JPH06202094A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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Publication number
JPH06202094A
JPH06202094A JP4348869A JP34886992A JPH06202094A JP H06202094 A JPH06202094 A JP H06202094A JP 4348869 A JP4348869 A JP 4348869A JP 34886992 A JP34886992 A JP 34886992A JP H06202094 A JPH06202094 A JP H06202094A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lens group
projection
light source
liquid crystal
Prior art date
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Pending
Application number
JP4348869A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadaaki Nakayama
唯哲 中山
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH06202094A publication Critical patent/JPH06202094A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize the video display which is brighter and higher in grade than heretofore by using a projection lens of a short back focus in a projection optical system for which an integrator illumination system is used. CONSTITUTION:The luminous flux radiated from a light source lamp 101 is reflected by a reflection mirror 102 and is separated by a dichroic mirror 103 into two luminous fluxes. A liquid crystal panel 114 is illuminated by these separated luminous fluxes by the integrator consisting of first lens groups 104, 105 and second lens groups 108, 109 in the respective optical paths. The luminous fluxes modulated by the liquid crystal panel 114 are synthesized by a cube prism 115 and video is projected and displayed by the projection lens 116.

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、光束変調を行なう液晶
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 a structure of a projection type display device for enlarging and displaying an image of a liquid crystal panel for performing light flux modulation on a screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶パネルの映像を投写表示する液晶プ
ロジェクターの課題は、光源光の高効率利用である。現
在実用化されている液晶プロジェクターにおける総合効
率は約1lm/Wしかなく、明るさを確保するために消
費電力を大きくしている。
2. Description of the Related Art A problem of a liquid crystal projector for projecting and displaying an image on a liquid crystal panel is to use light from a light source with high efficiency. The liquid crystal projector currently in practical use has a total efficiency of only about 1 lm / W, and consumes a large amount of power in order to secure brightness.

【0003】効率を改善する一つの手段として、例えば
CONFERENCE RECORD OF THE
1991 INTERNATIONAL DISPLA
YCONFERENCE 151〜154頁に示される
ようなインテグレータの使用が考えられる。この構成
は、特開平3−111806号公報にその内容が詳しく
述べられている。
As one means for improving efficiency, for example, CONFERENCE RECORD OF THE
1991 INTERNATIONAL DISPLA
Use of an integrator such as that shown on YCONFERENCE 151-154 is contemplated. The details of this structure are described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-111806.

【0004】このインテグレータは、原理的には露光機
に使用されているものと同じで、光源からの平行光束
を、複数の矩形レンズによって分割し、各矩形レンズの
像を各矩形レンズに一対一で対応するリレーレンズで液
晶パネルに重畳結像させるというものである。この方法
では、光源光束が液晶パネルと相似形で切り出されて、
切り出された光束は液晶パネルにもれなく照射されるた
め照明効率が向上し、前記のCONFERENCE R
ECORDでは、約3割の効率改善が報告されている。
また、各切り出し光束が重ね合わされるため、スクリー
ン上での照度むらや色むらも大幅に改善される。
This integrator is, in principle, the same as that used in an exposure machine, in which a parallel light flux from a light source is divided by a plurality of rectangular lenses, and an image of each rectangular lens is one-to-one mapped to each rectangular lens. It is to superimpose an image on the liquid crystal panel with a corresponding relay lens. In this method, the light source luminous flux is cut out in a similar shape to the liquid crystal panel,
Since the cut-out luminous flux irradiates the liquid crystal panel without exception, the illumination efficiency is improved, and the above-mentioned CONFERENCE R
ECORD reports about 30% improvement in efficiency.
Further, since the cut-out light fluxes are superposed on each other, unevenness in illuminance and unevenness in color on the screen are significantly reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、インテグレ
ータの使用は、前記公開特許公報にも記述されているよ
うに、「投写レンズ系の開口数が大きくなりすぎるので
実際には左程好適なものではない」。つまり、見かけの
光源が大きくなって光束の平行性が劣化するため、液晶
パネルに入射した光束すべてを投写利用するには、かな
り大きい投写レンズを必要とすることになる。
However, the use of the integrator is, as described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication, "the numerical aperture of the projection lens system becomes too large, so that the leftmost one is not suitable in practice. Absent". That is, since the apparent light source becomes large and the parallelism of the luminous flux deteriorates, a considerably large projection lens is required to project and use all the luminous flux incident on the liquid crystal panel.

【0006】液晶パネルが偏光光を変調する方式である
場合、通常は偏光フィルムを用いることで、光源光の半
分以上は捨ててしまわれるが、EURODISPLAY
’90 PROCEEDINGS 64〜67頁に示
されるように、偏光ビームスプリッターと1/2波長板
で構成される偏光変換素子を用いることによって、全光
源光を利用する方法がある。この偏光変換素子と上記イ
ンテグレータの併用は当然可能であるが、実際はインテ
グレータの大きさが2倍になるため、開口数がさらに大
きい投写レンズが必要となって余り好ましい方法ではな
い。
When the liquid crystal panel is a system for modulating polarized light, a polarizing film is usually used to discard more than half of the light from the light source.
There is a method of using all the light from a light source by using a polarization conversion element composed of a polarization beam splitter and a ½ wavelength plate, as shown in '90 PROCESSEDINGS pages 64-67. It is of course possible to use this polarization conversion element and the integrator together, but in reality, the size of the integrator is doubled, so that a projection lens having a larger numerical aperture is required, which is not a very preferable method.

【0007】液晶パネルが、各画素にスイッチング素子
を備えるアクティブマトリックスパネルである場合、パ
ネルの実効開口率を向上させる方法として、SID 9
2DIGEST 269〜272頁に示されるように、
液晶パネルの光束入射側にマイクロレンズアレイを搭載
する方法が報告されている。マイクロレンズアレイを用
いる方法は、入射光束の平行性が良ければ、光束利用効
率を最大で2倍程度に高められるので非常に有効な方法
である。ところが、上述したインテグレータを用いる方
法では、照明光束の平行性が非常に悪くなっているため
マイクロレンズを使用しても効果はほとんど現れない。
When the liquid crystal panel is an active matrix panel having a switching element in each pixel, SID 9 is a method for improving the effective aperture ratio of the panel.
2DIGEST, as shown on pages 269-272,
A method of mounting a microlens array on the light-incident side of a liquid crystal panel has been reported. The method using the microlens array is a very effective method because if the parallelism of the incident light beam is good, the light beam utilization efficiency can be increased up to about double. However, in the method using the integrator described above, since the parallelism of the illumination light flux is extremely poor, the use of the microlens has almost no effect.

【0008】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
を用いた投写光学系において、大きな投写レンズを必要
とせずに高品位で明るい表示を可能にすることである。
また、さらに光学要素を付加することによって、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 of the present invention is to achieve a high-quality and bright display in a projection optical system using an integrator without requiring a large projection lens. Is to
Another object of the present invention is to provide a projection display device which is brighter and has high light utilization efficiency by further adding an optical element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による投写型表示
装置は、照明装置と、該照明装置からの光束を3原色光
に分離する色光分離手段と、各原色光を変調して画像情
報を含ませる変調手段と、各変調光を合成する色光合成
手段と、合成光束をスクリーン上に投写表示する投写光
学系とを含んで構成され、前記照明装置から前記変調手
段までの光路中に、複数のレンズを用いて複数の2次的
光源を形成し、さらに同数のレンズを前記2次的光源の
できる位置に配置して前記変調手段を照射する照明光学
系を、複数搭載していることを特徴とする。
A projection display device according to the present invention includes an illuminating device, color light separating means for separating a light flux from the illuminating device into three primary color lights, and image data is obtained by modulating each primary color light. A plurality of modulators are included in the optical path from the illuminating device to the modulator, which includes a modulator included therein, a color light combiner for combining the modulated lights, and a projection optical system for projecting and displaying the combined light flux on the screen. A plurality of secondary light sources are formed by using the above lens, and a plurality of illumination optical systems for irradiating the modulation means are arranged by disposing the same number of lenses at positions where the secondary light sources can be formed. Characterize.

【0010】また本発明による投写型表示装置は、照明
装置と、該照明装置からの光束を2つの光束に分離する
色光分離手段と、各色光を変調して画像情報を含ませる
2つの変調手段と、各変調光を合成する色光合成手段
と、合成光束をスクリーン上に投写表示する投写光学系
とを含んで構成され、前記照明装置から前記色光分離手
段までの光路中に、複数のレンズを用いて複数の2次的
光源を形成し、さらに同数のレンズを前記2次的光源の
できる位置に配置して前記変調手段を照射する照明光学
系が配置されていることを特徴とする。
Further, the projection display apparatus according to the present invention includes an illuminating device, a color light separating means for separating a light beam from the illuminating device into two light beams, and two modulating means for modulating each color light to include image information. A color light synthesizing means for synthesizing the respective modulated lights, and a projection optical system for projecting and displaying the synthesized light flux on the screen, and a plurality of lenses are provided in the optical path from the illuminating device to the color light separating means. It is characterized in that a plurality of secondary light sources are formed by using them, and an illumination optical system for irradiating the modulating means is arranged by arranging the same number of lenses at positions where the secondary light sources can be formed.

【0011】また本発明の投写型表示装置は、照明装置
と、該照明装置からの光束に含まれる偏光光を変調して
画像情報を含ませる変調手段と、変調光束をスクリーン
上に投写表示する投写光学系とを含んで構成され、前記
照明装置から前記変調手段までの光路中には、複数の矩
形レンズで構成される第1レンズ群により複数の2次的
光源を形成し、同数のレンズにより構成される第2レン
ズ群を前記2次的光源の位置に配置することによって前
記変調手段を照射するインテグレータ照明光学系が配置
され、さらに、前記第1レンズ群の照明装置側/第2レ
ンズ群側に、前記照明装置からの光束に含まれる互いに
直交する二つの偏光光を90度以内の角度に方向分離す
る偏光分離手段を配することによって、前記第2レンズ
群上に各偏光光に対応する2重の2次光源像を形成し、
どちらか一方/両方の2次光源位置に位相差板を配して
偏光方向を変換し、第2レンズ群からは偏光方向の揃っ
た光束が出射されて前記変調装置が照明されることを特
徴とする。
Further, the projection display device of the present invention is such that an illuminating device, a modulating means for modulating polarized light contained in the luminous flux from the illuminating device to contain image information, and the modulated luminous flux is projected and displayed on a screen. A projection optical system is included, and a plurality of secondary light sources are formed by the first lens group formed of a plurality of rectangular lenses in the optical path from the illumination device to the modulator, and the same number of lenses are formed. An integrator illumination optical system for irradiating the modulation means is arranged by arranging a second lens group constituted by the above at a position of the secondary light source, and further, an illuminator side / second lens of the first lens group. By disposing, on the group side, polarized light separating means for directionally separating two polarized light beams included in the light flux from the illuminating device and orthogonal to each other at an angle of 90 degrees or less, each polarized light beam is separated on the second lens group. Forming a double secondary light source images to respond,
A phase difference plate is arranged at one or both of the secondary light source positions to convert the polarization direction, and a light flux with a uniform polarization direction is emitted from the second lens group to illuminate the modulator. And

【0012】また本発明による投写型表示装置は、照明
装置と、該照明装置からの光束を変調して画像情報を含
ませる変調手段と、変調光束をスクリーン上に投写表示
する投写光学系とを含んで構成され、前記照明装置から
前記変調手段までの光路中には、複数の矩形レンズで構
成される第1レンズ群により複数の2次的光源を形成
し、同数のレンズにより構成される第2レンズ群を前記
2次的光源の位置に配置することによって前記変調手段
を照射するインテグレータ照明光学系が配置され、前記
変調手段は、各画素にスイッチング素子の形成された液
晶パネルであって、この液晶パネルの光束入射側には、
マイクロレンズアレイが配置されていることを特徴とす
る。
Further, the projection display device according to the present invention comprises an illuminating device, a modulating means for modulating a light beam from the illuminating device to contain image information, and a projection optical system for projecting and displaying the modulated light beam on a screen. A plurality of secondary light sources are formed by the first lens group formed of a plurality of rectangular lenses in the optical path from the lighting device to the modulation means, and a plurality of secondary light sources are formed by the same number of lenses. An integrator illumination optical system for irradiating the modulation means by arranging two lens groups at the position of the secondary light source is arranged, and the modulation means is a liquid crystal panel in which a switching element is formed in each pixel, On the light flux incident side of this liquid crystal panel,
A microlens array is arranged.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明による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 A projection display device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0014】(実施例1)本発明の投写型表示装置の構
成を図1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、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。光束は青色緑色反射ダイクロイ
ックミラー103によって、赤色光は透過し、緑色光と
青色光は反射される。赤色光束は、次に両面全反射ミラ
ー106、全反射ミラー110,111で順に反射さ
れ、集光レンズ113を経て、液晶パネル114に達す
る。緑色光は全反射ミラー107で反射され、次に緑反
射ダイクロイックミラー112に反射され、さらに両面
全反射ミラー106で反射され、集光レンズ113を経
て対応する液晶パネル114に達する。青色光は、全反
射ミラー107に反射され、緑色反射ダイクロイックミ
ラー112を透過し全反射ミラー117に反射され、他
の色光と同様に集光レンズ113を経て、液晶パネル1
14に入射する。3枚の液晶パネル114は、それぞれ
の色光を変調し、各色に対応した映像情報を含ませる。
キューブプリズム115は、それぞれの変調光束を合成
するもので、赤色反射の誘電体多層膜と青色反射の誘電
体多層膜を十字状に含んでいる。合成された光束は、投
写レンズ116を通過してスクリーン上に映像を形成す
る。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows the configuration of a projection type display device of the present invention. The light source lamp 101 is a light source close to a point, such as a halogen lamp, a metal halide lamp, and a xenon lamp, and the emitted light flux is reflected by the reflecting mirror 102 and becomes a nearly parallel light flux. The light flux is transmitted by the blue-green reflection dichroic mirror 103, the red light is transmitted, and the green light and the blue light are reflected. The red light flux is then sequentially reflected by the double-sided total reflection mirror 106 and the total reflection mirrors 110 and 111, and reaches the liquid crystal panel 114 via the condenser lens 113. The green light is reflected by the total reflection mirror 107, then by the green reflection dichroic mirror 112, further by the double-sided total reflection mirror 106, and reaches the corresponding liquid crystal panel 114 via the condenser lens 113. The blue light is reflected by the total reflection mirror 107, transmitted through the green reflection dichroic mirror 112 and reflected by the total reflection mirror 117, passes through the condenser lens 113 like other color lights, and then passes through the liquid crystal panel 1.
It is incident on 14. The three liquid crystal panels 114 modulate respective color lights and include image information corresponding to each color.
The cube prism 115 combines the modulated light fluxes, and includes a red-reflecting dielectric multilayer film and a blue-reflecting dielectric multilayer film in a cross shape. The combined light flux passes through the projection lens 116 to form an image on the screen.

【0015】インテグレータ照明系は、青色緑色反射ダ
イクロイックミラー103で分割されたそれぞれの光束
に対して配置される。赤色光束には、両面全反射ミラー
106の前後に第1レンズ群104と第2レンズ群10
8を配し、一方緑色光束と青色光束には、全反射ミラー
107の前後に第1レンズ群105と第2レンズ群10
9を配置する。各レンズ群の間が全反射ミラーであるこ
とは重要なことである。各レンズ群の間にダイクロイッ
クミラーが入る構成も可能であるが、この場合ダイクロ
イックミラーには入射角度のばらついた光束が入射する
ため、誘電体多層膜の角度依存性により表示画面に大き
な色むらが発生する。また、図1のような配置にするこ
とで、実質的なワーキングディスタンスが第2レンズ群
108,109と液晶パネル114の距離に等しくな
り、インテグレータがない場合に比べて1/2になって
いる。実際、光束の利用効率はインテグレータがない場
合に比べて約2倍になり、表示むらもほとんどなくなっ
た。
The integrator illumination system is arranged for each light beam split by the blue-green reflective dichroic mirror 103. The red light flux includes a first lens group 104 and a second lens group 10 before and after the double-sided total reflection mirror 106.
On the other hand, for the green light flux and the blue light flux, the first lens group 105 and the second lens group 10 are provided before and after the total reflection mirror 107.
Place 9 It is important that a total reflection mirror is provided between each lens group. A configuration in which a dichroic mirror is inserted between each lens group is also possible, but in this case, since a light beam with a different incident angle is incident on the dichroic mirror, there is a large color unevenness on the display screen due to the angle dependence of the dielectric multilayer film. Occur. In addition, with the arrangement as shown in FIG. 1, the substantial working distance becomes equal to the distance between the second lens groups 108 and 109 and the liquid crystal panel 114, which is half that in the case without the integrator. . In fact, the utilization efficiency of the luminous flux is about twice as high as that without the integrator, and the display unevenness is almost eliminated.

【0016】インテグレータ照明系の具体的構成を図2
(A)に示す。光源ランプ101から放射された光束を
内向して反射させるため、反射鏡102は楕円形状とし
た。反射鏡102のリム付近で反射された光線は、リム
からaの距離に設定した第2焦点に向かって進行するの
で、第1レンズ群104と第2レンズ群108は、リム
付近から反射されたリング状の光線にちょうど内接する
ように配置させると効率がよい。第1レンズ群104と
第2レンズ群108を構成する各矩形レンズは、それぞ
れ偏心させていないので、このままでは第2焦点の位置
で光束が重畳されることになる。そこで、第2レンズ群
108の直後にフィールドレンズ202を配して、液晶
パネル114上で重畳照明される構成とした。第2レン
ズ群108の大きさは投写レンズのF値と、第2レンズ
群202と液晶パネル114間の距離bによって決ま
る。投写レンズのF値をfとすると、第2レンズ群10
8の大きさはb/fよりも小さく設計される。集光レン
ズ113は液晶パネル114に入射する光束を投写レン
ズの入射瞳に効率よく集めるためのもので、焦点距離は
bよりも小さく設計される。
FIG. 2 shows a specific configuration of the integrator illumination system.
It shows in (A). In order to reflect the light flux emitted from the light source lamp 101 inward, the reflecting mirror 102 has an elliptical shape. The light rays reflected near the rim of the reflecting mirror 102 travel toward the second focal point set at a distance a from the rim, so that the first lens group 104 and the second lens group 108 are reflected near the rim. It is efficient to arrange it so that it is inscribed exactly in the ring-shaped light beam. Since the rectangular lenses forming the first lens group 104 and the second lens group 108 are not decentered, the light beams are superposed at the position of the second focal point as they are. Therefore, the field lens 202 is arranged immediately after the second lens group 108 so as to be superimposed and illuminated on the liquid crystal panel 114. The size of the second lens group 108 is determined by the F value of the projection lens and the distance b between the second lens group 202 and the liquid crystal panel 114. If the F value of the projection lens is f, the second lens group 10
The size of 8 is designed to be smaller than b / f. The condenser lens 113 is for efficiently collecting the light flux that enters the liquid crystal panel 114 at the entrance pupil of the projection lens, and is designed to have a focal length smaller than b.

【0017】図2(B)は、第1レンズ群104または
第2レンズ群108の構成を示した図である。ここで
は、図1における光学構成の光路断面が矩形であるた
め、全体の形状を矩形とした。矩形レンズ203は、液
晶パネル114と相似な形状で、第1レンズ群104の
各矩形レンズ上の照度分布が、パネル上で重ね合わされ
ることになる。
FIG. 2B is a diagram showing the structure of the first lens group 104 or the second lens group 108. Here, since the optical path cross section of the optical configuration in FIG. 1 is rectangular, the overall shape is rectangular. The rectangular lens 203 has a shape similar to that of the liquid crystal panel 114, and the illuminance distributions on the rectangular lenses of the first lens group 104 are superimposed on the panel.

【0018】本投写光学系では、投写レンズ116のバ
ックフォーカスが短いため、投写レンズのサイズは小さ
いままで開口数を大きく設計することが容易にでき、イ
ンテグレータによる効果を最大限に発揮することができ
る。また、光源ランプ101と第1レンズ群104,1
05の間はある程度の距離があるため、第1レンズ群の
各矩形レンズ上の照度分布は、ある程度なだらかな分布
となっており、液晶パネル114上で重畳された照度分
布には、光源ランプ101の影が表れる心配がなく表示
品質は非常によい。
In the present projection optical system, since the back focus of the projection lens 116 is short, it is possible to easily design a large numerical aperture while keeping the size of the projection lens small, and to maximize the effect of the integrator. it can. In addition, the light source lamp 101 and the first lens group 104, 1
Since there is a certain distance between 05, the illuminance distribution on each rectangular lens of the first lens group has a gentle distribution to some extent, and the illuminance distribution superimposed on the liquid crystal panel 114 includes the light source lamp 101. The display quality is very good because there is no concern about the shadows appearing.

【0019】(実施例2)本発明の投写型表示装置の構
成を図3(A)に示す。光源ランプ101から放射され
た光束は、反射鏡102で反射されたのち第1レンズ群
104と第2レンズ群108で構成されるインテグレー
タを通過する。ついで緑色反射ダイクロイックミラー3
01によって、白色光束は緑色光束とマゼンダ光束に分
割される。それぞれの光束は、全反射ミラー302,1
17で反射され、集光レンズ114を経て、液晶パネル
114a,114bに入射する。そして、変調された光
束は、緑色光束とマゼンダ光束を合成するダイクロイッ
クプリズム303で合成され、投写レンズ116によっ
て投写表示される。
(Embodiment 2) FIG. 3A shows the configuration of the projection type display device of the present invention. The light flux emitted from the light source lamp 101 is reflected by the reflecting mirror 102 and then passes through an integrator composed of the first lens group 104 and the second lens group 108. Then green reflective dichroic mirror 3
By 01, the white light flux is split into a green light flux and a magenta light flux. Each luminous flux is a total reflection mirror 302, 1
The light is reflected by 17, and enters the liquid crystal panels 114a and 114b through the condenser lens 114. Then, the modulated light flux is combined by the dichroic prism 303 which combines the green light flux and the magenta light flux, and is projected and displayed by the projection lens 116.

【0020】本構成では、液晶パネルが2枚であるた
め、一方のパネルにはカラーフィルタを設けて2色を分
離変調する必要がある。図3(B)は、液晶パネル11
4bの画素構成を示した図である。赤色透過フィルタ3
04と青色透過フィルタ305が交互に配置されてい
る。
In this structure, since there are two liquid crystal panels, it is necessary to provide a color filter on one panel to separately modulate two colors. FIG. 3B shows the liquid crystal panel 11
It is the figure which showed the pixel structure of 4b. Red transmission filter 3
04 and blue transmission filters 305 are alternately arranged.

【0021】本構成は、液晶パネルを2枚しか用いない
ので光学系の構成が実施例1に比べて非常に簡易になっ
ている。しかも、緑色光に対しては一枚の液晶パネルを
用いているので解像度的にはほとんど劣ることがない。
また投写画像の明るさは緑の明るさによってほぼ決まる
ので、明るさにおいてもさほど劣らない。従って、コン
ピュータの画面のように1画素に3色必要な場合を除い
て、通常の映像を表示する場合はこのような簡易構成を
用いてなんら問題はない。
In this structure, since only two liquid crystal panels are used, the structure of the optical system is much simpler than that of the first embodiment. Moreover, since one liquid crystal panel is used for green light, there is almost no deterioration in resolution.
Also, the brightness of the projected image is almost determined by the brightness of green, so the brightness is not so bad. Therefore, there is no problem in using such a simple configuration when displaying a normal image except when three colors are required for one pixel like a computer screen.

【0022】ただし、色再現性は十分とは言えず、赤色
と青色が不足してしまうので、光源ランプのスペクトル
構成を調整し、赤色と青色を通常よりも多めに発光させ
るようにすればよい。例えば、三波長発光型のメタルハ
ライドランプでは、各原色光に対応するハロゲン化物が
添加されるが、現在実用になっているものではリチウ
ム,タリウム,インジウムのハロゲン化物を封入したも
のがある。この場合、リチウムが赤に、インジウムが青
に対応するのでそれぞれ通常よりも多めに添加すればよ
い。
However, the color reproducibility is not sufficient, and the red and blue colors are insufficient. Therefore, the spectrum configuration of the light source lamp may be adjusted so that the red and blue colors are emitted more than usual. . For example, in a three-wavelength emission type metal halide lamp, a halide corresponding to each primary color light is added, but in the currently practical one, there is one in which a halide of lithium, thallium or indium is enclosed. In this case, since lithium corresponds to red and indium corresponds to blue, it may be added in a larger amount than usual.

【0023】現在実用になっている映像表示用のメタル
ハライドランプでは、赤色が不足しやすいという共通の
問題点がある。そこで、図3(A)の別の構成として、
赤色光束には液晶パネルを一枚用い、緑色光束と青色光
束に対しては共通のパネルで変調するという方法が考え
られる。一般的な投写型表示装置では、赤色の不足を補
うために緑を減少させる方法がとられているが、この方
では赤色が十分に得られるので緑色を減らす必要がな
く、投写映像はほぼ同じ光量となる。
The currently used metal halide lamps for displaying images have a common problem that the red color tends to be insufficient. Therefore, as another configuration of FIG.
A method of using one liquid crystal panel for the red light flux and modulating the green light flux and the blue light flux with a common panel can be considered. In general projection display devices, the method of reducing green is used to compensate for the lack of red, but this does not require reduction of green because the red is sufficiently obtained, and the projected image has almost the same light intensity. Becomes

【0024】本構成の投写型表示装置は、実施例1の場
合と同様、投写レンズのバックフォーカスが短いのでイ
ンテグレータを用いているにもかかわらず投写レンズを
小さく設計でき、全体の構成は非常に単純である。ま
た、解像度、明るさにおいても実施例1の場合にさほど
劣ることがなく、通常の映像表示には非常に好適であ
る。
In the projection display apparatus of this configuration, as in the case of the first embodiment, the back focus of the projection lens is short, so that the projection lens can be designed small even though an integrator is used, and the overall configuration is very small. It's simple. Also, the resolution and brightness are not so inferior to those of the first embodiment, and are very suitable for normal image display.

【0025】(実施例3)現在実用になっている液晶プ
ロジェクターでは、全て偏光光を変調するタイプの液晶
パネルが用いられている。従って、光源ランプから放射
される無偏光光のうち半分は偏光板で吸収されて熱に変
わるため、光利用効率の低下と偏光板の発熱を抑えるた
めのクーリングの必要性が問題となっている。
(Embodiment 3) In liquid crystal projectors that are currently in practical use, liquid crystal panels of the type that modulate polarized light are all used. Therefore, half of the unpolarized light emitted from the light source lamp is absorbed by the polarizing plate and converted into heat, which causes a problem in the reduction of light utilization efficiency and the necessity of cooling for suppressing heat generation of the polarizing plate. .

【0026】インテグレータの照明光学系に偏光変換系
を付加し、光源からの光束をすべて利用する方法につい
て説明する。図4(A)は、その原理を示す構成模式図
である。基本的には、先に図2(A)で示された通常の
インテグレータ照明系と同じであるが、ここでは、第1
レンズ群104の直前に偏光分離器が配され、第2レン
ズ群108の直後には位相差板405が配置されてい
る。
A method of adding a polarization conversion system to the illumination optical system of the integrator and utilizing all the luminous flux from the light source will be described. FIG. 4A is a schematic configuration diagram showing the principle. Basically, it is the same as the normal integrator illumination system previously shown in FIG. 2A, but here, the first
A polarization separator is arranged immediately before the lens group 104, and a retardation plate 405 is arranged immediately after the second lens group 108.

【0027】光源ランプ101で放射された無偏光光
は、放物面リフレクタ401で反射されてほぼ平行な光
束となる。この平行光は偏光分離器402に入射して、
互いに直交する関係の二つの偏光光は一定の角度θで方
向分離される。その直後に配置された第1レンズ群10
4を通過すると、各矩形レンズの焦点位置付近、すなわ
ち対応する第2レンズ群108の矩形レンズの内側に光
束が集められて、2次光源のスポットが形成される。通
常このスポットは各矩形レンズの中心に一つが形成され
るだけであるが、ここでは各偏光光に対応して二つのス
ポットが形成される。それらの光束は、次に位相差板4
05を通過することによってその偏光方向が揃えられ
る。そして通常のインテグレータの場合と同様、フィー
ルドレンズ202によって光束は液晶パネル114の中
心に集められ、液晶パネルの矩形内をほぼ均一に照明す
る。従って、原理的には光源ランプからの光束はすべて
液晶パネル114に入射する。
The non-polarized light emitted from the light source lamp 101 is reflected by the parabolic reflector 401 and becomes a substantially parallel luminous flux. This collimated light enters the polarization splitter 402,
Two polarized lights having a relationship orthogonal to each other are directionally separated at a constant angle θ. The first lens group 10 arranged immediately after that
After passing 4, the luminous flux is collected near the focal position of each rectangular lens, that is, inside the corresponding rectangular lens of the second lens group 108, and a spot of the secondary light source is formed. Normally, only one spot is formed at the center of each rectangular lens, but here, two spots are formed corresponding to each polarized light. These light fluxes then pass through the phase difference plate 4
The polarization directions are aligned by passing through 05. Then, as in the case of a normal integrator, the light flux is collected at the center of the liquid crystal panel 114 by the field lens 202 and illuminates the inside of the rectangle of the liquid crystal panel substantially uniformly. Therefore, in principle, all the luminous fluxes from the light source lamp enter the liquid crystal panel 114.

【0028】偏光分離器402の構成例を図4(B)に
示す。液晶層407をノコギリ状の溝を有するプリズム
基板406とガラス基板408で挟んだ構造になってい
る。液晶分子はプリズム基板406の溝に平行に配向さ
れるので、基板に垂直に入射する光束は、液晶分子に対
する異常光と常光に分かれて、方向的に分離されること
になる。いま、プリズム基板406の平坦面にほぼ垂直
に入射する無偏光光409は、プリズム基板406の傾
斜面に対してαの角度で入射するものとする。液晶分子
の常光に対する屈折率n0とプリズム基板406の屈折
率が等しいとき、常光410は傾斜面で屈折されずに直
進し、異常光411は屈折されて常光の進行方向に対し
てθの角度がつく。ここで、異常光の屈折率をn1とす
るとき、近似的に以下の式が成り立つ。
An example of the structure of the polarization separator 402 is shown in FIG. The liquid crystal layer 407 is sandwiched between a prism substrate 406 having a sawtooth groove and a glass substrate 408. Since the liquid crystal molecules are oriented parallel to the grooves of the prism substrate 406, the light flux that is incident vertically on the substrate is divided into extraordinary light and ordinary light for the liquid crystal molecules, and is directionally separated. Now, it is assumed that the unpolarized light 409 that is incident on the flat surface of the prism substrate 406 substantially perpendicularly is incident on the inclined surface of the prism substrate 406 at an angle α. When the refractive index n 0 of the liquid crystal molecules with respect to the ordinary ray is equal to the refractive index of the prism substrate 406, the ordinary ray 410 goes straight without being refracted by the inclined surface, and the extraordinary ray 411 is refracted to form an angle θ with respect to the traveling direction of the ordinary ray. Get stuck. Here, when the refractive index of extraordinary light is n 1 , the following equation approximately holds.

【0029】α≒arctan{sinθ/(cosθ
−n0/n1)} プリズム基板406をPMMAで作製すれば、屈折率は
1.48程度になるので液晶の常光屈折率もほぼ同じに
選ぶことができる。液晶の屈折率差が大きいほど角度θ
を大きくとることができ、現在では屈折率差0.25程
度のものが市販されている。入射光束はメタルハライド
ランプを用いた場合、一般に主光線に対して±5°程度
まで分布しているが、アーク長の短いランプを用いてな
お光学系を工夫することで±3°程度まで分布を抑える
ことができる。そこで、偏光光の分離角θが最低で6°
あれば両偏光光を完全に分離できることになるので、こ
れらの値を上式に代入してαを求めると、37°とな
る。従って、プリズム基板406の平坦面と傾斜面のな
す角度も約37°程度になるので、ポリメチルメタクリ
レートやポリカーボネートなどの有機物を用いて容易に
作製することができる。
Α≈arctan {sin θ / (cos θ
-N 0 / n 1 )} If the prism substrate 406 is made of PMMA, the refractive index becomes about 1.48, and therefore the ordinary refractive index of the liquid crystal can be selected to be almost the same. The larger the liquid crystal refractive index difference, the more the angle θ
And a refractive index difference of about 0.25 is commercially available. When a metal halide lamp is used, the incident light flux is generally distributed up to about ± 5 ° with respect to the chief ray, but it can be distributed up to about ± 3 ° by devising the optical system using a lamp with a short arc length. Can be suppressed. Therefore, the minimum separation angle θ of polarized light is 6 °
If so, both polarized lights can be completely separated, and if these values are substituted into the above equation to obtain α, it becomes 37 °. Therefore, since the angle formed by the flat surface and the inclined surface of the prism substrate 406 is also about 37 °, it can be easily manufactured using an organic substance such as polymethylmethacrylate or polycarbonate.

【0030】なお実際には、図4(B)に示されるよう
に、プリズム基板に対して一定の角度βで入射させる。
そうすることで、偏光分離された光束全体の主光線が偏
光分離器に対して垂直になるので、光学系全体の構成が
容易になる。角度βはθ/2に等しく、角度θが6°で
はβが3°になるので、実際には光源をわずかに傾ける
だけでよい。
Actually, as shown in FIG. 4B, the light is incident on the prism substrate at a constant angle β.
By doing so, the principal ray of the entire polarized-light separated light flux becomes perpendicular to the polarized light separator, which facilitates the configuration of the entire optical system. The angle β is equal to θ / 2, and when the angle θ is 6 °, β becomes 3 °, so that it is actually necessary to slightly tilt the light source.

【0031】効率の点では、異常光の屈折率をプリズム
基板406のそれと一致させる方がよい。この方法で
は、常光410が屈折することになるが、常光410は
プリズム基板406の傾斜面に対してp−偏光であり、
しかも界面における入射角はブリュースター角に近く、
反射損失は1%以下に抑えることができる。従って、こ
の方法を用いて、なお空気との界面に対して無反射コー
トを施せば、理論的には光束透過率を97%以上にでき
る。
In terms of efficiency, it is better to match the refractive index of extraordinary light with that of the prism substrate 406. In this method, the ordinary ray 410 is refracted, but the ordinary ray 410 is p-polarized with respect to the inclined surface of the prism substrate 406,
Moreover, the incident angle at the interface is close to Brewster's angle,
The reflection loss can be suppressed to 1% or less. Therefore, if a non-reflective coating is applied to the interface with air using this method, the luminous flux transmittance can theoretically be 97% or more.

【0032】図4(B)で示した偏光分離器は、ここで
は液晶を用いて作製された場合を考えたが、原理的には
有機フィルムを用いてつくることが可能であり、例えば
位相差板をプレス加工してノコギリ状の溝を形成すれ
ば、安価に作製することができ、熱的にも安定であると
考えられる。また、液晶の代わりにモノマーを配向させ
て、紫外線や熱によってポリマー化しても熱的に安定な
偏光分離器ができる。
Although the polarization separator shown in FIG. 4B is made of liquid crystal here, it is possible to make it using an organic film in principle. If the plate is pressed to form sawtooth grooves, it can be manufactured at low cost and is considered to be thermally stable. Also, a polarization separator that is thermally stable can be obtained even if a monomer is aligned instead of liquid crystal and polymerized by ultraviolet rays or heat.

【0033】偏光分離器を用いない通常のインテグレー
タでは、第2レンズ群108の各矩形レンズの中心に、
光源像が形成される。光源光の角度分布がθ度以内であ
り、また、第1レンズ群104と第2レンズ群108間
の距離がLである時、その光源像は図5(A)に示され
るように、各矩形レンズの中心において直径θLの円形
内に形成される。図で示したように常に矩形レンズ内に
完全に収まるというわけではないが、光束の利用効率を
上げるために内接させるよう設計するのが普通である。
In a normal integrator that does not use a polarization separator, at the center of each rectangular lens of the second lens group 108,
A light source image is formed. When the angle distribution of the light source light is within θ degrees and the distance between the first lens group 104 and the second lens group 108 is L, the light source images are as shown in FIG. 5 (A). It is formed in a circle having a diameter θL at the center of the rectangular lens. As shown in the figure, it is not always completely contained in the rectangular lens, but it is usually designed to be inscribed in order to improve the utilization efficiency of the light flux.

【0034】この図では、矩形レンズの縦横比をハイビ
ジョンの場合を考慮して9:16で描いてあるが、矩形
レンズ501の両側にはスポットのない面積がかなりあ
る。そこで、本発明はこのスペースを利用して偏光変換
を行うもので、本構成においては、第2レンズ群108
上には図5(B)で示されるように、各矩形レンズ上に
両偏光光に対応する二つのスポットが形成される。両ス
ポット間の距離はスポットの直径θLに等しいので、図
のようにちょうど分離され、しかも矩形レンズ内にちょ
うど収まる。もちろんこれは、アスペクト比9:16の
場合に限ってのことであり、通常の3:4の場合には、
スポット径を矩形レンズ501に内接よりもいくらか小
さくする必要がある。
In this figure, the aspect ratio of the rectangular lens is drawn at 9:16 in consideration of the case of high-definition, but there are considerable spot-free areas on both sides of the rectangular lens 501. Therefore, the present invention uses this space to perform polarization conversion. In the present configuration, the second lens group 108 is used.
As shown in FIG. 5 (B), two spots corresponding to both polarized lights are formed on each rectangular lens. Since the distance between both spots is equal to the spot diameter θL, they are just separated as shown in the figure, and fit within the rectangular lens. Of course, this is limited to the case where the aspect ratio is 9:16, and when the normal aspect ratio is 3: 4,
The spot diameter needs to be somewhat smaller than the inscribed area of the rectangular lens 501.

【0035】図5(B)では、各偏光光のスポット50
3,504に対応して位相差板506,505がストラ
イプ状に配置されている。この位相差板505,506
はそれぞれの偏光光を45度回転させて方向を揃える場
合や、位相差板をどちらか一方だけにし、1/2波長板
を用いて偏光方向を90度回転させて揃える場合が考え
られる。なお、この位相板は図4(A)ですでに示され
たように、第2レンズ群108とフィールドレンズ20
2の間に挟むことができるので、接着すれば界面による
反射損失をなくすことができる。
In FIG. 5B, the spot 50 of each polarized light is shown.
Phase retarders 506 and 505 are arranged in stripes corresponding to Nos. 3 and 504. This phase difference plate 505, 506
There may be cases in which the polarized lights are rotated by 45 degrees to align the directions, or only one of the retardation plates is used and the polarization directions are rotated by 90 degrees using the half-wave plate to align the directions. It should be noted that this phase plate has the second lens group 108 and the field lens 20 as already shown in FIG.
Since it can be sandwiched between the two, the reflection loss due to the interface can be eliminated by adhering.

【0036】(実施例4)次に、インテグレータを用い
た光学系においてマイクロレンズアレイを用い、さらに
光利用効率を向上させる方法について説明する。
(Embodiment 4) Next, a method of further improving light utilization efficiency by using a microlens array in an optical system using an integrator will be described.

【0037】図6は、本発明の投写型表示装置における
照明原理を示す構成図である。図では、光源側と投写レ
ンズ側の構成が省略されているが、基本的には先に図2
(A)で示された構成であり、図2(A)で示された液
晶パネル114と集光レンズ113の間にシリンドリカ
ル形状のマイクロレンズアレイ601が配置されてい
る。液晶パネル114は、第2レンズ群108とフィー
ルドレンズ202を通った光源光によって均一に照明さ
れ、フィールドレンズ202での光束分布が見かけ上の
光源すなわち2次光源となっている。
FIG. 6 is a block diagram showing the principle of illumination in the projection type display device of the present invention. In the figure, the configurations of the light source side and the projection lens side are omitted, but basically the configuration shown in FIG.
In the configuration shown in FIG. 2A, a cylindrical microlens array 601 is arranged between the liquid crystal panel 114 and the condenser lens 113 shown in FIG. The liquid crystal panel 114 is uniformly illuminated by the light source light that has passed through the second lens group 108 and the field lens 202, and the luminous flux distribution at the field lens 202 serves as an apparent light source, that is, a secondary light source.

【0038】さて、液晶パネル114の表面に接着され
たマイクロレンズアレイ601は、液晶パネル114内
にマトリックスで配置された画素の列方向に方向が合わ
せられたシリンドリカルレンズが複数配置された構造
で、その数は列の数に一致している。マイクロレンズア
レイ601の一つのシリンドリカルレンズを通過した光
束は、対向基板602を通って、液晶層604に、2次
光源の像を形成する。2次光源の形状は、図5(A)ま
たは(B)で示されたように縦方向に整列した形状をし
ており、横方向には一定の間隔が存在する。従って、液
晶層にできる2次光源の像は列方向のストライプ状の像
である。ストライプの各光束は、画素と画素の間にある
ブラックストライプ603の間を縫って通過するため、
マイクロレンズアレイ601のない場合にブラックスト
ライプ603で遮蔽されていた光量分だけ効率の向上と
なる。ブラックストライプ603は、各画素に一対一で
形成されたスイッチングトランジスタが光に晒されて性
能が劣化するのを防ぐためのものであるが、一般にブラ
ックストライプ603で遮蔽される面積部分は全体の6
0%以上ある。従って、マイクロレンズアレイを用いる
ことでかなりの効率向上が期待できる。
The microlens array 601 adhered to the surface of the liquid crystal panel 114 has a structure in which a plurality of cylindrical lenses whose directions are aligned in the column direction of the pixels arranged in a matrix in the liquid crystal panel 114 are arranged. That number corresponds to the number of columns. The light flux that has passed through one cylindrical lens of the microlens array 601 passes through the counter substrate 602 and forms an image of a secondary light source on the liquid crystal layer 604. The shape of the secondary light source is a shape aligned in the vertical direction as shown in FIG. 5A or 5B, and there is a constant interval in the horizontal direction. Therefore, the image of the secondary light source formed on the liquid crystal layer is a stripe image in the column direction. Since each light flux of the stripe passes through the black stripes 603 between the pixels by stitching,
When the microlens array 601 is not provided, the efficiency is improved by the amount of light shielded by the black stripe 603. The black stripes 603 prevent the switching transistors formed in one-to-one correspondence with each pixel from being exposed to light and deteriorating the performance. Generally, the area covered by the black stripes 603 is 6 in total.
There is 0% or more. Therefore, a considerable improvement in efficiency can be expected by using the microlens array.

【0039】実際の設計においては、マイクロレンズア
レイ601とブラックストライプ603の距離dを、図
中に示したように、第2レンズ群108の各レンズサイ
ズaや液晶パネル114の画素ピッチbによって決定
し、マイクロレンズアレイの焦点距離fも図中に示した
関係で決定される。また、図では省略したが、マイクロ
レンズアレイの光源側に集光レンズを配することが必要
であり、その焦点距離はフィールドレンズ202とマイ
クロレンズアレイ603間の距離cにほぼ等しくする。
この集光レンズの付加によって、照明光の主光線はすべ
て液晶パネル114に垂直となるので、液晶パネル11
4のどの部分から見た2次光源も同じ方向で同じ形状と
なり、マイクロレンズアレイの配置は全面で均一にする
ことができる。
In the actual design, the distance d between the microlens array 601 and the black stripe 603 is determined by the lens size a of the second lens group 108 and the pixel pitch b of the liquid crystal panel 114, as shown in the figure. However, the focal length f of the microlens array is also determined by the relationship shown in the figure. Although not shown in the figure, it is necessary to dispose a condenser lens on the light source side of the microlens array, and the focal length thereof is made substantially equal to the distance c between the field lens 202 and the microlens array 603.
With the addition of this condenser lens, all the chief rays of the illumination light become perpendicular to the liquid crystal panel 114, and therefore the liquid crystal panel 11
The secondary light source viewed from any part of 4 has the same shape in the same direction, and the arrangement of the microlens array can be made uniform over the entire surface.

【0040】本発明では、この他にも様々な具体的設計
が考えられる。例えば、マイクロレンズアレイ601を
通常の軸対象のレンズを並べたレンズアレイとし、液晶
層に2次光源像を結像させ、各光源像がブラックストラ
イプ603をうまく通り抜けさせることも可能である。
この場合、設計が複雑となるもののさらに効率を改善す
ることが可能である。本発明では、マイクロレンズアレ
イによって2次光源の像を形成し、2次光源の光源パタ
ーンが画素上の開口部を効率よく通過するように、イン
テグレータや画素の構造、マイクロレンズアレイの形状
をうまく整合させるというところに特徴がある。
In the present invention, various concrete designs other than the above are possible. For example, it is possible that the microlens array 601 is a lens array in which normal axially symmetric lenses are arranged, a secondary light source image is formed on the liquid crystal layer, and each light source image passes through the black stripe 603 well.
In this case, although the design becomes complicated, it is possible to further improve the efficiency. In the present invention, the image of the secondary light source is formed by the microlens array, and the structure of the integrator and the pixel and the shape of the microlens array are well adjusted so that the light source pattern of the secondary light source can efficiently pass through the opening on the pixel. The feature is that they are matched.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
テグレータ照明系を用いた投写光学系において、液晶パ
ネルで変調された各光束の合成光路を短縮することによ
って投写レンズのバックフォーカスを短縮し、さらにイ
ンテグレータ照明系を二つの光路に使用することによっ
て、従来より明るく高品位な映像を表示する投写型表示
装置が実現できる。
As described above, according to the present invention, in the projection optical system using the integrator illumination system, the back focus of the projection lens is shortened by shortening the synthetic optical path of each light beam modulated by the liquid crystal panel. Moreover, by using the integrator illumination system for the two optical paths, it is possible to realize a projection display device that displays brighter and higher-quality images than before.

【0042】また液晶パネルを2枚用いて光束変調を行
い、照明光学系を簡略化することによって、明るく高品
位な投写型表示装置をコンパクトに実現することが可能
となった。
By using two liquid crystal panels for light beam modulation and simplifying the illumination optical system, a bright and high-quality projection display device can be realized compactly.

【0043】さらに、インテグレータに偏光変換作用を
もたせることによって、さらに明るい投写型表示装置を
実現できる。
Further, by providing the integrator with a polarization conversion function, a brighter projection display device can be realized.

【0044】またさらに、液晶パネルの開口部の形状に
合わせてインテグレータの2次光源像を結像させるマイ
クロレンズアレイを装着することによって、さらに明る
く、ひいては低消費電力で冷却装置の必要がない投写型
表示装置を実現することができる。
Furthermore, by mounting a microlens array for forming a secondary light source image of the integrator in accordance with the shape of the opening of the liquid crystal panel, the projection is brighter and thus consumes less power and does not require a cooling device. A type display device can be realized.

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

【図1】本発明の投写型表示装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection display device of the present invention.

【図2】(A)は、本発明に用いるインテグレータ照明
系の構成例を示す図。(B)は、本発明に用いるインテ
グレータのレンズ構成を示す図。
FIG. 2A is a diagram showing a configuration example of an integrator illumination system used in the present invention. FIG. 3B is a diagram showing a lens configuration of an integrator used in the present invention.

【図3】(A)は、本発明の投写型表示装置の構成を示
す図。(B)は、本発明の投写型表示装置に使用する液
晶パネルの画素構成を示す図。
FIG. 3A is a diagram showing a configuration of a projection display device of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing a pixel configuration of a liquid crystal panel used in the projection display device of the present invention.

【図4】(A)は、本発明の投写型表示装置における照
明系の構成を示す図。(B)は、本発明の投写型表示装
置に用いる偏光分離器の構成と原理を示す図。
FIG. 4A is a diagram showing a configuration of an illumination system in the projection display device of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing the configuration and principle of a polarization separator used in the projection display device of the present invention.

【図5】(A)は、インテグレータの各レンズ上にでき
る2次光源の形状を示す図。(B)は、インテグレータ
照明系に偏光分離器を用いた場合の2次光源の形状を示
す図。
FIG. 5A is a diagram showing the shape of a secondary light source formed on each lens of the integrator. FIG. 6B is a diagram showing the shape of a secondary light source when a polarization separator is used in the integrator illumination system.

【図6】本発明の投写型表示装置に使用するマイクロレ
ンズアレイの照明原理を説明する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating an illumination principle of a microlens array used in the projection display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 光源ランプ 102 反射鏡 104,105 第1レンズ群 108,109 第2レンズ群 113 集光レンズ 114 液晶パネル 115 キューブプリズム 201 入射瞳 202 フィールドレンズ 203 矩形レンズ 402 偏光分離器 405 位相差板 406 プリズム基板 407 液晶層 601 マイクロレンズアレイ 603 ブラックストライプ 101 light source lamp 102 reflecting mirror 104,105 first lens group 108,109 second lens group 113 condensing lens 114 liquid crystal panel 115 cube prism 201 entrance pupil 202 field lens 203 rectangular lens 402 polarization separator 405 retarder 406 prism substrate 407 Liquid crystal layer 601 Microlens array 603 Black stripe

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明装置と、該照明装置からの光束を3
原色光に分離する色光分離手段と、各原色光を変調して
画像情報を含ませる変調手段と、各変調光を合成する色
光合成手段と、合成光束をスクリーン上に投写表示する
投写光学系とを含んで構成される投写型表示装置におい
て、 前記照明装置から前記変調手段までの光路中に、複数の
レンズを用いて複数の2次的光源を形成し、さらに同数
のレンズを前記2次的光源のできる位置に配置して前記
変調手段を照射する照明光学系を、複数搭載しているこ
とを特徴とする投写型表示装置。
1. A lighting device and a light flux from the lighting device
Color light separating means for separating into primary color light, modulating means for modulating each primary color light to include image information, color light combining means for combining each modulated light, and projection optical system for projecting and displaying a combined light beam on a screen In a projection display device configured to include a plurality of secondary light sources using a plurality of lenses in the optical path from the illuminating device to the modulation means, the same number of lenses are used as the secondary light sources. A projection display device comprising a plurality of illumination optical systems arranged at positions where light sources can be provided to illuminate the modulation means.
【請求項2】 照明装置と、該照明装置からの光束を2
つの光束に分離する色光分離手段と、各色光を変調して
画像情報を含ませる2つの変調手段と、各変調光を合成
する色光合成手段と、合成光束をスクリーン上に投写表
示する投写光学系とを含んで構成される投写型表示装置
において、 前記照明装置から前記色光分離手段までの光路中に、複
数のレンズを用いて複数の2次的光源を形成し、さらに
同数のレンズを前記2次的光源のできる位置に配置して
前記変調手段を照射する照明光学系が配置されているこ
とを特徴とする投写型表示装置。
2. An illuminating device and a light flux from the illuminating device
Color light separating means for separating into one light flux, two modulating means for modulating each color light to include image information, color light combining means for combining each modulated light, and projection optical system for projecting and displaying the combined light beam on a screen. And a plurality of secondary light sources are formed in the optical path from the illuminating device to the color light separating means by using a plurality of lenses, and the same number of lenses are provided in the projection display device. A projection type display device characterized in that an illumination optical system for irradiating the modulation means is disposed at a position where a secondary light source can be provided.
【請求項3】 照明装置と、該照明装置からの光束に含
まれる偏光光を変調して画像情報を含ませる変調手段
と、変調光束をスクリーン上に投写表示する投写光学系
とを含んで構成される投写型表示装置において、 前記照明装置から前記変調手段までの光路中には、複数
の矩形レンズで構成される第1レンズ群により複数の2
次的光源を形成し、同数のレンズにより構成される第2
レンズ群を前記2次的光源の位置に配置することによっ
て前記変調手段を照射するインテグレータ照明光学系が
配置され、 さらに、前記第1レンズ群の照明装置側/第2レンズ群
側に、前記照明装置からの光束に含まれる互いに直交す
る二つの偏光光を90度以内の角度に方向分離する偏光
分離手段を配することによって、前記第2レンズ群上に
各偏光光に対応する2重の2次光源像を形成し、どちら
か一方/両方の2次光源位置に位相差板を配して偏光方
向を変換し、第2レンズ群からは偏光方向の揃った光束
が出射されて前記変調装置が照明されることを特徴とす
る投写型表示装置。
3. An illumination device, a modulator for modulating polarized light contained in a light beam from the illumination device to contain image information, and a projection optical system for projecting and displaying the modulated light beam on a screen. In the projection display device described above, a plurality of rectangular lenses are provided in the optical path from the lighting device to the modulator by a first lens group including a plurality of rectangular lenses.
A second, which forms the secondary light source and is composed of the same number of lenses
An integrator illumination optical system for irradiating the modulation means by arranging a lens group at the position of the secondary light source is arranged, and further, the illumination is provided on the side of the illuminator of the first lens group / the side of the second lens group. By disposing polarization splitting means for splitting the two polarized light beams included in the light flux from the device and orthogonal to each other at an angle of 90 degrees or less, a dual double beam corresponding to each polarized light beam is provided on the second lens group. A secondary light source image is formed, a phase difference plate is arranged at either one / both of the secondary light source positions to convert the polarization direction, and a light flux having a uniform polarization direction is emitted from the second lens group to cause the modulation device. A projection display device characterized by being illuminated.
【請求項4】 照明装置と、該照明装置からの光束を変
調して画像情報を含ませる変調手段と、変調光束をスク
リーン上に投写表示する投写光学系とを含んで構成され
る投写型表示装置において、 前記照明装置から前記変調手段までの光路中には、複数
の矩形レンズで構成される第1レンズ群により複数の2
次的光源を形成し、同数のレンズにより構成される第2
レンズ群を前記2次的光源の位置に配置することによっ
て前記変調手段を照射するインテグレータ照明光学系が
配置され、 前記変調手段は、各画素にスイッチング素子の形成され
た液晶パネルであって、この液晶パネルの光束入射側に
は、マイクロレンズアレイが配置されていることを特徴
とする投写型表示装置。
4. A projection type display comprising an illuminating device, a modulating means for modulating a light beam from the illuminating device to contain image information, and a projection optical system for projecting and displaying the modulated light beam on a screen. In the device, in the optical path from the illuminating device to the modulating means, a plurality of rectangular lenses are provided by a plurality of rectangular lenses.
A second, which forms the secondary light source and is composed of the same number of lenses
An integrator illumination optical system for illuminating the modulation means by arranging a lens group at the position of the secondary light source is arranged, and the modulation means is a liquid crystal panel in which a switching element is formed in each pixel. A projection display device characterized in that a microlens array is arranged on the light flux incident side of the liquid crystal panel.
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