系とを備える投写型表示装置において、前記照明装
置は光源ランプからの放射光束をリフレクタで一方向に
反射し、出射光を2枚のレンズ板で均一化する照明装置
であって、前記液晶パネルの前記照明装置側に平行化レ
ンズを配置して前記照明装置からの発散光束を平行化
し、前記液晶パネルと前記平行化レンズとの間にマイク
ロレンズアレイを装着し、前記マイクロレンズアレイに
含まれる各マイクロレンズによって、前記照明装置の光
束出射部の像を前記液晶パネルの画素上に形成すること
を特徴とする。
A projection type including an illuminating device, a liquid crystal panel that modulates a light beam from the illuminating device to form an optical image, and a projection optical system that magnifies and displays the optical image formed on the liquid crystal panel on a screen. In the display device, the illuminating device is a illuminating device in which a light flux emitted from a light source lamp is reflected by a reflector in one direction, and emitted light is made uniform by two lens plates. A collimating lens is arranged to collimate a divergent light beam from the illumination device, a microlens array is mounted between the liquid crystal panel and the collimating lens, and each microlens included in the microlens array allows It is characterized in that an image of a light flux emitting portion of the illuminating device is formed on a pixel of the liquid crystal panel.

【0016】前記照明装置が、光源ランプと、前記光源
ランプからの放射光束を一方向に反射するリフレクタ
と、前記リフレクタから反射される光束の中心軸に垂直
に配置された2枚のレンズ板とを備え、前記2枚のレン
ズ板のうち前記リフレクタ側に配置された第1レンズ板
が複数の矩形レンズを緊密に配置した構成であり、前記
第1レンズ板から一定距離離して配置された第2レンズ
板が複数のレンズを緊密に配置した構成であり、前記第
1レンズ板に含まれる前記矩形レンズの配列と前記第2
レンズ板に含まれる前記レンズの配列を同じにし、前記
第1レンズ板全体の縦横比と前記第2レンズ板全体の縦
横比が異なるように構成することにより、前記光束の中
心軸に垂直な矩形の照明対象を均一に照明することを特
徴とする。
The illuminating device includes a light source lamp, a reflector that reflects the light beam emitted from the light source lamp in one direction, and two lens plates that are arranged perpendicularly to the central axis of the light beam reflected from the reflector. A first lens plate disposed on the reflector side of the two lens plates has a plurality of rectangular lenses closely arranged, and a first lens plate disposed at a constant distance from the first lens plate. The second lens plate has a configuration in which a plurality of lenses are closely arranged, and the array of the rectangular lenses included in the first lens plate and the second lens plate are arranged.
By arranging the lenses included in the lens plate in the same arrangement and making the aspect ratio of the entire first lens plate different from the aspect ratio of the entire second lens plate, a rectangle perpendicular to the central axis of the light flux can be obtained. The object to be illuminated is uniformly illuminated.

【0017】前記マイクロレンズアレイが、6角形状の
マイクロレンズで構成されることを特徴とする。
The microlens array is composed of hexagonal microlenses.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明による照明装置及び投写型表示
装置について、図面に基づき詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An illumination device and a projection type display device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0019】本発明の照明装置の基本的な構成例を図3
に示す。光源ランプ101は、ハロゲンランプ,メタル
ハライドランプ,キセノンランプなど点に近い光源で、
発光部から放射される光束は、反射鏡102に反射され
平行に近い光束となる。インテグレータの第1レンズ板
301は、照明対象の形状に相似である矩形レンズをマ
トリックス状に並べた構成であり、ここでは16:9の
アスペクト比をもつ液晶パネル109を照明する場合と
して示されているため、矩形レンズの縦横比も9:16
となっている。また、第1レンズ板301全体の形状
は、円形形状であるリフレクタ102に内接する正方形
に近い形状となっている。一方第2レンズ板302は、
正方形のレンズを第1レンズ板301における矩形レン
ズと同じ配列で並べた構成となっており、第2レンズ板
302全体では縦のサイズが第1レンズ板301と同じ
で、横のサイズは第1レンズの約2分の1になってい
る。第2レンズ板における各正方形レンズの中心部には
光源像105が形成され、図2(B)で見られたような
ブランク領域は存在しない。このように、第2レンズ板
302における光源像105を緊密に配列させるため
に、第1レンズ板301における矩形レンズのレンズ光
軸303は、矩形中心304からわずかにシフトさせて
いる。つまり、3列あるうちの左側の列では、中心の列
の方向にレンズ光軸303をシフトさせ、右側の列にお
いても中心の列の方向にレンズ光軸303をシフトさせ
ている。従って、第2レンズ板302における光源像1
05は横方向のみ圧縮される。
FIG. 3 shows a basic configuration example of the illumination device of the present invention.
Shown in. The light source lamp 101 is a light source close to a point such as a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp,
The luminous flux emitted from the light emitting portion is reflected by the reflecting mirror 102 and becomes a parallel luminous flux. The first lens plate 301 of the integrator has a configuration in which rectangular lenses that are similar to the shape of the illumination target are arranged in a matrix, and is shown here as illuminating the liquid crystal panel 109 having an aspect ratio of 16: 9. Therefore, the aspect ratio of the rectangular lens is also 9:16.
Has become. Further, the overall shape of the first lens plate 301 is a shape close to a square inscribed in the reflector 102 that is circular. On the other hand, the second lens plate 302 is
The square lenses are arranged in the same arrangement as the rectangular lenses in the first lens plate 301, and the entire second lens plate 302 has the same vertical size as the first lens plate 301 and the horizontal size of the first lens plate 301. It is about half of the lens. The light source image 105 is formed in the central portion of each square lens on the second lens plate, and there is no blank area as seen in FIG. 2B. In this way, in order to closely arrange the light source images 105 on the second lens plate 302, the lens optical axis 303 of the rectangular lens on the first lens plate 301 is slightly shifted from the rectangular center 304. That is, of the three columns, the lens optical axis 303 is shifted in the direction of the central column, and the lens optical axis 303 is also shifted in the direction of the central column in the right column. Therefore, the light source image 1 on the second lens plate 302
05 is compressed only in the lateral direction.

【0020】このように、第2レンズ板のサイズが小さ
くなることは、投写型表示装置の光学系において利点が
ある。図3に示されるように、第2レンズ板302から
出射する白色光束は、次に光束を3原色光に分離するた
めの色分離系107に入射する。色分離系107は、ダ
イクロイックミラーによって構成されており、その色分
離特性は角度依存性を持っているので、見かけの光源が
小さい方が入射光束の角度のばらつきが小さくなり、色
分離特性がよくなる傾向にある。また、色分離系107
のサイズは、第2レンズ板302のサイズが小さくなる
ほど小さくつくることができる。さらに投写型表示装置
では、第2レンズ板302の像が図1における投写レン
ズ112の入射瞳の中に形成されるので、第2レンズ板
302のサイズが小さいと、投写レンズのサイズも小さ
くつくることができる。あるいは、投写レンズに入射す
る光束が、投写レンズの有効径の周辺部をあまり通過し
ないので投写画像の解像度が向上する。
As described above, reducing the size of the second lens plate is advantageous in the optical system of the projection display device. As shown in FIG. 3, the white light flux emitted from the second lens plate 302 then enters a color separation system 107 for separating the light flux into three primary color lights. The color separation system 107 is composed of a dichroic mirror, and its color separation characteristic has angle dependence. Therefore, the smaller the apparent light source, the smaller the variation in the angle of the incident light beam, and the better the color separation characteristic. There is a tendency. In addition, the color separation system 107
Can be made smaller as the size of the second lens plate 302 becomes smaller. Further, in the projection display device, the image of the second lens plate 302 is formed in the entrance pupil of the projection lens 112 in FIG. 1, so that if the size of the second lens plate 302 is small, the size of the projection lens is also small. be able to. Alternatively, since the luminous flux incident on the projection lens does not pass through the peripheral portion of the effective diameter of the projection lens so much, the resolution of the projected image is improved.

【0021】図4は、本発明による照明装置の構成例を
示す図である。投写型表示装置に用いる照明装置では、
装置全体を薄型にするために、上下をカットしたリフレ
クタを用いる場合があり、そのような場合に本発明を適
用した構成が示されている。リフレクタ102は上下が
カットされているため、出射する光束の断面は、楕円に
近い形状となっている。従って第1レンズ板401は、
図に示されるように横長の配列となる。先に示された方
法と同じように、第1レンズ板401に含まれる矩形レ
ンズのレンズ光軸を、矩形中心からシフトさせる方法を
用いれば、第2レンズ板402内に形成される光源像1
05を緊密に配列することができ、先の例と同じよう
に、第2レンズ板402に含まれる矩形レンズは正方形
に近い形状とすることができる。本例でも、第2レンズ
板402の横幅eは、第1レンズ板401の横幅dより
もかなり小さくなり、第2レンズ板402全体の形状が
正方形に近くなる。投写型表示装置に用いる投写レンズ
の入射瞳は、一般に円形であるので、第2レンズ板40
2の形状が第1レンズ板401のような横長でなく、円
形に近くなることは、投写レンズの設計を容易にすると
ともに光束の利用効率が向上する。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the illuminating device according to the present invention. In the lighting device used for the projection display device,
In order to reduce the overall thickness of the device, a reflector whose top and bottom are cut may be used, and in such a case, a configuration to which the present invention is applied is shown. Since the reflector 102 is cut at the top and bottom, the cross section of the emitted light beam has a shape close to an ellipse. Therefore, the first lens plate 401 is
As shown in the figure, it becomes a horizontally long array. Similar to the method described above, if the method of shifting the lens optical axis of the rectangular lens included in the first lens plate 401 from the rectangular center is used, the light source image 1 formed in the second lens plate 402 is formed.
05 can be closely arranged, and similarly to the previous example, the rectangular lens included in the second lens plate 402 can have a shape close to a square. Also in this example, the lateral width e of the second lens plate 402 is considerably smaller than the lateral width d of the first lens plate 401, and the overall shape of the second lens plate 402 is close to a square. Since the entrance pupil of the projection lens used in the projection display device is generally circular, the second lens plate 40
When the shape of 2 is not horizontally long like the first lens plate 401 but is close to a circle, the design of the projection lens is facilitated and the utilization efficiency of the light flux is improved.

【0022】次に、光源ランプを2個用いた場合におけ
る本発明の照明装置の構成例を図5に示す。光源ランプ
101とリフレクタ102で構成される光源装置は、2
個が並列に配置され、光束の出射部にはインテグレータ
の第1レンズ板501が光束の断面をほぼ覆うように配
置される。従って、第1レンズ板501は縦と横の比が
1:2に近い。これに対し、第2レンズ板502は、横
方向のみ圧縮され、第2レンズ板502の横幅gは、第
1レンズ板501の横幅fの約2分の1程度とされる。
第1レンズ板501に含まれる矩形レンズ501の縦横
比は、やはり9:16であるので、第2レンズ板502
は正方形に近い形状となり、また一つ一つの矩形レンズ
は、正方形となっているので光源像が第2レンズ板50
2全体に均一に配置される。投写型表示装置では、2次
光源である第2レンズ板502の像が投写レンズの入射
瞳に形成され、入射瞳は円形であるので正方形の2次光
源との整合性がよい。投写型表示装置において光源装置
を2個使用することは、明るさを余り必要としない場合
にどちらか一方のランプを消灯することを可能とするの
で、省エネルギーのために有利な方法である。また、液
晶パネル109が入射光束を散乱度合で制御するPDL
C素子を用いている場合は、どちらか一方のランプを消
灯して、コントラスト比を2倍にすることができるとい
うメリットがある。なお第1レンズ板501は、図5に
示されるように、2つのレンズ板をやや内向きに配置す
ることで第1レンズ板501に含まれる偏心した矩形レ
ンズの偏心量を少なくすることができる。
Next, FIG. 5 shows a structural example of the illuminating device of the present invention when two light source lamps are used. The light source device including the light source lamp 101 and the reflector 102 has two
The first lens plates 501 of the integrator are arranged in the light emitting portion of the light flux so as to substantially cover the cross section of the light flux. Therefore, the first lens plate 501 has an aspect ratio close to 1: 2. On the other hand, the second lens plate 502 is compressed only in the lateral direction, and the lateral width g of the second lens plate 502 is about one half of the lateral width f of the first lens plate 501.
Since the aspect ratio of the rectangular lens 501 included in the first lens plate 501 is also 9:16, the second lens plate 502.
Has a shape close to a square, and since each rectangular lens has a square shape, the light source image is the second lens plate 50.
2 are evenly arranged over the entire area. In the projection display device, the image of the second lens plate 502, which is the secondary light source, is formed on the entrance pupil of the projection lens, and since the entrance pupil is circular, the compatibility with the square secondary light source is good. The use of two light source devices in a projection display device is an advantageous method for energy saving because it is possible to turn off either one of the lamps when brightness is not required so much. In addition, the PDL in which the liquid crystal panel 109 controls the incident light flux by the scattering degree.
When the C element is used, there is an advantage that either one of the lamps can be turned off to double the contrast ratio. Note that, as shown in FIG. 5, the first lens plate 501 can reduce the decentering amount of the decentered rectangular lens included in the first lens plate 501 by disposing the two lens plates slightly inward. .

【0023】図6(A)(B)は、本発明を適用して高
効率の偏光光源装置を構成する例を示した図である。光
源ランプ101の放射光束はリフレクタ102で反射さ
れて非球面レンズ601に入射し均一で平行な光束とさ
れる。リフレクタ102は、中心部で反射される平行度
の悪い光束を非球面レンズ601の周辺部に振り分け、
リフレクタの周辺部で反射される平行度のよい光束は非
球面レンズ601に対してやや内向きに入射させる。従
って、非球面レンズ601には、角度分布がほぼ均一な
光束が入射され、非球面レンズ601は各光束の主光線
をほぼ光軸に平行な方向に変換する。このように平行で
均一な光束をつくることは、次に入射する偏光ビームス
プリッタ602の角度依存性の影響を最小限に抑えるた
めに必要である。偏光ビームスプリッタ602は入射す
るp−偏光を透過させ、s−偏光は90度の角度で反射
させる。偏光ビームスプリッタ602は、入射する光束
の角度範囲が±5度以内では、その角度依存性が問題と
ならないが、それ以上の角度では特にp−偏光が透過せ
ずに反射されてしまうため、効率を高くするためには均
一で平行な光束で入射させる必要がある。さて、p−偏
光は偏光ビームスプリッタ602を透過し、反射された
s−偏光は、さらに反射鏡603で反射され、p−偏光
とほぼ同じ方向に向かう。反射鏡603で反射された光
束は、その偏光方向をp−偏光に変換するため、λ/2
板604を通過させる。従って、偏光方向が揃って出射
する2つの光束は、次に第1レンズ板605に入射す
る。第1レンズ板605の形状は、図5の場合と同様横
長で、第1レンズ板605に含まれる矩形レンズの縦横
比は、9:16である。第2レンズ板606について
も、図5の場合と同様全体の形状がほぼ正方形である。
液晶パネルを変調素子として使用する液晶プロジェクタ
ーでは、液晶パネル109に入射する光束のうち一方の
偏光のみ利用するため、このように光源ランプ102か
らの放射光束をすべて同じ偏光光に変換する照明装置
は、光の利用効率を約2倍に向上させるという効果があ
る。またこの照明装置は、図6(B)のように構成して
もよい。この場合は、図6(A)における偏光ビームス
プリッタ602と反射鏡603の構成を、光軸に対して
対称に2つ配置させてある。ただし、ここでは図6
(A)における反射鏡603を三角柱のプリズム607
で置き換えてある。2つの偏光ビームスプリッタ602
に入射した光束は、p−偏光はそのまま透過し、s−偏
光は2つに分割されてプリズム607によって反射され
る。このプリズム607は単に平板の反射鏡でもよい
が、プリズムで構成すれば反射面を全反射とすることが
でき、また3角柱の5つの面をすべて光学的な平坦面に
すれば、プリズム607から洩れようとする光束を全反
射によって内側に戻すことができる。この構成では、偏
光ビームスプリッタの厚みを半分にすることができ、光
路が半分に短縮されるので効率的に非常に有利である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing an example of constructing a highly efficient polarized light source device to which the present invention is applied. The light flux emitted from the light source lamp 101 is reflected by the reflector 102 and is incident on the aspherical lens 601 to be a uniform and parallel light flux. The reflector 102 distributes the light flux with poor parallelism reflected at the central portion to the peripheral portion of the aspherical lens 601,
A light beam with good parallelism reflected by the peripheral portion of the reflector is made to enter the aspherical lens 601 slightly inward. Therefore, a light beam having a substantially uniform angular distribution is incident on the aspherical lens 601, and the aspherical lens 601 converts the principal ray of each light beam into a direction substantially parallel to the optical axis. It is necessary to form a parallel and uniform light flux in this way in order to minimize the influence of the angle dependence of the polarization beam splitter 602 that is incident next. The polarization beam splitter 602 transmits incident p-polarized light and reflects s-polarized light at an angle of 90 degrees. The polarization beam splitter 602 has no problem with the angle dependence of the incident light beam within an angle range of ± 5 degrees, but at a larger angle, the p-polarized light is not transmitted and is reflected, so that the efficiency is high. In order to increase the value, it is necessary to make a uniform and parallel light beam incident. Now, the p-polarized light is transmitted through the polarization beam splitter 602, and the reflected s-polarized light is further reflected by the reflecting mirror 603, and travels in substantially the same direction as the p-polarized light. The light flux reflected by the reflecting mirror 603 converts its polarization direction into p-polarized light, and therefore has a wavelength of λ / 2.
The plate 604 is passed. Therefore, the two light fluxes that are emitted with the same polarization direction enter the first lens plate 605 next. The shape of the first lens plate 605 is horizontally long as in the case of FIG. 5, and the aspect ratio of the rectangular lenses included in the first lens plate 605 is 9:16. As for the second lens plate 606, the overall shape is substantially square as in the case of FIG.
In a liquid crystal projector that uses a liquid crystal panel as a modulation element, only one of the light beams incident on the liquid crystal panel 109 is used. Therefore, an illuminating device that converts all the light beams emitted from the light source lamp 102 into the same polarized light as described above. There is an effect that the efficiency of light utilization is approximately doubled. Further, this lighting device may be configured as shown in FIG. In this case, two polarization beam splitters 602 and reflecting mirrors 603 in FIG. 6A are arranged symmetrically with respect to the optical axis. However, here, in FIG.
The reflecting mirror 603 in FIG.
Replaced by. Two polarization beam splitters 602
The p-polarized light is transmitted as it is, and the s-polarized light is split into two and reflected by the prism 607. This prism 607 may be a flat plate reflecting mirror, but if it is configured with a prism, the reflecting surface can be totally reflected, and if all five surfaces of the triangular prism are optically flat surfaces, the prism 607 will be The leaking light flux can be returned to the inside by total internal reflection. With this configuration, the thickness of the polarization beam splitter can be halved, and the optical path can be shortened to half, which is very advantageous in terms of efficiency.

【0024】図7(A)(B)は、本発明の照明装置に
用いるインテグレータの構成例を示す図である。図7
(A)に示すように、第1レンズ板701は、格子状の
マトリックス配列ではなく、行方向に並んだ矩形レンズ
の連なりが、上下の連なりに対して、矩形レンズの幅の
半分だけずらして配置される。一つ一つの矩形レンズ
は、やはり9:16の縦横比で、レンズ板全体の縦横比
は1:2である。第2レンズ板702は、図7(B)に
示されるように、一つ一つの矩形レンズが正方形に近
く、レンズ板全体は円形に近い。また、第2レンズ板7
02に含まれる各レンズは、6角形であってもよい。こ
のように、列方向の矩形レンズをジグザグに配列した場
合、第2レンズ板702上にできる光源像105も同じ
配列となり、後で述べるように、液晶プロジェクターの
液晶パネルにマイクロレンズアレイを使用する場合に適
合した配列である。
FIGS. 7 (A) and 7 (B) are diagrams showing a configuration example of an integrator used in the lighting apparatus of the present invention. Figure 7
As shown in (A), in the first lens plate 701, the rectangular lenses arranged in the row direction are displaced from each other by a half of the width of the rectangular lenses with respect to the upper and lower ones, not in a matrix arrangement in a grid pattern. Will be placed. Each rectangular lens has an aspect ratio of 9:16, and the aspect ratio of the entire lens plate is 1: 2. In the second lens plate 702, as shown in FIG. 7B, each rectangular lens is close to a square, and the entire lens plate is close to a circle. In addition, the second lens plate 7
Each lens included in 02 may be a hexagon. Thus, when the rectangular lenses in the column direction are arranged in a zigzag manner, the light source images 105 formed on the second lens plate 702 also have the same arrangement, and as described later, a microlens array is used for the liquid crystal panel of the liquid crystal projector. It is an array suitable for each case.

【0025】図8(A)(B)は、列方向のレンズの連
なりを、上下に互い違いに移動させた場合の構成であ
る。この場合も、第1レンズ板801全体は縦横比1:
2で、含まれる矩形レンズは縦横比が9:16である。
第2レンズ板802,803は、図8(B)に示される
ように、構成レンズの形状がほぼ正方形の場合と6角形
の場合の2種類が考えられる。6角形で構成する場合
は、正6角形にすることが可能であり、このとき第2レ
ンズ板803の横幅は、正方形のレンズで構成した第2
レンズ板802の場合よりも小さくなる。また、6角形
では正方形よりも円形に近づくため、光源像105が収
まりやすくなる。
FIGS. 8 (A) and 8 (B) show a structure in which a series of lenses in the column direction are moved up and down alternately. Also in this case, the entire first lens plate 801 has an aspect ratio of 1 :.
2, the included rectangular lens has an aspect ratio of 9:16.
As shown in FIG. 8B, two types of second lens plates 802 and 803 can be considered, in which the constituent lenses have a substantially square shape and a hexagonal shape. In the case of the hexagonal shape, it can be a regular hexagon, and at this time, the lateral width of the second lens plate 803 is equal to that of the second lens plate composed of square lenses.
It is smaller than that of the lens plate 802. Further, since the hexagon is closer to a circle than a square, the light source image 105 is likely to fit.

【0026】図9(A)(B)におけるインテグレータ
の構成は、第2レンズ板902を、円形に近づけるため
に考えられたものである。第1レンズ板901における
列方向の矩形レンズの数は、中心部ほど数を多くしてい
る。第2レンズ板902は、中心部のレンズが5角形で
構成され、周辺部は6角形で構成される。また、これら
のレンズは、正方形であってもよい。本構成では、第2
レンズ板902をほぼ円形にできるので、投写型表示装
置に本構成のインテグレータを用いた場合に、投写レン
ズの入射瞳とのマッチング性に優れている。
The structure of the integrator shown in FIGS. 9A and 9B is designed to make the second lens plate 902 close to a circle. The number of rectangular lenses in the column direction on the first lens plate 901 is increased toward the central portion. In the second lens plate 902, the central lens has a pentagonal shape and the peripheral part has a hexagonal shape. Also, these lenses may be square. In this configuration, the second
Since the lens plate 902 can be formed into a substantially circular shape, when the integrator of this configuration is used in the projection display device, the matching property with the entrance pupil of the projection lens is excellent.

【0027】本発明の投写型表示装置の基本的な構成を
図10に示す。この投写型表示装置の特徴は、インテグ
レータを用いた照明系と液晶パネルの実効開口率を向上
させるマイクロレンズアレイを併用したところにある。
光源ランプ101とリフレクタ102による光源装置
は、すでに述べたものと同様である。出射する光束は非
球面レンズ1001を通過して、均一で平行な光束に変
換される。インテグレータは、第1レンズ板103と第
2レンズ板104および補助レンズ106で構成され、
第1レンズ板103で切り出した複数の光束を液晶パネ
ル109上に重畳結像させる。平行化レンズ108は、
2次光源としての第2レンズ板104からの発散光束を
平行化し、液晶パネル109へ入射する光束の主光線
を、液晶パネル109に垂直とするためのものである。
液晶パネル109は、画素がマトックス状に配置された
構成であり、通常全ての画素には一つ一つのスイッチン
グ素子が備えられ、スイッチング素子と周辺の配線部分
には、光が到達しないようにブラックストライプ100
7が形成されている。従って、通常の液晶パネルはブラ
ックストライプ1007の開口部のみ光を透過させ、開
口率は通常25〜50%程度である。従って、入射光束
が液晶パネルを効率よく通過するようにするためには何
等かの工夫をする必要があり、従来技術では、画素に一
対一で対応したマイクロレンズアレイを用いるという方
法がある。従来の方法では、液晶パネルにできるだけ平
行な光束を入射させ、画素に対応するマイクロレンズに
よって入射光束をブラックストライプの開口部に集中さ
せていた。本構成においても液晶パネル109の光束入
射側にレンズアレイ基板1008を設け、マイクロレン
ズ1003によって液晶パネル109の実効開口率を向
上させる。ただし、この構成では、インテグレータを用
いているため、マイクロレンズ1003を通過した光束
は、第2レンズ板104上に形成された光源像105の
数と同じ数の画素の開口部を通過する。つまり、マイク
ロレンズ1003によって第2レンズ板104の像が、
液晶パネル109の液晶層1004に形成され、そこに
できる光源像1002は、全てが画素開口部にある。従
って、レンズアレイ基板1008に入射した光束は全て
が液晶パネル109を通過する。この場合は、従来構成
とちがって、マイクロレンズの数を必ずしも画素数と同
じにする必要なく、画素数の整数分の1であればよい。
具体的な構成は、以下に述べる。
FIG. 10 shows the basic structure of the projection display apparatus of the present invention. The feature of this projection display device is that it uses an illumination system using an integrator and a microlens array that improves the effective aperture ratio of the liquid crystal panel.
The light source device including the light source lamp 101 and the reflector 102 is the same as that described above. The outgoing light flux passes through the aspherical lens 1001 and is converted into a uniform and parallel light flux. The integrator includes a first lens plate 103, a second lens plate 104, and an auxiliary lens 106,
A plurality of light beams cut out by the first lens plate 103 are superimposed and imaged on the liquid crystal panel 109. The collimating lens 108 is
This is for collimating the divergent light flux from the second lens plate 104 as the secondary light source so that the chief ray of the light flux incident on the liquid crystal panel 109 is perpendicular to the liquid crystal panel 109.
The liquid crystal panel 109 has a configuration in which pixels are arranged in a matrix, and normally, each pixel is provided with one switching element, and the switching element and peripheral wiring portions are black so that light does not reach. Stripe 100
7 are formed. Therefore, a normal liquid crystal panel allows light to pass through only the openings of the black stripes 1007, and the aperture ratio is usually about 25 to 50%. Therefore, some measures must be taken in order to allow the incident light flux to efficiently pass through the liquid crystal panel. In the prior art, there is a method of using a microlens array that corresponds to pixels one-to-one. In the conventional method, a light flux as parallel as possible is made incident on the liquid crystal panel, and the incident light flux is concentrated at the opening of the black stripe by the microlens corresponding to the pixel. Also in this configuration, the lens array substrate 1008 is provided on the light flux incident side of the liquid crystal panel 109, and the effective aperture ratio of the liquid crystal panel 109 is improved by the microlens 1003. However, in this configuration, since the integrator is used, the light flux that has passed through the microlens 1003 passes through the openings of the same number of pixels as the number of light source images 105 formed on the second lens plate 104. That is, the image of the second lens plate 104 is formed by the microlens 1003.
A light source image 1002 formed on the liquid crystal layer 1004 of the liquid crystal panel 109 and formed there is entirely in the pixel opening. Therefore, all the light fluxes incident on the lens array substrate 1008 pass through the liquid crystal panel 109. In this case, unlike the conventional configuration, the number of microlenses does not necessarily have to be the same as the number of pixels, and may be 1 / integer of the number of pixels.
The specific configuration will be described below.

【0028】図11(A)(B)は、本発明の投写型表
示装置に用いるインテグレータと液晶パネル及びマイク
ロレンズアレイの組合せの例を示した図である。図11
(A)に示されるように、第2レンズ板1101におけ
る光源像105の配列は、図11(B)における液晶パ
ネル1103の画素配列と同じである。通常の液晶パネ
ルの画素配列は、この場合のように一つの画素が正方形
に近く、縦横に整然と並べられたモザイク配列である。
第2レンズ板1101上にある複数の光源像105は、
マイクロレンズ1104によって、さらに液晶パネル1
103上の光源像1107として結像される。図11
(B)に示した16個の光源像1107は、図における
中心のマイクロレンズ1104によって形成されたもの
である。全ての光源像1107は、液晶パネル1103
の開口部1105をうまく通過するので、液晶パネルの
実効開口率は100%となる。マイクロレンズ1104
は、本例では、4つの画素に一つの割合で対応してい
る。マイクロレンズ1104は、画素に一対一の割合で
形成されてもよいが、その場合は、マイクロレンズのサ
イズが非常に小さくなり、回折による光量損失の問題が
発生するので、本例のようにある程度大きいレンズを用
いた方がよい。このマイクロレンズアレイは、通常イオ
ン交換法によってつくられる屈折率分布型のレンズアレ
イが用いられる。また各マイクロレンズは、6角形状と
して図のように細密に配置されることにより、収差の少
ない高精度のレンズとすることができる。
FIGS. 11A and 11B are views showing an example of a combination of an integrator, a liquid crystal panel and a microlens array used in the projection type display device of the present invention. Figure 11
As shown in (A), the arrangement of the light source images 105 on the second lens plate 1101 is the same as the pixel arrangement of the liquid crystal panel 1103 in FIG. 11 (B). The pixel arrangement of a normal liquid crystal panel is a mosaic arrangement in which one pixel is close to a square and arranged vertically and horizontally like in this case.
The plurality of light source images 105 on the second lens plate 1101 are
The liquid crystal panel 1 is further provided by the microlens 1104.
An image is formed as a light source image 1107 on 103. Figure 11
The 16 light source images 1107 shown in (B) are formed by the microlens 1104 at the center in the figure. All light source images 1107 are displayed on the liquid crystal panel 1103.
Since it passes through the opening 1105 of 1, the effective aperture ratio of the liquid crystal panel becomes 100%. Micro lens 1104
Corresponds to four pixels at a rate of one in this example. The microlenses 1104 may be formed in a one-to-one ratio with the pixels, but in that case, the size of the microlenses becomes very small and the problem of light quantity loss due to diffraction occurs. It is better to use a large lens. As this microlens array, a gradient index type lens array produced by an ion exchange method is usually used. Further, each microlens has a hexagonal shape and is densely arranged as shown in the drawing, whereby a highly accurate lens with little aberration can be obtained.

【0029】図12(A)(B)は、インテグレータと
液晶パネル及びマイクロレンズアレイの別の組合せ例を
示したものである。この場合の液晶パネルの画素配列
は、図12(B)に示されるように、列方向の画素がジ
グザグに配置された、いわゆるデルタ配列となってい
る。この配列は、自然画像の表示に適した配列であり、
また特に1枚の液晶パネルの画素上に3色のカラーフィ
ルターを搭載してカラー画像を表示する単板方式では、
このデルタ配列が一般的である。第2レンズ板1201
における光源像105は、液晶パネル1203の画素配
列と同じである。この第2レンズ板1201の構成は、
すでに図7(B)で示された構成と同じである。液晶パ
ネル1203上に配置されるマイクロレンズ1204
は、やはり6角形状を細密に並べて構成され、各マイク
ロレンズは、第2レンズ板1201における光源像10
5を液晶パネル1203上の光源像1107として再結
像させる。全ての光源像1107は、開口部1105の
中心に結像させる。この場合は、3つの画素に一つの割
合でマイクロレンズ1204が配されている。
FIGS. 12A and 12B show another combination example of the integrator, the liquid crystal panel and the microlens array. The pixel array of the liquid crystal panel in this case is a so-called delta array in which pixels in the column direction are arranged in a zigzag manner as shown in FIG. This array is suitable for displaying natural images,
Moreover, especially in the single-panel system in which a color image is displayed by mounting three color filters on the pixels of one liquid crystal panel,
This delta arrangement is common. Second lens plate 1201
The light source image 105 in is the same as the pixel array of the liquid crystal panel 1203. The configuration of the second lens plate 1201 is
The configuration is the same as that already shown in FIG. Microlens 1204 arranged on liquid crystal panel 1203
Are also formed by closely arranging hexagonal shapes, and each microlens corresponds to the light source image 10 on the second lens plate 1201.
5 is re-imaged as a light source image 1107 on the liquid crystal panel 1203. All the light source images 1107 are formed at the center of the opening 1105. In this case, one microlens 1204 is arranged for every three pixels.

【0030】図13(B)は、さらに別の組合せについ
て示した図である。液晶パネル1303の画素配列は、
配置的には図12(B)示されたデルタ配列と同じであ
るが、本例では一つ一つの画素が菱形になっている。図
13(A)に示された第2レンズ板1301は、液晶パ
ネルの画素配列と同じく、菱形レンズ1302を緊密に
並べた構成となっている。この配列に対応する第1レン
ズ板の構成は、すでに図7(A)で示された構成が適し
ている。マイクロレンズ1304は、やはり6角形のレ
ンズを緊密に配列して構成され、一つ一つのマイクロレ
ンズ1304は、第2レンズ板1301における光源像
105の像を開口部1105内の光源像1107として
結像させる。
FIG. 13B is a diagram showing another combination. The pixel array of the liquid crystal panel 1303 is
Although the arrangement is the same as the delta arrangement shown in FIG. 12B, each pixel has a diamond shape in this example. The second lens plate 1301 shown in FIG. 13A has a configuration in which rhombic lenses 1302 are closely arranged, like the pixel arrangement of the liquid crystal panel. As the structure of the first lens plate corresponding to this arrangement, the structure already shown in FIG. 7A is suitable. The microlens 1304 is also configured by closely arranging hexagonal lenses, and each microlens 1304 forms an image of the light source image 105 on the second lens plate 1301 as a light source image 1107 in the opening 1105. Make them image.

【0031】本発明の投写型表示装置の構成例を図14
に示す。本構成例は、照明装置からの白色光束を色分離
系によって3原色に分離し、各原色光を液晶パネルで変
調する、3板方式の例が示されている。照明装置140
0は、すでに説明されたようなインテグレータを用いた
照明装置が用いられる。図14では偏光変換系を有する
照明装置が示されている。照明装置1400を出射した
白色光束(W)は、はじめに黄色反射ダイクロイックミ
ラー1401に入射し、透過する青色光(B)と反射す
る赤色光(R)及び緑色光(G)に分離される。青色光
は、次に反射鏡1402で折曲げられ、緑及び赤色光
は、緑色反射ダイクロイックミラー1403に入射し
て、透過する赤色光と反射する緑色光に分離される。こ
れら2枚のダイクロイックミラー1401,1403と
反射鏡1402で構成されるのが、すでに図1で説明さ
れた色分離系である。この色分離系を出射する青色光、
緑色光、赤色光は、それぞれ平行化レンズ1404a,
1404b,1404c,に入射し、平行光に変換され
る。そして次に液晶パネル1405a,1405b,1
405cに入射して変調され、それぞれの色に対応した
光学像が液晶パネル上に形成される。液晶パネルの実効
開口率を向上させるマイクロレンズアレイを使用する場
合は、すでに述べたように液晶パネル1405a,14
05b,1405cの直前に配置され、通常は液晶パネ
ルに張り付けられる。液晶パネルで変調された光束のう
ち、青色光束と緑色光束は、緑色光反射ダイクロイック
ミラー1406で一つに合成される。一方赤色光は反射
鏡1407によって反射される。それぞれの光束は、さ
らに投写レンズ1410に入射する。この投写レンズ1
410は、2つの光束入射部に配置されたレンズ群14
08a,1408bと、入射した2つの光束を一つに合
成するための青色緑色反射ダイクロイックミラー140
9と光束出射側のレンズ群で構成される。これらの構成
要素はすべて一体化して構成される。この投写レンズ1
410は、投写拡大率を大きくするために特別に配置さ
れたものであり、通常はレンズ群1408a,1408
bを省略してもよい。但しその場合は、液晶パネル14
05a,1405b,1405cの出射側にすでに図1
で説明されたような集光レンズを配置する必要がある。
投写レンズ1410を出射した光束はスクリーン141
1上に結像され、カラー映像が表示される。
FIG. 14 shows an example of the configuration of the projection display device of the present invention.
Shown in. In this configuration example, an example of a three-plate system in which a white light flux from an illumination device is separated into three primary colors by a color separation system and each primary color light is modulated by a liquid crystal panel is shown. Lighting device 140
For 0, an illumination device using an integrator as described above is used. FIG. 14 shows an illumination device having a polarization conversion system. The white light flux (W) emitted from the illumination device 1400 first enters the yellow reflection dichroic mirror 1401, and is separated into blue light (B) that is transmitted and red light (R) and green light (G) that are reflected. The blue light is then bent by the reflection mirror 1402, and the green and red lights are incident on the green reflection dichroic mirror 1403 and are separated into the transmitted red light and the reflected green light. The color separation system described above with reference to FIG. 1 is composed of these two dichroic mirrors 1401 and 1403 and the reflecting mirror 1402. Blue light emitted from this color separation system,
The green light and the red light are collimating lenses 1404a and 1404a, respectively.
It is incident on 1404b and 1404c, and is converted into parallel light. Then, next, the liquid crystal panels 1405a, 1405b, 1
405c enters and is modulated, and an optical image corresponding to each color is formed on the liquid crystal panel. When a microlens array for improving the effective aperture ratio of the liquid crystal panel is used, as described above, the liquid crystal panels 1405a, 14
It is arranged immediately before 05b and 1405c and is usually attached to a liquid crystal panel. Among the light fluxes modulated by the liquid crystal panel, the blue light flux and the green light flux are combined into one by the green light reflecting dichroic mirror 1406. On the other hand, the red light is reflected by the reflecting mirror 1407. Each light beam further enters the projection lens 1410. This projection lens 1
Reference numeral 410 denotes a lens group 14 arranged at the two light beam incident portions.
08a, 1408b and a blue-green reflective dichroic mirror 140 for combining two incident light beams into one
9 and a lens group on the light beam exit side. All of these components are integrally configured. This projection lens 1
Reference numeral 410 is specially arranged to increase the projection magnification ratio, and normally, the lens groups 1408a and 1408 are provided.
b may be omitted. However, in that case, the liquid crystal panel 14
05a, 1405b and 1405c are already shown in FIG.
It is necessary to arrange a condenser lens as described in (1).
The light flux emitted from the projection lens 1410 is reflected on the screen 141.
An image is formed on the display 1, and a color image is displayed.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
テグレータを用いた照明装置において、第1レンズ板の
縦横比と第2レンズ板の縦横比が異なるように構成し、
第2レンズ板上にできる光源像を緊密に配列することに
よって、2次光源全体を最小のサイズにすることができ
る。また、光源装置からの光束断面が横長の場合に、光
束を横方向のみ圧縮し、2次光源全体の形状を縦横比が
1:1に近い形状にすることができる。
As described above, according to the present invention, in the illumination device using the integrator, the aspect ratio of the first lens plate and the aspect ratio of the second lens plate are different from each other,
By closely arranging the light source images formed on the second lens plate, it is possible to make the entire secondary light source a minimum size. Further, when the cross section of the light beam from the light source device is horizontally long, the light beam can be compressed only in the horizontal direction, and the shape of the entire secondary light source can be made to have a shape with an aspect ratio close to 1: 1.

【0033】また本発明の投写型表示装置では、前述の
照明装置を用いることによって色分離系のサイズを小さ
くすることができ、さらに投写レンズのサイズを小さく
することができる。従って、小型の投写型表示装置を実
現できる。
Further, in the projection display device of the present invention, the size of the color separation system can be reduced by using the above-mentioned illumination device, and the size of the projection lens can be further reduced. Therefore, a small projection display device can be realized.

【0034】また本発明の投写型表示装置では、インテ
グレータを用いた照明系を使用し、さらに液晶パネルの
直前にマイクロレンズアレイを配置し、各マイクロレン
ズによって液晶パネルの開口部に光源像を形成すること
により、液晶パネルの実効開口率を100%にすること
ができ、光利用効率の高い投写型表示装置を実現するこ
とができる。さらに本発明の投写型表示装置に対し、偏
光変換系を用いた本発明の照明装置を用いれば、さらに
光利用効率を向上させることができ、明るく高画質の投
写型表示装置を実現できる。
Further, in the projection display device of the present invention, an illumination system using an integrator is used, a microlens array is arranged immediately in front of the liquid crystal panel, and each microlens forms a light source image in the opening of the liquid crystal panel. By doing so, the effective aperture ratio of the liquid crystal panel can be set to 100%, and a projection display device with high light utilization efficiency can be realized. Furthermore, if the illumination device of the present invention using a polarization conversion system is used for the projection display device of the present invention, the light utilization efficiency can be further improved, and a bright and high-quality projection display device can be realized.

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

【図1】 従来の照明装置及び投写型表示装置の構成を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional lighting device and a projection display device.

【図2】 (A)は、従来の照明装置に用いられる第1
レンズ板の構成を示す図。(B)は、従来の照明装置に
用いられる第2レンズ板の構成を示す図。
FIG. 2A is a first diagram used in a conventional lighting device.
The figure which shows the structure of a lens plate. FIG. 6B is a diagram showing a configuration of a second lens plate used in a conventional lighting device.

【図3】 本発明の照明装置の基本的な構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of a lighting device of the present invention.

【図4】 本発明の照明装置の構成例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a lighting device of the present invention.

【図5】 本発明の照明装置の構成例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a lighting device of the present invention.

【図6】 (A)は、本発明の照明装置の構成例を示す
図。(B)は、本発明の照明装置の構成例を示す図。
FIG. 6A is a diagram showing a configuration example of a lighting device of the present invention. FIG. 6B is a diagram showing a configuration example of a lighting device of the present invention.

【図7】 (A)は、本発明の照明装置に用いる第1レ
ンズ板の構成を示す図。(B)は、本発明の照明装置に
用いる第2レンズ板の構成を示す図。
FIG. 7A is a diagram showing a configuration of a first lens plate used in the illumination device of the present invention. FIG. 6B is a diagram showing the configuration of the second lens plate used in the lighting device of the present invention.

【図8】 (A)は、本発明の照明装置に用いる第1レ
ンズ板の構成を示す図。(B)は、本発明の照明装置に
用いる第2レンズ板の構成を示す図。
FIG. 8A is a diagram showing a configuration of a first lens plate used in the illumination device of the present invention. FIG. 6B is a diagram showing the configuration of the second lens plate used in the lighting device of the present invention.

【図9】 (A)は、本発明の照明装置に用いる第1レ
ンズ板の構成を示す図。(B)は、本発明の照明装置に
用いる第2レンズ板の構成を示す図。
FIG. 9A is a diagram showing a configuration of a first lens plate used in the illumination device of the present invention. FIG. 6B is a diagram showing the configuration of the second lens plate used in the lighting device of the present invention.

【図10】 本発明の投写型表示装置の基本的構成を示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing a basic configuration of a projection display device of the present invention.

【図11】 (A)は、本発明の投写型表示装置に用い
る第2レンズ板の構成例を示す図。(B)は、本発明の
投写型表示装置に用いる液晶パネルの構成例を示す図。
FIG. 11A is a diagram showing a configuration example of a second lens plate used in the projection display device of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing a configuration example of a liquid crystal panel used in the projection display device of the present invention.

【図12】 (A)は、本発明の投写型表示装置に用い
る第2レンズ板の構成例を示す図。(B)は、本発明の
投写型表示装置に用いる液晶パネルの構成例を示す図。
FIG. 12A is a diagram showing a configuration example of a second lens plate used in the projection display device of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing a configuration example of a liquid crystal panel used in the projection display device of the present invention.

【図13】 (A)は、本発明の投写型表示装置に用い
る第2レンズ板の構成例を示す図。(B)は、本発明の
投写型表示装置に用いる液晶パネルの構成例を示す図。
FIG. 13A is a diagram showing a configuration example of a second lens plate used in the projection display device of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing a configuration example of a liquid crystal panel used in the projection display device of the present invention.

【図14 】本発明の投写型表示装置の構成例を示す
図。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a projection type display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 光源ランプ 102 リフレクタ 103 第1レンズ板 104 第2レンズ板 105 光源像 108 平行化レンズ 109 液晶パネル 112 投写レンズ 602 偏光ビームスプリッタ 604 λ/2板 1003 マイクロレンズ 1007 ブラックストライプ 1004 液晶層 1411 スクリーン 101 light source lamp 102 reflector 103 First lens plate 104 second lens plate 105 light source image 108 Parallelizing lens 109 LCD panel 112 Projection lens 602 Polarizing beam splitter 604 λ / 2 plate 1003 micro lens 1007 black stripe 1004 Liquid crystal layer 1411 screen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G02F 1/13357 G02F 1/13357 G03B 21/00 G03B 21/00 E H04N 5/74 H04N 5/74 A (56)参考文献 特開 平5−323268(JP,A) 特開 平5−303069(JP,A) 特開 平4−62532(JP,A) 特開 平2−209093(JP,A) 特開 平5−27203(JP,A) 特開 平5−303085(JP,A) 特開 平5−346557(JP,A) 特開 平6−67168(JP,A) 特開 平6−118369(JP,A) 特開 平6−118370(JP,A) 特開 平3−111806(JP,A) 特開 昭56−81813(JP,A) 実開 昭61−188152(JP,U) 実開 昭61−50917(JP,U) 米国特許2186123(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/00 - 21/30 G02F 1/13 G02F 1/1335 - 1/13363 G02B 27/18 G03B 33/12 H04N 5/74 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI G02F 1/13357 G02F 1/13357 G03B 21/00 G03B 21/00 E H04N 5/74 H04N 5/74 A (56) References Kaihei 5-323268 (JP, A) JP 5-303069 (JP, A) JP 4-62532 (JP, A) JP 2-209093 (JP, A) JP 5-27203 ( JP, A) JP 5-303085 (JP, A) JP 5-346557 (JP, A) JP 6-67168 (JP, A) JP 6-118369 (JP, A) JP 6-118370 (JP, A) JP 3-111806 (JP, A) JP 56-81813 (JP, A) Actual opening 61-188152 (JP, U) Actual opening 61-50917 (JP , U) US Patent 2186123 (US, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03B 21/00-2 1/30 G02F 1/13 G02F 1/1335-1/13363 G02B 27/18 G03B 33/12 H04N 5/74

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 照明装置と前記照明装置からの光束を変
調して光学像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネル
上に形成された光学像をスクリーン上に拡大表示する投
写光学系とを備える投写型表示装置において、前記照明
装置は光源ランプからの放射光束をリフレクタで一方向
に反射し、出射光を2枚のレンズ板で均一化する照明装
置であって、前記液晶パネルの前記照明装置側に平行化
レンズを配置して前記照明装置からの発散光束を平行化
し、前記液晶パネルと前記平行化レンズとの間にマイク
ロレンズアレイを装着し、前記マイクロレンズアレイに
含まれる各マイクロレンズによって、前記照明装置の光
束出射部の像を前記液晶パネルの画素上に形成すること
を特徴とする投写型表示装置。
1. An illumination device, a liquid crystal panel that modulates a light beam from the illumination device to form an optical image, and a projection optical system that magnifies and displays the optical image formed on the liquid crystal panel on a screen. In the projection display device, the illuminating device is a illuminating device in which a light flux emitted from a light source lamp is reflected by a reflector in one direction, and emitted light is made uniform by two lens plates. A collimating lens is arranged on the side to collimate the divergent light flux from the lighting device, a microlens array is mounted between the liquid crystal panel and the collimating lens, and each microlens included in the microlens array A projection display device, wherein an image of a light flux emitting portion of the illuminating device is formed on a pixel of the liquid crystal panel.
【請求項2】 前記照明装置が、光源ランプと、前記光
源ランプからの放射光束を一方向に反射するリフレクタ
と、前記リフレクタから反射される光束の中心軸に垂直
に配置された2枚のレンズ板とを備え、前記2枚のレン
ズ板のうち前記リフレクタ側に配置された第1レンズ板
が複数の矩形レンズを緊密に配置した構成であり、前記
第1レンズ板から一定距離離して配置された第2レンズ
板が複数のレンズを緊密に配置した構成であり、前記第
1レンズ板に含まれる前記矩形レンズの配列と前記第2
レンズ板に含まれる前記レンズの配列を同じにし、前記
第1レンズ板全体の縦横比と前記第2レンズ板全体の縦
横比が異なるように構成することにより、前記光束の中
心軸に垂直な矩形の照明対象を均一に照明することを特
徴とする請求項1に記載の投写型表示装置。
2. The illumination device includes a light source lamp, a reflector that reflects a light beam emitted from the light source lamp in one direction, and two lenses that are arranged perpendicularly to a central axis of a light beam reflected from the reflector. And a first lens plate disposed on the reflector side of the two lens plates, in which a plurality of rectangular lenses are closely arranged, and the first lens plate is arranged at a certain distance from the first lens plate. The second lens plate has a configuration in which a plurality of lenses are closely arranged, and the array of the rectangular lenses included in the first lens plate and the second lens plate are arranged.
By arranging the lenses included in the lens plate in the same arrangement and making the aspect ratio of the entire first lens plate different from the aspect ratio of the entire second lens plate, a rectangle perpendicular to the central axis of the light flux can be obtained. The projection display device according to claim 1, wherein the illumination target is uniformly illuminated.
【請求項3】 前記マイクロレンズアレイが、6角形状
のマイクロレンズで構成されることを特徴とする請求項
1または2に記載の投写型表示装置。
3. The projection display device according to claim 1, wherein the microlens array is composed of hexagonal microlenses.
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