JPH05165098A - Projection type display device and optical guide plate - Google Patents

Projection type display device and optical guide plate

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Publication number
JPH05165098A
JPH05165098A JP3350683A JP35068391A JPH05165098A JP H05165098 A JPH05165098 A JP H05165098A JP 3350683 A JP3350683 A JP 3350683A JP 35068391 A JP35068391 A JP 35068391A JP H05165098 A JPH05165098 A JP H05165098A
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JP
Japan
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light
light guide
guide plate
lens
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3350683A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noboru Hagiwara
昇 萩原
Kiyoshi Masuda
清 増田
Tomoyoshi Nomura
知義 野村
Shigenobu Sakai
重信 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP3350683A priority Critical patent/JPH05165098A/en
Publication of JPH05165098A publication Critical patent/JPH05165098A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a projection type display device, in which the characteristics of the collimator part of a light source are improved and with which a large screen displaying with less unevenness in the brightness is achieved. CONSTITUTION:The diffusion light from a light source 1 is collimated by a collimator lens 2, and only parallel beams of light are admitted to pass through by a light guide plate 3, converged by a condenser lens 4, and cast onto a transmissive display body 5, and the light having penetrated is projected by a projection lens 6 onto a screen 7, wherein unevenness in the brightness due to eclipse is avoided by enhancing the parallelism by the light guide plate 3.

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、表示装置の表示画像を
光学系を用いて大型スクリーンに拡大投写する投写型表
示装置と、指向性の強い光導波路等の光ガイドプレート
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type display device for enlarging and projecting a display image of a display device onto a large screen using an optical system, and a light guide plate such as an optical waveguide having a strong directivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の投写型表示装置は図7に
見られるような構成となっている(特開昭62−159
120号公報参照)。図7(a)において、光源51か
ら発散した光は、コリメータレンズ52によりコリメー
トされ、液晶ライトバルブ等の透過型表示体53に光を
照射し、投写レンズ54により拡大投写し、スクリーン
55上に画像を結像させていた。スクリーン55上の輝
度を均一にするには、透過型表示体53を照明する光源
51からの光束が、透過型表示体53上で等照度になる
ように配光され、しかもケラレなく投写レンズ54の入
射瞳に入射することが必要である。一方、光源51には
大きさがあり、光源51をコリメータレンズ52の焦点
に完全に置くことは不可能であり、透過型表示体53を
出た光束は、図中の実線で示したように、AからBの領
域のように、ある広がりを持った分布を示す。したがっ
て、投写レンズ54の入射瞳面の面積をこの分布以上に
大きくしておかないと、スクリーン55上の映像に輝度
ムラができてしまう。このため、通常は図7(b)のよ
うに、コリメータレンズ52と透過型表示体53との間
にコンデンサレンズ56を挿入・設置して集光してい
る。この結果、集光して光の広がる面積は小さくなる
が、光源51の大きさに関係した値以下には縮小できな
い。したがって、輝度ムラを無くすためには、投写レン
ズ54の口径を大きくするか、光源51の点光源化を行
う等の光学的負担を強いられるという問題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection type display device of this type has a structure as shown in FIG. 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 62-159).
120 gazette). In FIG. 7A, the light diverged from the light source 51 is collimated by the collimator lens 52, illuminates the transmissive display body 53 such as a liquid crystal light valve, projects the light by the projection lens 54, and projects it on the screen 55. The image was being formed. In order to make the brightness on the screen 55 uniform, the luminous flux from the light source 51 for illuminating the transmissive display body 53 is distributed so as to have an equal illuminance on the transmissive display body 53, and moreover, the projection lens 54 is not vignetted. It is necessary to enter the entrance pupil of. On the other hand, since the light source 51 has a size, it is impossible to completely place the light source 51 at the focal point of the collimator lens 52, and the light flux emitted from the transmissive display body 53 is as shown by the solid line in the figure. , A to B regions show a distribution with a certain spread. Therefore, unless the area of the entrance pupil plane of the projection lens 54 is made larger than this distribution, the image on the screen 55 will have uneven brightness. Therefore, normally, as shown in FIG. 7B, a condenser lens 56 is inserted and installed between the collimator lens 52 and the transmissive display body 53 to collect light. As a result, the area where the light is condensed and spread is reduced, but it cannot be reduced below a value related to the size of the light source 51. Therefore, in order to eliminate the uneven brightness, there is a problem that the optical load such as increasing the aperture of the projection lens 54 or changing the light source 51 to a point light source is imposed.

【0003】また、後述するように、本発明は光ガイド
プレートを用いるものであるが、従来、この種のライト
ガイドは光透過部の端面の反射を利用して、遠方まで光
を伝搬させていた。図8は特開昭60−203919号
公報や特開昭60−211430号公報に見られるライ
トガイド33の例である。図8(a)において、ライト
ガイド33はアクリル,ガラス等の透過率の高い固体か
らなる光透過部31と、その周囲をアルミ,金,銀等の
金属または酸化チタン等の白色顔料を含んだアクリル樹
脂を覆っている反射率の高い反射膜32とから構成され
ている。図8(b)もライトガイド33の例であり、内
部を空洞とするアクリル等の樹脂成形品からなる筒状の
固体34の内面に、例えばアルミ等の反射率の高い金属
からなる反射膜35を設けたものである。また、このラ
イトガイド33は高透過率の固体の外面に反射率の高い
反射膜35を設けた構成としてもよい。
Further, as will be described later, the present invention uses a light guide plate. Conventionally, this type of light guide utilizes the reflection of the end face of the light transmitting portion to propagate light to a distant place. It was FIG. 8 shows an example of the light guide 33 found in JP-A-60-203919 and JP-A-60-212430. In FIG. 8 (a), the light guide 33 includes a light-transmitting portion 31 made of a solid having a high transmittance such as acrylic and glass, and a metal such as aluminum, gold and silver or a white pigment such as titanium oxide around the light transmitting portion 31. The reflective film 32 has a high reflectance and covers the acrylic resin. FIG. 8B is also an example of the light guide 33, and a reflective film 35 made of a metal having a high reflectance such as aluminum is formed on the inner surface of a cylindrical solid 34 made of a resin molded product such as acrylic having a hollow inside. Is provided. The light guide 33 may have a structure in which a reflective film 35 having a high reflectance is provided on the outer surface of a solid having a high transmittance.

【0004】図9はライトガイドとして光ファイバの構
造を示す(オーム社、島田禎くに編「光通信技術読本」
他)。光ファイバ61はコア62,クラッド63と呼ば
れる同心円状の二重構造から構成されていて、光ファイ
バ61の中心部のコア62を光は主として通過する。そ
のまわりをクラッド63が囲んだ形になっている。コア
62の屈折率n0 はクラッド63の屈折率nC よりも僅
かに大きくなっている。このため、光ファイバ61の端
面に光を照射すると、伝搬角度が臨界角θC より小さい
光は、コア62,クラッド63の境界で全反射を繰り返
しながら光ファイバ61内を伝搬していく。ここで、開
口数NAは、光ファイバ61が外からの入射光に対して
受け入れることのできる最大受光角の正弦を意味する。 NA=n0 ・ sinθC =SQRT(n0 2−nC 2
FIG. 9 shows the structure of an optical fiber as a light guide (edited by Ohmsha, S. Shimada, "Optical Communication Technology Reader").
other). The optical fiber 61 has a concentric double structure called a core 62 and a clad 63, and light mainly passes through the core 62 at the center of the optical fiber 61. The clad 63 surrounds it. The refractive index n 0 of the core 62 is slightly larger than the refractive index n C of the clad 63. Therefore, when the end face of the optical fiber 61 is irradiated with light, light having a propagation angle smaller than the critical angle θ C propagates in the optical fiber 61 while repeating total reflection at the boundary between the core 62 and the clad 63. Here, the numerical aperture NA means the sine of the maximum light receiving angle that the optical fiber 61 can receive with respect to incident light from the outside. NA = n 0 · sin θ C = SQRT (n 0 2 −n C 2 )

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のラ
イトガイド33(光ファイバ61)では反射により光を
伝搬しているため、受光された光はその光学特性に従
い、基本的にはそれほど強い指向性を示さず、あらゆる
方向の光を伝搬する。このため、指向性の強いライトガ
イド33の実現が困難であった。
As described above, since the conventional light guide 33 (optical fiber 61) propagates light by reflection, the received light follows its optical characteristics and is basically so strong. It does not show directivity and propagates light in all directions. Therefore, it is difficult to realize the light guide 33 having a strong directivity.

【0006】本発明の第1の目的は、光源のコリメータ
部の特性を改善し、輝度ムラの少ない大画面表示を可能
とする投写型表示装置を安価に実現する手段を提供する
ことにある。
A first object of the present invention is to provide a means for improving the characteristics of the collimator portion of the light source and realizing a projection type display device capable of displaying a large screen with less uneven brightness at low cost.

【0007】本発明の第2の目的は、指向性の強い光、
具体的には平行光線を実現するための光ガイドプレート
を実現することにある。このため、散乱光または準平行
光から平行成分以外の光を吸収するか反射率を小さくし
て減衰させる構成としたものである。
A second object of the present invention is to provide light with a strong directivity,
Specifically, it is to realize a light guide plate for realizing parallel rays. Therefore, the configuration is such that light other than the parallel component from the scattered light or the quasi-parallel light is absorbed or the reflectance is reduced and attenuated.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる投写型表
示装置は、光源とコリメータとコンデンサレンズと光透
過形表示体と投写レンズとからなる投写型表示装置にお
いて、コリメータとコデンサレンズの間に光軸に対して
平行光だけを通す光ガイドを挿入・配置したものであ
る。
A projection type display device according to the present invention is a projection type display device comprising a light source, a collimator, a condenser lens, a light transmission type display member and a projection lens. A light guide that allows only parallel light to pass through the axis is inserted and arranged.

【0009】また、本発明にかかる光ガイドプレート
は、直線状の光透過部と、この光透過部の光軸と垂直方
向の周囲に光吸収構造または低反射率構造部または光吸
収構造、かつ低反射率構造部とする被覆を設けて光ガイ
ド素子を構成し、複数の光ガイド素子を、光ガイド素子
の方向が全て平行になるように積層したものである。
The light guide plate according to the present invention has a linear light transmitting portion, a light absorbing structure or a low reflectance structure portion or a light absorbing structure around the light transmitting portion in a direction perpendicular to the optical axis, and A light guide element is formed by providing a coating as a low reflectance structure portion, and a plurality of light guide elements are laminated so that the directions of the light guide elements are all parallel.

【0010】[0010]

【作用】本発明にかかる投写型表示装置は、コリメータ
レンズを通った光は光ガイドプレートにより平行光だけ
となって、コンデンサレンズで集光されるため、ケラレ
による輝度ムラがなくなる。また、本発明にかかる光ガ
イドプレートは、光軸と平行な光のみ通すので、コンデ
ンサレンズに入る光の平行度が向上する。
In the projection type display device according to the present invention, the light passing through the collimator lens becomes only parallel light by the light guide plate and is condensed by the condenser lens, so that there is no uneven brightness due to vignetting. Further, since the light guide plate according to the present invention allows only the light parallel to the optical axis to pass through, the parallelism of the light entering the condenser lens is improved.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明にかかる投写型表示装置の一実
施例である。図1において、1はメタルハライドランプ
等の光源である。2は前記光源1からの発散光をコリメ
ートするコリメータレンズである。3は前記コリメータ
レンズ2からの出力光の内、平行成分だけを通す光ガイ
ドプレートである。4は平行光を集光するためのコンデ
ンサレンズである。5は液晶ライトバルブ等の透過型表
示体である。6は前記透過型表示体5の表示を拡大表示
するための投写レンズである。7は投写映像を結像させ
るためのスクリーンである。このように構成された本発
明の投写型表示装置において、光源1から発散した光
は、コリメータレンズ2により平行光に変換され、さら
に光ガイドプレート3を通過させることにより平行度特
性が改善されて集光用のコンデンサレンズ4に入力され
る。コンデンサレンズ4により集光される光束は、途中
で液晶ライトバルブ等の透過型表示体5により変調され
て投写レンズ6に入力され、スクリーン7上に拡大投写
される。光源1からの光は平行度の高い状態でコンデン
サレンズ4に入力されるため、光束の分布は小さい領域
(AからBの網目の領域)に集光される。従って、投写
レンズ6の入射瞳の大きさをこの集光領域以上とするこ
とにより、ケラレによる輝度ムラは回避できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the projection type display device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a light source such as a metal halide lamp. A collimator lens 2 collimates the divergent light from the light source 1. Reference numeral 3 is an optical guide plate that allows only parallel components of the output light from the collimator lens 2 to pass therethrough. Reference numeral 4 is a condenser lens for collecting parallel light. Reference numeral 5 is a transmissive display such as a liquid crystal light valve. Reference numeral 6 is a projection lens for enlarging the display of the transmissive display body 5. Reference numeral 7 is a screen for forming a projected image. In the projection display device of the present invention configured as described above, the light diverged from the light source 1 is converted into parallel light by the collimator lens 2 and further passed through the light guide plate 3 to improve the parallelism characteristic. It is input to the condenser lens 4 for condensing. The light flux condensed by the condenser lens 4 is modulated by the transmissive display body 5 such as a liquid crystal light valve on the way, is input to the projection lens 6, and is enlarged and projected on the screen 7. The light from the light source 1 is input to the condenser lens 4 with a high degree of parallelism, so that it is condensed in a region where the distribution of the light flux is small (a region of A to B meshes). Therefore, by setting the size of the entrance pupil of the projection lens 6 to be equal to or larger than this condensing area, uneven brightness due to vignetting can be avoided.

【0012】図2は本発明の他の実施例であり、光源1
の光を三原色(赤,緑,青)に分離し、その各々を透過
型表示体5で変調した後、再び合成することによりカラ
ー表示を実現したものである。図2において、1はメタ
ルハライドランプ等の光源である。41 〜43 はコンデ
ンサレンズであり、三原色の各々に対応させて設置して
ある。3は光軸に対して平行光だけを通す光ガイドプレ
ートである。51 〜53 は光を変調するための透過型表
示体である。6は投写レンズであり、7は投写画像を結
像させるためのスクリーンである。81 〜84 は色分解
または合成するためのダイクロイックミラーである。9
は光路変更用の全反射ミラーである。10は赤外線や紫
外線等、不要な光成分の通過を阻止するためのフィルタ
である。11は点光源から可視領域光の平行光を作るた
めの放物体ミラー等からなる反射鏡である。12は平行
光源ユニットであり、光源1と反射鏡11と光フィルタ
10および光ガイドプレート3よりなる。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, which is a light source 1
Is separated into three primary colors (red, green, and blue), each of which is modulated by the transmissive display 5 and then combined again to realize color display. In FIG. 2, reference numeral 1 is a light source such as a metal halide lamp. Reference numerals 4 1 to 4 3 are condenser lenses, which are installed corresponding to each of the three primary colors. Reference numeral 3 is a light guide plate that allows only parallel light to pass through the optical axis. Reference numerals 5 1 to 5 3 are transmissive display bodies for modulating light. 6 is a projection lens, and 7 is a screen for forming a projected image. 8 1-8 4 is a dichroic mirror for color separation or synthesis. 9
Is a total reflection mirror for changing the optical path. Reference numeral 10 is a filter for blocking passage of unnecessary light components such as infrared rays and ultraviolet rays. Reference numeral 11 is a reflecting mirror formed of a parametric mirror or the like for producing parallel light in the visible region from a point light source. A parallel light source unit 12 includes a light source 1, a reflecting mirror 11, an optical filter 10 and an optical guide plate 3.

【0013】このように構成された投写型表示装置の動
作概要について説明する。光源1は放物体ミラーからな
る反射鏡11の焦点に設置されるため、光源1より発せ
られた光は、一部は発散光とし、一部は反射鏡11によ
り反射されて平行光となり、赤外線・紫外線等をカット
するフィルタ10により不要な波長帯域の光はカットさ
れる。さらに、光ガイドプレート3を通過させることに
より光軸に対して平行度の高い平行光線のみが、平行光
源ユニット12より出力される。平行光源ユニット12
から出た光は最初に色分解され、透過型表示体5で変調
された後色合成されて投写レンズ6に入り、スクリーン
7上に結像して表示する。具体的には、光源1からの光
は青色を反射するダイクロイックミラー81 により青色
の光が全反射ミラー91 を通り、さらに、集光用のコン
デンサレンズ41 を通じて透過型表示体51 に供給され
所定の光変調を受け、青色成分画像Bを出力する。青色
反射のダイクロイックミラー81 を通過した光は、緑色
を反射するダイクロイックミラー82 で緑色だけが反射
されて、集光用のコンデンサレンズ42 を通じて透過型
表示体52 に供給され、所定の光変調を受け、緑色成分
画像Gを出力する。緑色を反射するダイクロイックミラ
ー82 を通過した光は結果的に赤色となり、集光用のコ
ンデンサレンズ43 を通じて透過型表示体53 に供給さ
れ所定の光変調を受け、赤色成分画像Rを出力する。ダ
イクロイックミラー83 は青色透過で緑色反射特性を有
しており、青色成分画像Bと緑色成分画像Gを合成し、
ダイクロイックミラー84 を通過して投写レンズ6に入
力される。赤色成分画像は全反射ミラー92 により反射
され、赤色反射のダイクロイックミラー84 で反射され
投写レンズ6に入射される。この結果、三原色に分解さ
れた光は、ダイクロイックミラー84 で再び合成されて
スクリーン7上にカラー画像を表示することになる。以
上が本発明の投写型表示装置の動作概要であるが、光ガ
イドプレート3を挿入して平行度を改善しているため、
コンデンサレンズ4により十分に集光することができ
る。
An outline of the operation of the projection type display device configured as above will be described. Since the light source 1 is installed at the focal point of the reflecting mirror 11 composed of a parabolic object mirror, part of the light emitted from the light source 1 is divergent light, and part of the light is reflected by the reflecting mirror 11 to become parallel light, and infrared rays are emitted. The light in the unnecessary wavelength band is cut by the filter 10 that cuts ultraviolet rays and the like. Further, by passing through the light guide plate 3, only parallel rays having a high degree of parallelism with respect to the optical axis are output from the parallel light source unit 12. Parallel light source unit 12
The light emitted from the device is first color-separated, modulated by the transmissive display body 5, and then color-synthesized, and then enters the projection lens 6 to form an image on the screen 7 for display. Specifically, the light from the light source 1 passes through the total reflection mirror 9 1 by the dichroic mirror 8 1 that reflects blue light, and further passes through the condenser lens 4 1 for condensing to the transmissive display body 5 1 . The supplied blue light is subjected to predetermined light modulation, and a blue component image B is output. The light passing through the blue-reflecting dichroic mirror 8 1 is reflected only on the green by the dichroic mirror 8 2 which reflects green, and is supplied to the transmissive display body 5 2 through the condenser lens 4 2 for condensing. It receives light modulation and outputs a green component image G. The light that has passed through the dichroic mirror 8 2 that reflects the green color becomes red as a result, is supplied to the transmissive display body 5 3 through the condenser lens 4 3 for condensing, undergoes predetermined light modulation, and outputs the red component image R. To do. The dichroic mirror 8 3 has blue transmission and green reflection characteristics, and combines the blue component image B and the green component image G,
It is input to the projection lens 6 passes through the dichroic mirror 8 4. The red component image is reflected by the total reflection mirror 9 2 , reflected by the red reflection dichroic mirror 8 4 and incident on the projection lens 6. As a result, the lights separated into the three primary colors are combined again by the dichroic mirror 8 4 to display a color image on the screen 7. The above is the outline of the operation of the projection display apparatus of the present invention. Since the light guide plate 3 is inserted to improve the parallelism,
The condenser lens 4 can sufficiently collect the light.

【0014】図3は本発明で使用する光ガイドプレート
の一実施例であり、図3(a)は光ガイドプレートの外
観概要を示し、図3(b)は光ガイドプレートを構成す
る光ガイド素子を示す。図3(c),(d)は光ガイド
素子の詳細例を示した正断面図および図3(c)のP1
−P2 による縦断面図である。図3(a)において、2
3は光を透過させる光ガイド素子である。24はこの光
ガイド素子23を光軸に平行に束ねて構成した光ガイド
プレートであり、その厚さがLで示されている。図3
(b)は光ガイド素子23の外観であり、21は光透過
部で、光を透過させる領域を示し、ガラスやアクリル等
の光を通す樹脂等で構成するか、物理的には何もない空
洞状態で構成する。22は光を吸収するための吸収体層
であり、図3(c)にその横断面図を、図3(d)に縦
断面図を示す。次に、このような構成となっている光ガ
イドプレート24の特性について説明する。
FIG. 3 shows an embodiment of the light guide plate used in the present invention. FIG. 3 (a) shows an outline of the appearance of the light guide plate, and FIG. 3 (b) shows the light guide forming the light guide plate. The element is shown. 3 (c) and 3 (d) are front sectional views showing detailed examples of the light guide element and P 1 of FIG. 3 (c).
FIG. 6 is a vertical sectional view taken along line P 2 . In FIG. 3A, 2
Reference numeral 3 is a light guide element that transmits light. Reference numeral 24 is an optical guide plate constituted by bundling the optical guide elements 23 in parallel with the optical axis, and the thickness thereof is indicated by L. Figure 3
(B) is an external appearance of the light guide element 23, and 21 is a light transmitting portion, which is a region for transmitting light, and is formed of a resin such as glass or acrylic that transmits light, or there is no physical It is configured in a hollow state. Reference numeral 22 denotes an absorber layer for absorbing light, a horizontal sectional view of which is shown in FIG. 3 (c) and a vertical sectional view thereof is shown in FIG. 3 (d). Next, the characteristics of the light guide plate 24 having such a configuration will be described.

【0015】図3(d)において、光ガイド素子23の
光透過部21の光軸(X−Y)に平行に入ってきた光P
は、光ガイド素子23周囲の吸収体層22に影響を受け
ることなく直進する。光軸に対して角度を有した光Qの
内、A点から入ってきた光(光軸との入射角θ1 )は、
まずB点で光透過部21に入り、光透過部21の屈折率
により屈折して(屈折角はθ2 )B→Cに進む。C点は
光透過部21と吸収体層22と接点であり、入射角θ3
で吸収体層22に入った光は、吸収体層22の屈折率に
従い屈折角θ4 でC→Dの方向に進む過程で吸収され、
減衰して実質的に消滅する。また、C点では反射率は小
さくなるように設定されているが、原理的には反射率に
従い大幅に減衰して、反射角θ5 でC→Eに進む。E点
ではC点と同様にして、入射角θ6 で入射した光は屈折
角θ7 でE→Fと吸収体層22中を進んで吸収されて消
滅するとともに、その一部は反射角θ8 でE→Gと進
む。このような反射,屈折を光ガイド素子23の長さL
の間繰り返すことにより、光軸に対して角度を有した光
は最終的には減衰して、実質的に消滅する。すなわち、
光ガイド素子23を通過できるのは光軸と平行な光だけ
である。光透過部21の径DA とするとL/DA を大き
くすることにより、平行度の改善が計れる。図3(a)
はこのような光ガイド素子23を、その光軸方向に多数
束ねて構成するため、IN側に準平行光または種々な方
向の光が入ってきても出力側には平行光しか出力されな
い。
In FIG. 3D, the light P entering in parallel to the optical axis (X-Y) of the light transmitting portion 21 of the light guide element 23.
Goes straight without being affected by the absorber layer 22 around the light guide element 23. Of the light Q having an angle with respect to the optical axis, the light entering from point A (incident angle θ 1 with the optical axis) is
First, it enters the light transmitting portion 21 at point B, is refracted by the refractive index of the light transmitting portion 21 (refraction angle is θ 2 ), and proceeds from B to C. Point C is a contact point between the light transmitting portion 21 and the absorber layer 22, and the incident angle θ 3
The light entering the absorber layer 22 at is absorbed in the process of proceeding in the direction of C → D at the refraction angle θ 4 according to the refractive index of the absorber layer 22,
Attenuates and virtually disappears. Further, although the reflectance is set to be small at the point C, in principle, the reflectance is largely attenuated according to the reflectance, and the C-E proceeds at the reflection angle θ 5 . At point E, similarly to point C, the light incident at the incident angle θ 6 travels through E → F and the absorber layer 22 at the refraction angle θ 7 and is absorbed and disappeared. Go to E → G at 8 . Such reflection and refraction are performed by the length L of the light guide element 23.
By repeating the above, the light having an angle with respect to the optical axis is finally attenuated and substantially disappears. That is,
Only light parallel to the optical axis can pass through the light guide element 23. The parallelism can be improved by increasing L / D A when the diameter of the light transmitting portion 21 is D A. Figure 3 (a)
Since a large number of such light guide elements 23 are bundled in the optical axis direction, even if quasi-parallel light or light in various directions enters the IN side, only parallel light is output to the output side.

【0016】図4は本発明の光ガイドプレートの他の実
施例であり、図4(a)は正断面図、図4(b)はP1
−P2 による縦断面図で、光ガイドプレートを構成する
光ガイド素子23の構造を示す。図4(a),(b)
で、26は光透過部21と吸収体層22との界面であ
り、砂摺り面とし、その上に墨等つや消しの低反射率の
黒色の塗料を塗って構成する。塗料の屈折率は光透過部
21の屈折率よりも大きい方が特性的にはよい。このよ
うな構成により平行成分以外の光は吸収され、平行光線
だけが出力される。なお、吸収体層22としては、ガラ
ス中に青〜赤の特定の光を吸収する微粒子を混入するこ
とで形成できる。また、図4のように、吸収体層22に
よる光吸収構造と、界面26につや消しの黒色の塗料を
塗った低反射率構造の両方を施したが、これらはどちら
か一方でもよいことは明らかである。
FIG. 4 shows another embodiment of the light guide plate of the present invention. FIG. 4 (a) is a front sectional view and FIG. 4 (b) is P 1
A vertical cross-sectional view taken along line -P 2 shows the structure of a light guide element 23 that constitutes a light guide plate. 4 (a), (b)
Reference numeral 26 denotes an interface between the light transmitting portion 21 and the absorber layer 22, which is a sanded surface, and is formed by applying black paint such as black ink with a matte low reflectance. It is characteristically preferable that the refractive index of the paint is larger than that of the light transmitting portion 21. With such a configuration, light other than the parallel components is absorbed and only parallel rays are output. The absorber layer 22 can be formed by mixing fine particles that absorb specific light of blue to red into glass. Further, as shown in FIG. 4, both the light absorption structure by the absorber layer 22 and the low reflectance structure in which the matte black paint is applied to the interface 26 are provided, but it is clear that either one may be used. Is.

【0017】図5は本発明の光ガイドプレート24のさ
らに他の実施例であり、図5(a)は光ガイドプレート
24の一部を示す斜視図、図5(b)は光ガイドプレー
ト24を構成する光ガイド素子23の構造を示す斜視図
である。断面形状が稠密実装に都合が良い正六角形で空
洞なハニカム構造を用いていることが特徴で、機能は図
3の実施例の場合と同じである。また、空洞壁面を図4
と同様に砂摺りして、無反射塗料を塗った構成をとるこ
とも考えられる。
FIG. 5 shows still another embodiment of the light guide plate 24 of the present invention. FIG. 5 (a) is a perspective view showing a part of the light guide plate 24, and FIG. 5 (b) is a light guide plate 24. It is a perspective view which shows the structure of the light guide element 23 which comprises. A feature is that a honeycomb structure having a regular hexagonal shape and a hollow cross-sectional shape which is convenient for dense mounting is used, and the function is the same as that of the embodiment of FIG. Moreover, the cavity wall is shown in FIG.
It is also conceivable to sand sand and apply a non-reflective paint.

【0018】図6は本発明の光ガイドプレート24のさ
らに他の実施例であり、図6(a)は光ガイドプレート
24の一部を示す斜視図、図6(b)は光ガイドプレー
ト24を構成する光ガイド素子23の構造を示す。光透
過部21にガラスやアクリル等の光透過性の固体を用い
たことが特徴であり、機能は図3の実施例の場合と同じ
である。本構成では、光透過部21に光ファイバを用い
た構成が考えられ、光ガイド素子23の光透過部21の
径DA と長さLとのL/DA を容易に大きくすることが
可能で、品質の良い平行度光を得易い。
FIG. 6 shows still another embodiment of the light guide plate 24 of the present invention. FIG. 6 (a) is a perspective view showing a part of the light guide plate 24, and FIG. 6 (b) is a light guide plate 24. The structure of the light guide element 23 that constitutes the above is shown. The light transmitting portion 21 is characterized by using a light transmitting solid such as glass or acrylic, and the function is the same as in the case of the embodiment of FIG. In this configuration, a configuration in which an optical fiber is used for the light transmitting portion 21 is conceivable, and L / D A between the diameter D A and the length L of the light transmitting portion 21 of the light guide element 23 can be easily increased. It is easy to obtain high quality parallel light.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明にかかる投写型表示装置は、コリ
メータレンズとコンデンサレンズとの間の光軸に対して
平行光だけを通す光ガイドプレートを挿入・配置したの
で、光源の平行度が改善されるため、コンデンサレンズ
による集光が十分に行える。この結果、輝度ムラの少な
い映像を実現するための投写レンズ口径を小さくするこ
とが可能となり、投写レンズの小型化や低廉化が達成で
きる。さらに、光源光学系の簡略化やランプ寿命の拡大
等により、装置の小型化や高信頼化が達成できる。
In the projection type display device according to the present invention, the light guide plate for passing only parallel light with respect to the optical axis between the collimator lens and the condenser lens is inserted and arranged, so that the parallelism of the light source is improved. Therefore, the condenser lens can sufficiently collect light. As a result, it is possible to reduce the diameter of the projection lens for realizing an image with less unevenness in brightness, and it is possible to reduce the size and cost of the projection lens. Furthermore, the simplification of the light source optical system, the extension of the lamp life, and the like can achieve downsizing and high reliability of the device.

【0020】また、本発明にかかる光ガイドプレート
は、直線状の光透過部と、この光透過部の垂直方向の周
囲に光吸収構造部または低反射率構造部または光吸収構
造、かつ低反射率構造部とする被覆を設けて光ガイド素
子を構成し、複数の光ガイド素子を各光ガイド素子の方
向が全て平行になるように積層したので、平行光源の出
力側に垂直に挿入するだけで良質な平行光線が得られる
ため、光学系をシンプルで小型にしかも安価に提供でき
るという利点がある。
The light guide plate according to the present invention has a linear light transmitting portion, and a light absorbing structure or a low reflectance structure or a light absorbing structure and a low reflection around the light transmitting portion in the vertical direction. Since a light guide element is configured by providing a coating as a rate structure portion, and a plurality of light guide elements are laminated so that all the directions of the light guide elements are parallel to each other, it is only necessary to insert the light guide element vertically to the output side of the parallel light source. Since a high-quality parallel light beam can be obtained, there is an advantage that the optical system can be provided in a simple, small size and at low cost.

【0021】応用範囲としては、分光計等の測定器や、
汎用なコリメータ用光学部品、平行光源を必要とする各
種プロジェクタ等が考えられる。また、本発明の光ガイ
ドプレートは、光源中に挿入するだけで機能し、汎用的
な素子として種々の領域での応用が考えられ、簡易に良
質な平行光が得られる部品として本発明の波及効果は大
きい。
The scope of application includes measuring instruments such as spectrometers,
A general-purpose collimator optical component, various projectors that require a parallel light source, and the like are considered. Further, the light guide plate of the present invention functions only by being inserted into the light source, and is considered to be applied in various areas as a general-purpose element, and the influence of the present invention as a component that can easily obtain high-quality parallel light. The effect is great.

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

【図1】本発明にかかる投写型表示装置の一実施例の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a projection display device according to the present invention.

【図2】本発明にかかる投写型表示装置の他の実施例の
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the projection display device according to the present invention.

【図3】本発明にかかる光ガイドプレートの一実施例の
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an embodiment of a light guide plate according to the present invention.

【図4】本発明にかかる光ガイドプレートの他の実施例
の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of another embodiment of the light guide plate according to the present invention.

【図5】本発明にかかる光ガイドプレートのさらに他の
実施例の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view of still another embodiment of the light guide plate according to the present invention.

【図6】本発明にかかる光ガイドプレートのさらに他の
実施例の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view of still another embodiment of the light guide plate according to the present invention.

【図7】従来技術における投写型表示装置の原理説明図
である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of a projection display device in the related art.

【図8】従来のライトガイドを示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing a conventional light guide.

【図9】従来のライトガイドを示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conventional light guide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 コリメータレンズ 3 光ガイドプレート 4 コンデンサレンズ 5 透過型表示体 6 投写レンズ 7 スクリーン 8 ダイクロイックミラー 9 全反射ミラー 10 フィルタ 11 反射鏡 12 平行光源ユニット 21 光透過部 22 吸収体層 23 光ガイド素子 24 光ガイドプレート 26 光透過部と吸収体層の界面(砂摺り面) 1 Light Source 2 Collimator Lens 3 Light Guide Plate 4 Condenser Lens 5 Transmission Type Display 6 Projection Lens 7 Screen 8 Dichroic Mirror 9 Total Reflection Mirror 10 Filter 11 Reflector 12 Parallel Light Source Unit 21 Light Transmission Part 22 Absorber Layer 23 Light Guide Element 24 Light guide plate 26 Interface between light transmitting part and absorber layer (sanded surface)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 重信 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigenobu Sakai 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、この光源からの光をコリメート
するコリメータレンズと、このコリメータレンズからの
光を集光するコンデンサレンズと、このコンデンサレン
ズからの光を受ける透過形表示体と、この透過形表示体
を通った光をスクリーンに投写する投写レンズとからな
る投写型表示装置において、前記コリメータレンズとコ
ンデンサレンズとの間に光軸に対して平行光だけを通す
光ガイドプレートを挿入・配置したことを特徴とする投
写型表示装置。
1. A light source, a collimator lens for collimating the light from the light source, a condenser lens for condensing the light from the collimator lens, a transmissive display member for receiving the light from the condenser lens, and the transmission. In a projection display device comprising a projection lens for projecting light that has passed through a shape display body onto a screen, an optical guide plate that allows only parallel light to pass through the optical axis is inserted and arranged between the collimator lens and the condenser lens. A projection display device characterized by the above.
【請求項2】 直線状の光透過部と、この光透過部の光
軸と垂直方向の周囲に光吸収構造部または低反射率構造
部または光吸収構造で、かつ低反射率構造部とする被覆
を設けて光ガイド素子を構成し、複数の前記光ガイド素
子を各光ガイド素子の方向が全て平行になるように積層
したことを特徴とする光ガイドプレート。
2. A linear light-transmitting portion, and a light-absorbing structure portion or a low-reflectance structure portion or a light-absorbing structure and a low-reflectance structure portion around the light-transmitting portion in a direction perpendicular to the optical axis. A light guide plate, characterized in that a light guide element is formed by providing a coating, and a plurality of the light guide elements are laminated so that all directions of the light guide elements are parallel.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005524872A (en) * 2002-05-09 2005-08-18 スクリーン テクノロジー リミテッド display
JPWO2008111275A1 (en) * 2007-03-09 2010-06-24 三菱電機株式会社 Illumination device and image projection device
JP2021009156A (en) * 2020-10-05 2021-01-28 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co.,Ltd Movable body and sensor unit

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