JPH10111486A - Display device, liquid crystal panel for display device, and projection type display device - Google Patents
Display device, liquid crystal panel for display device, and projection type display deviceInfo
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- JPH10111486A JPH10111486A JP9149718A JP14971897A JPH10111486A JP H10111486 A JPH10111486 A JP H10111486A JP 9149718 A JP9149718 A JP 9149718A JP 14971897 A JP14971897 A JP 14971897A JP H10111486 A JPH10111486 A JP H10111486A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は表示装置に係り、特
に液晶表示パネルを用いた投射型表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device, and more particularly to a projection type display device using a liquid crystal display panel.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、大画面表示用の表示装置として投
射型の液晶表示装置が注目されている。投射型の液晶表
示装置としては、レーザ光を用いて透過/非透過の2次
元パターンを液晶パネル上に形成する形式のもの、薄膜
トランジスタ等をスイッチ素子として用いて電気的に透
過/非透過の2次元パターンを液晶パネル上に形成する
形式のもの等がある。特に、電気的に表示パターンを形
成する液晶パネルを用いた液晶表示装置は、動画の表示
が可能であり、大画面テレビ用として期待されている。2. Description of the Related Art In recent years, a projection type liquid crystal display device has attracted attention as a display device for displaying a large screen. As a projection type liquid crystal display device, a type in which a two-dimensional pattern of transmission / non-transmission is formed on a liquid crystal panel by using a laser beam, and a device of an electrically transmission / non-transmission using a thin film transistor or the like as a switching element. There is a type in which a dimensional pattern is formed on a liquid crystal panel. In particular, a liquid crystal display device using a liquid crystal panel which electrically forms a display pattern can display moving images and is expected to be used for a large-screen television.
【0003】液晶パネルのようなライトバルブとして動
作する表示パネルを用いた投射型液晶装置のうち、特に
カラー表示のものに着目すると、3板式液晶表示装置と
単板式液晶表示装置とに大別される。3板式液晶表示装
置は、図40に示すように、ダイクロイックミラー等で
光源の光を3原色に分離して、分離された光の強度分布
をそれぞれ液晶パネルにより形成し、それらを再びダイ
クロイックミラー等で合成することによりカラー映像を
得るものをいう。一方、単板式液晶表示装置とは、図4
2に示されるように一枚の表示パネルを用いてカラー表
示を実現するものをいい、3板式に比べて、表示パネル
が1枚で済むため、低コスト化が容易であると考えられ
る。[0003] Of the projection type liquid crystal devices using a display panel that operates as a light valve such as a liquid crystal panel, when focusing attention on a color display device, it is roughly classified into a three-panel type liquid crystal display device and a single-panel type liquid crystal display device. You. As shown in FIG. 40, the three-panel liquid crystal display device separates light of a light source into three primary colors by a dichroic mirror or the like, forms intensity distributions of the separated light by a liquid crystal panel, and returns them to a dichroic mirror or the like. Means that a color image is obtained by compositing. On the other hand, a single-panel type liquid crystal display device is shown in FIG.
As shown in 2, a color display is realized by using a single display panel, which requires only one display panel as compared with a three-panel type, and is considered to be easy to reduce cost.
【0004】さて、液晶パネルに代表されるマトリクス
透過制御型の表示パネルを用いた投射型表示装置におい
ては、その映像を形成するマトリクスの1単位である画
素が表示面上に占める面積に対して、実際に表示に寄与
する透過面積は通常かなり小さい。これは、画素を動作
させるために必要な駆動電圧または電流を得るための配
線、スイッチ素子である薄膜トランジスタ等の大部分が
不透明であることや、画素と画素との境界部分の正確な
透過率制御が困難であるために、有効な透過面積を制限
せざるを得ないからである。この表示に寄与する透過面
積の部分、即ち、画素の開口部を画素開口と称すること
とする。In a projection type display device using a matrix transmission control type display panel represented by a liquid crystal panel, the area occupied by a pixel, which is one unit of a matrix forming an image, on a display surface is considered. The transmission area that actually contributes to the display is usually quite small. This is because most of the wiring for obtaining the driving voltage or current necessary for operating the pixel, the thin film transistor as a switch element, etc. are opaque, and the accurate transmittance control at the boundary between pixels is performed. Is difficult, so that the effective transmission area must be limited. The portion of the transmission area that contributes to the display, that is, the opening of the pixel is referred to as a pixel opening.
【0005】通常、表示パネルに対する照射光は、画素
単位ではほぼ均一な強度で入射するが、画素開口以外の
部分に入射した光は遮断されてしまう。そこで、この画
素開口の照射光入射側に、画素の配置に対応した光学的
な結像素子を配設して画素開口に相関する照度分布を形
成し、透過光の割合を向上させることにより投射型表示
装置の光利用効率を向上させる技術が知られている。通
常、画素の照射光入射側に配設する結像素子として、微
小なレンズをアレイ状に並べたものが使用されており、
これをマイクロレンズアレイと称する。[0005] Usually, the irradiation light to the display panel is incident with almost uniform intensity in pixel units, but the light incident on portions other than the pixel openings is blocked. Therefore, an optical imaging element corresponding to the arrangement of the pixels is arranged on the irradiation light incident side of the pixel opening to form an illuminance distribution correlated with the pixel opening, and the ratio of transmitted light is improved by projecting light. 2. Description of the Related Art A technique for improving the light use efficiency of a display device is known. Usually, as an imaging element arranged on the irradiation light incident side of a pixel, a lens in which minute lenses are arranged in an array is used,
This is called a microlens array.
【0006】図40は、マイクロレンズアレイを用いた
3板式投射型表示装置の光学構成を示す説明図である。FIG. 40 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a three-panel projection display device using a microlens array.
【0007】照射光を発生する光源であるメタルハライ
ドランプ4010の周囲に、光照射側に開口部が開設さ
れた放物面リフレクタ4011が配設され、放物面リフ
レクタ4011の開口部側に赤外線及び紫外線を遮断す
るフィルタ4012が配設されている。A parabolic reflector 4011 having an opening on the light irradiation side is disposed around a metal halide lamp 4010 as a light source for generating irradiation light. A filter 4012 for blocking ultraviolet rays is provided.
【0008】フィルタ4012を介した照射光が照射さ
れる側には、照射光を3原色に分離する第1、第2のダ
イクロイックミラー4013、4014がフィルタ40
12に対して約45度の角度で配設され、第1のダイク
ロイックミラー4013で反射された赤色光を反射する
第1のミラー4015が、第1のダイクロイックミラー
4013に略平行に配設されている。第1のミラー40
15により反射された赤色光が照射される位置には、赤
色の映像に関する電気信号すなわち赤色映像信号により
駆動される第1の液晶モジュールが配設される。第1の
液晶モジュールは、映像信号の入射側から出射側に順
に、入射側偏光板4031、マイクロレンズアレイ40
32、赤色映像信号で駆動される液晶パネル4033、
出射側偏光板4034、フィールドレンズ4035から
構成されている。The first and second dichroic mirrors 4013 and 4014 for separating the irradiation light into three primary colors are provided on the filter 4012 side on which irradiation light is irradiated via the filter 4012.
A first mirror 4015 disposed at an angle of about 45 degrees with respect to 12 and reflecting the red light reflected by the first dichroic mirror 4013 is disposed substantially parallel to the first dichroic mirror 4013. I have. First mirror 40
A first liquid crystal module driven by an electric signal related to a red image, that is, a red image signal, is provided at a position where the red light reflected by 15 is irradiated. The first liquid crystal module includes an incident side polarizing plate 4031 and a micro lens array 40 in order from the incident side of the video signal to the outgoing side.
32, a liquid crystal panel 4033 driven by a red video signal,
The output side polarizing plate 4034 and the field lens 4035 are provided.
【0009】第1のダイクロイックミラー4013を透
過した照射光のうち緑色光は第2のダイクロイックミラ
ー4014で反射され、青色光は第2のダイクロイック
ミラー4014を透過する。緑色光が照射される位置に
は、緑色の映像に関する電気信号すなわち緑色映像信号
で駆動される液晶パネル4043を備えた第2の液晶モ
ジュールが配設され、第1の液晶モジュール及び第2の
液晶モジュールの出射側には、第3のダイクロイックミ
ラー4017が第1の液晶モジュール及び第2の液晶モ
ジュールの液晶パネル4033及び4043に対して約
45度の角度で配設されている。第1の液晶モジュール
からの射出光は第3のダイクロイックミラー4017を
透過し、第2の液晶モジュールからの射出光は第3のダ
イクロイックミラー4017によって反射される。[0009] Of the irradiation light transmitted through the first dichroic mirror 4013, green light is reflected by the second dichroic mirror 4014, and blue light is transmitted through the second dichroic mirror 4014. A second liquid crystal module including a liquid crystal panel 4043 driven by an electric signal related to a green image, that is, a green image signal, is provided at a position where the green light is irradiated, and a first liquid crystal module and a second liquid crystal are provided. On the emission side of the module, a third dichroic mirror 4017 is arranged at an angle of about 45 degrees with respect to the liquid crystal panels 4033 and 4043 of the first liquid crystal module and the second liquid crystal module. The light emitted from the first liquid crystal module passes through the third dichroic mirror 4017, and the light emitted from the second liquid crystal module is reflected by the third dichroic mirror 4017.
【0010】第2のダイクロイックミラー4014を透
過した青色光が照射される位置には、青色映像信号で駆
動される液晶パネル4053を備えた第3の液晶モジュ
ールが配設されており、第3の液晶モジュールの出射側
には第2のミラー4016が液晶パネル4053に対し
て約45度の角度で配設されている。At a position where the blue light transmitted through the second dichroic mirror 4014 is irradiated, a third liquid crystal module having a liquid crystal panel 4053 driven by a blue video signal is provided. On the emission side of the liquid crystal module, a second mirror 4016 is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the liquid crystal panel 4053.
【0011】第3のダイクロイックミラー4017から
の光及び第2のミラー4016からの青色光が照射され
る位置には、第3のダイクロイックミラー4017及び
第2のミラー4016に略平行に第4のダイクロイック
ミラー4018が配設されており、第3のダイクロイッ
クミラー4017からの光は第4のダイクロイックミラ
ー4018を透過し、第2のミラー4016からの青色
光は第4のダイクロイックミラー4018で反射され、
ここで、各液晶モジュールから出射された3原色の映像
が合成される。合成された映像は、投射レンズ4019
を介してスクリーン4020に投射される。At a position where the light from the third dichroic mirror 4017 and the blue light from the second mirror 4016 are irradiated, a fourth dichroic is disposed substantially in parallel with the third dichroic mirror 4017 and the second mirror 4016. A mirror 4018 is provided, light from the third dichroic mirror 4017 passes through the fourth dichroic mirror 4018, and blue light from the second mirror 4016 is reflected by the fourth dichroic mirror 4018,
Here, the images of the three primary colors emitted from each liquid crystal module are combined. The synthesized image is projected by the projection lens 4019.
Is projected on the screen 4020 via the.
【0012】次に、図40に示したマイクロレンズアレ
イを用いた3板式投射型表示装置の動作について説明す
る。Next, the operation of the three-panel projection display device using the microlens array shown in FIG. 40 will be described.
【0013】メタルハライドランプ4010の光は、放
物面リフレクタ4011により概略平行光となり、赤外
線及び紫外線を遮断するフィルタ4012により不要な
不可視光線を除去された白色光となって第1のダイクロ
イックミラー4013に入射する。第1のダイクロイッ
クミラー4013は赤色光のみを反射する特性を有する
ものであり、反射された赤色光は第1のミラー4015
で反射されて第1の液晶モジュールの入射側偏光板40
31に入射する。入射側偏光板4031により赤色偏光
となった赤色光はマイクロレンズアレイ4032に入射
し、赤色映像信号により駆動される液晶パネル4033
に入射する。液晶パネル4033の画素は、90度ツイ
ステッドネマティックモードで動作し、最明表示の時に
入射した偏光を90度旋光させ、暗表示の時には旋光さ
せずに透過させる。The light of the metal halide lamp 4010 is converted into substantially parallel light by a parabolic reflector 4011, and becomes white light from which unnecessary invisible light is removed by a filter 4012 that blocks infrared rays and ultraviolet rays, and is converted into white light by a first dichroic mirror 4013. Incident. The first dichroic mirror 4013 has a characteristic of reflecting only red light, and the reflected red light is reflected by the first mirror 4015.
Is reflected by the incident side polarizing plate 40 of the first liquid crystal module.
It is incident on 31. The red light converted to red polarization by the incident side polarizing plate 4031 enters the microlens array 4032 and is driven by a red image signal.
Incident on. The pixels of the liquid crystal panel 4033 operate in a 90-degree twisted nematic mode, rotate the incident polarized light by 90 degrees during the brightest display, and transmit without rotating the polarized light during the dark display.
【0014】マイクロレンズアレイ4032上のマイク
ロレンズは、液晶パネル4033の画素開口部にそれぞ
れ対応した位置に配設されており、画素開口部に入射光
を集光する機能を有する。The microlenses on the microlens array 4032 are provided at positions corresponding to the pixel openings of the liquid crystal panel 4033, and have a function of condensing incident light on the pixel openings.
【0015】図41は、マイクロレンズアレイ上のマイ
クロレンズが液晶パネルの画素開口部に入射光を集光す
る様子を模式的に示した説明図である。マイクロレンズ
アレイ4101上のマイクロレンズに入射した入射光
は、光入射側基板4102を透過して画素4103の開
口部に集光され、光出射側基板4104を介して出射さ
れる。FIG. 41 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the microlenses on the microlens array converge the incident light on the pixel openings of the liquid crystal panel. Light incident on the microlens on the microlens array 4101 is transmitted through the light incident side substrate 4102, condensed on the opening of the pixel 4103, and emitted through the light emitting side substrate 4104.
【0016】図40に戻って、マイクロレンズアレイ4
032の機能により液晶パネル4033の画素開口部を
高効率で透過した赤色光は、出射側偏光板4034が液
晶パネル4033による旋光の状態に応じて透過率が変
化するフィルタとして機能するため、光強度の映像とな
り、フィールドレンズ4035及び投射レンズ4019
によりスクリーン4020上に拡大投影される。Returning to FIG. 40, the micro lens array 4
The red light transmitted through the pixel opening of the liquid crystal panel 4033 with high efficiency by the function of No. 032 functions as a filter whose transmittance changes in accordance with the state of rotation of the liquid crystal panel 4033 by the output side polarizing plate 4034, so that the light intensity is high. And the field lens 4035 and the projection lens 4019
Is magnified and projected on the screen 4020.
【0017】フィールドレンズ4035と投射レンズ4
019との間には、第3及び第4のダイクロイックミラ
ー4017及び4018があるが、第3のダイクロイッ
クミラー4017は赤色光を透過し、緑色光は反射する
特性であり、第4のダイクロイックミラー4018は赤
色光及び緑色光を透過し、青色光のみを反射する特性で
あるので、赤色光は影響を受けない。Field lens 4035 and projection lens 4
019, there are third and fourth dichroic mirrors 4017 and 4018. The third dichroic mirror 4017 transmits red light and reflects green light, and the fourth dichroic mirror 4018. Has a characteristic of transmitting red light and green light and reflecting only blue light, so that red light is not affected.
【0018】一方、第1のダイクロイックミラー401
3を透過した緑色光及び青色光は、第2のダイクロイッ
クミラー4014により分離され、赤色光と同様に、緑
色の映像信号により駆動される液晶パネル4043及び
青色の映像信号により駆動される液晶パネル4053に
よって光強度を制御された緑色の映像、青色の映像とな
り、第3及び第4のダイクロイックミラー4017及び
4018と第2のミラー4016とにより赤色の映像と
合成されて拡大投射される。On the other hand, the first dichroic mirror 401
3 are separated by a second dichroic mirror 4014 and, like red light, a liquid crystal panel 4043 driven by a green video signal and a liquid crystal panel 4053 driven by a blue video signal. Thus, a green image and a blue image whose light intensities are controlled are synthesized by the third and fourth dichroic mirrors 4017 and 4018 and the second mirror 4016 and enlarged and projected.
【0019】さて、一枚の表示パネルのみでカラー表示
を実現する表示装置は各種あるが、代表的なものとし
て、表示パネル上に3原色それぞれの色の強度信号によ
り駆動される画素のそれぞれに対応するカラーフィルタ
を形成する形式の表示装置と、表示パネルの直前、即
ち、光入射側に結像素子アレイを配置し、3原色の光線
をそれぞれ角度を変えて照射して、3原色それぞれの色
の強度信号で駆動される画素のそれぞれに対応した色の
光を入射させてカラー表示を実現する形式の表示装置と
がある。There are various types of display devices that realize color display with only one display panel. As a typical example, each of the display devices is provided with a pixel driven by an intensity signal of each of the three primary colors. A display device of a type in which a corresponding color filter is formed, and an imaging element array disposed immediately before the display panel, that is, on the light incident side, and irradiating light rays of three primary colors at different angles, respectively, to thereby emit light of each of the three primary colors 2. Description of the Related Art There is a display device that realizes color display by making light of a color corresponding to each of pixels driven by a color intensity signal incident thereon.
【0020】この2つの形式の表示装置を比較すると、
カラーフィルタを用いる形式の表示装置はカラーフィル
タが3色中の2色を吸収または反射して光信号に損失を
生ずるのに対して、結像素子アレイを用いる形式の表示
装置はこのような損失を生じないので、カラーフィルタ
を用いる形式の表示装置よりも明るい表示が実現できる
表示装置として期待されている。When comparing these two types of display devices,
In a display device using a color filter, the color filter absorbs or reflects two of the three colors to cause a loss in an optical signal, whereas a display device using an imaging element array causes such a loss. Therefore, it is expected that the display device can realize a brighter display than a display device using a color filter.
【0021】図42は、結像素子アレイを用いた単板式
カラー表示装置の光学構成を示す説明図である。図42
に示した構成の例においては、結像素子アレイとしてマ
イクロレンズアレイを用い、結像素子に照射する光線を
角度に応じて3色に分離するために、異なる角度で配設
された複数のダイクロイックミラーを用いている。FIG. 42 is an explanatory diagram showing the optical configuration of a single-panel color display device using an imaging element array. FIG.
In the example of the configuration shown in the above, a microlens array is used as an imaging element array, and a plurality of dichroics arranged at different angles in order to separate light rays to be applied to the imaging element into three colors according to angles. A mirror is used.
【0022】照射光を発生する光源であるメタルハライ
ドランプ4210の周囲には、光照射側に開口部が開設
された楕円リフレクタ4211が配設され、楕円リフレ
クタ4211の開口部側には、平行光を得るための円錐
レンズ4212が配設されている。円錐レンズ4212
の光出射側には、光の角度分布を調整するための絞り4
213が円錐レンズ4212の周縁部を覆うように配設
されている。An elliptical reflector 4211 having an opening on the light irradiation side is provided around a metal halide lamp 4210 which is a light source for generating irradiation light, and a parallel light is provided on the opening side of the elliptical reflector 4211. A conical lens 4212 for obtaining is provided. Conical lens 4212
On the light exit side, a stop 4 for adjusting the angle distribution of light is provided.
Reference numeral 213 is provided so as to cover the periphery of the conical lens 4212.
【0023】円錐レンズ4212及び絞り4213の光
出射側には、赤外線及び紫外線を遮断するフィルタ42
14、コンデンサレンズ4215、3枚のダイクロイッ
クミラーから構成される色分解ミラー4216が順に配
設されている。色分解ミラー4216は、入射光を相互
に異なった反射角度の3原色の光に分解するために、3
枚のダイクロイックミラーが相互に微小な角度をなすよ
うに配設されている。色分解ミラー4216によって3
原色に分解された光が反射する位置には、順に配置され
た入射側偏光板4217、マイクロレンズアレイ421
8、液晶パネル4219、出射側偏光板4220から構
成される液晶モジュールが配設され、液晶モジュールの
出射側には、フィールドレンズ4221及び投射レンズ
4222が配設されている。さらに、実際の構成では、
投射レンズ4222により投射された像が結像されるス
クリーンが用いられるが、当該構成部分は、図面上は省
略されている。以上が、結像素子アレイを用いた単板式
カラー表示装置の光学構成である。A filter 42 for blocking infrared rays and ultraviolet rays is provided on the light exit side of the conical lens 4212 and the aperture 4213.
14, a condenser lens 4215, and a color separation mirror 4216 composed of three dichroic mirrors are arranged in this order. The color separation mirror 4216 is used to separate incident light into light of three primary colors having different reflection angles from each other.
The dichroic mirrors are arranged at a small angle to each other. 3 by color separation mirror 4216
At the position where the light separated into the primary colors is reflected, the incident-side polarizing plate 4217 and the microlens array 421 arranged in this order are arranged.
8. A liquid crystal module including a liquid crystal panel 4219 and an output side polarizing plate 4220 is provided, and a field lens 4221 and a projection lens 4222 are provided on the output side of the liquid crystal module. Furthermore, in the actual configuration,
A screen on which an image projected by the projection lens 4222 is formed is used, but such components are omitted in the drawing. The optical configuration of the single-panel color display device using the imaging element array has been described above.
【0024】以下、図42に示した結像素子アレイを用
いた単板式カラー表示装置の動作について説明する。The operation of the single-panel color display device using the imaging element array shown in FIG. 42 will be described below.
【0025】メタルハライドランプ4210からの光
が、回転楕円リフレクタ4211によって円錐レンズ4
212の光入射側の面の直前の位置に集光される。円錐
レンズ4212は、集光された光の出射角度を出射光の
光軸側に集中させて平行光をより容易に得られるように
している。円錐レンズ4212からの出射光の出射角度
を絞り4213により制限しているのは、絞り4213
の光出射部分の面積とコンデンサレンズ4215の焦点
距離とにより、コンデンサレンズ4215の出射側で得
られる光の角度分布が決まるので、後述する所定の角度
分布を得るためである。Light from a metal halide lamp 4210 is condensed by a conical lens 411 by a spheroidal reflector 4211.
The light is condensed at a position immediately before the surface on the light incident side of 212. The conical lens 4212 concentrates the emission angle of the collected light on the optical axis side of the emitted light so that parallel light can be obtained more easily. The reason why the exit angle of the light emitted from the conical lens 4212 is limited by the stop 4213 is that the stop 4213
The angular distribution of light obtained on the exit side of the condenser lens 4215 is determined by the area of the light exit portion and the focal length of the condenser lens 4215, so that a predetermined angular distribution described later is obtained.
【0026】絞り4213から出射した光は、赤外線及
び紫外線遮断フィルタ4214により不要な不可視光線
を除去された後、コンデンサレンズ4215に入射す
る。The light emitted from the aperture 4213 is incident on a condenser lens 4215 after unnecessary invisible light is removed by an infrared and ultraviolet cutoff filter 4214.
【0027】コンデンサレンズ4215は、通常のガラ
スの球面レンズで作製すると球面収差の大きい厚肉レン
ズになるので、フレネルレンズとして軽量化するととも
に収差の低減を図ったものを用いている。When the condenser lens 4215 is made of a normal glass spherical lens, it becomes a thick lens having a large spherical aberration. Therefore, a Fresnel lens which is reduced in weight and reduced in aberration is used.
【0028】コンデンサレンズ4215により略平行光
となった光は、3枚のダイクロイックミラーから構成さ
れる色分解ミラー4216に入射する。色分解ミラー4
216を構成する3枚のダイクロイックミラーの特性
は、この3枚のダイクロイックミラーをそれぞれダイク
ロイックミラー4216R,4216G,4216Bと
すると、ダイクロイックミラー4216Rは可視光のう
ち赤色光のみを反射し、同様にダイクロイックミラー4
216Gは緑色光、ダイクロイックミラー4216Bは
青色光のみを反射するものである。The light converted into substantially parallel light by the condenser lens 4215 is incident on a color separation mirror 4216 composed of three dichroic mirrors. Color separation mirror 4
The characteristics of the three dichroic mirrors constituting the 216 are as follows. When the three dichroic mirrors are dichroic mirrors 4216R, 4216G, and 4216B, the dichroic mirror 4216R reflects only red light of visible light, and similarly, the dichroic mirror 4
216G reflects green light, and dichroic mirror 4216B reflects only blue light.
【0029】図43は、色分解ミラー4216を構成す
る3枚のダイクロイックミラーの特性の一例を示すグラ
フである。グラフ中の曲線B,G,Rがそれぞれダイク
ロイックミラー4216R,4216G,4216Bの
光の波長に対する反射率の特性を示している。即ち、上
述のように、ダイクロイックミラー4216Rは可視光
のうち赤色光のみを反射し、同様にダイクロイックミラ
ー4216Gは緑色光、ダイクロイックミラー4216
Bは青色光のみを反射する。FIG. 43 is a graph showing an example of characteristics of three dichroic mirrors constituting the color separation mirror 4216. Curves B, G, and R in the graph show the characteristics of the reflectance of the dichroic mirrors 4216R, 4216G, and 4216B with respect to the wavelength of light, respectively. That is, as described above, the dichroic mirror 4216R reflects only the red light out of the visible light, and similarly, the dichroic mirror 4216G reflects the green light and the dichroic mirror 4216.
B reflects only blue light.
【0030】図44は、色分解ミラー4216を構成す
る3枚のダイクロイックミラーの配置の角度を模式的に
表した説明図である。前述のように、色分解ミラー42
16は、入射光を相互に異なった反射角度の3原色の光
に分解するために、3枚のダイクロイックミラー421
6R,4216G,4216Bが相互に微小な角度をな
すように配設されている。具体的には、3枚のダイクロ
イックミラー4216R,4216G,4216Bの中
央に位置するダイクロイックミラー4216Bが入射光
の光軸に対して45度の角度をなすように配置され、そ
の両側にダイクロイックミラー4216R,4216G
がそれぞれダイクロイックミラー4216Bに対して約
2.3度の角度をなすように配置されている。3枚のダ
イクロイックミラー4216R,4216G,4216
Bを、このように配置することにより、入射光は、液晶
パネル4219の水平方向に異なった角度を有する3原
色の光信号に分離される。FIG. 44 is an explanatory diagram schematically showing angles of arrangement of three dichroic mirrors constituting the color separation mirror 4216. As described above, the color separation mirror 42
Reference numeral 16 denotes three dichroic mirrors 421 for separating incident light into light of three primary colors having mutually different reflection angles.
6R, 4216G, and 4216B are arranged so as to form a small angle with each other. Specifically, a dichroic mirror 4216B located at the center of the three dichroic mirrors 4216R, 4216G, and 4216B is arranged so as to form an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the incident light, and the dichroic mirrors 4216R, 4216G
Are arranged at an angle of about 2.3 degrees with respect to the dichroic mirror 4216B. Three dichroic mirrors 4216R, 4216G, 4216
By arranging B in this manner, incident light is separated into optical signals of three primary colors having different angles in the horizontal direction of the liquid crystal panel 4219.
【0031】以上のように、3原色に角度分離された光
は、図42における液晶モジュールの入射側偏光板42
16により偏光された後、マイクロレンズアレイ421
7及び液晶パネル4218に入射する。As described above, the light that has been angle-separated into the three primary colors is incident on the incident-side polarizing plate 42 of the liquid crystal module in FIG.
After being polarized by the microlens array 421
7 and the liquid crystal panel 4218.
【0032】図45は、マイクロレンズアレイと液晶パ
ネルとの関係を模式的に表した説明図であり、マイクロ
レンズアレイ4501の1つのマイクロレンズに入射し
た光の様子をマイクロレンズアレイ4501及び液晶パ
ネルの水平断面の一部を拡大して示している。液晶パネ
ルは、光入射側基板4502、画素部4503、光出射
側基板4504から構成されている。FIG. 45 is an explanatory view schematically showing the relationship between the microlens array and the liquid crystal panel. The state of light incident on one microlens of the microlens array 4501 is shown by the microlens array 4501 and the liquid crystal panel. 2 is a partially enlarged horizontal section. The liquid crystal panel includes a light incident side substrate 4502, a pixel portion 4503, and a light emission side substrate 4504.
【0033】結像素子アレイであるマイクロレンズアレ
イ4501の1つの結像素子(マイクロレンズ)に角度
分離された3原色の光R,G,B(光Rは赤色光、光G
は緑色光、光Bは青色光)が入射する。この角度分離に
よって与えられる角度差により、3原色の光R,G,B
は、液晶パネルを構成する光入射側基板4502を介し
て、液晶パネルの画素部4503の1画素中の各色ごと
に設けられた開口部にそれぞれ分離して入射する。The three primary colors of light R, G, and B (light R is red light, light G) are angle-separated to one imaging element (microlens) of a microlens array 4501 that is an imaging element array.
Is green light and light B is blue light). Due to the angle difference given by this angle separation, the light R, G, B of the three primary colors
Are separately incident on openings provided for respective colors in one pixel of a pixel portion 4503 of the liquid crystal panel via a light incident side substrate 4502 constituting the liquid crystal panel.
【0034】このとき、3原色R,G,Bの入射光の角
度差Δθに対して、光入射側基板4502の厚さt及び
屈折率n、画素ピッチPpixel 並びに結像素子ピッチP
lensの間には、以下のような関係が成立している。At this time, the thickness t and the refractive index n of the light incident side substrate 4502, the pixel pitch Ppixel, and the imaging element pitch P with respect to the angle difference Δθ between the incident lights of the three primary colors R, G, and B.
The following relationship is established between lenses.
【0035】[0035]
【数2】 このように色分離された光がそれぞれ対応する色の開口
部を透過し、光出射側基板4504から出射され、図4
2における出射側偏光板4220を透過することによっ
てカラー映像が形成され、フィールドレンズ4221及
び投射レンズ4222によりスクリーンへと拡大投射さ
れて、大画面表示を実現することができる。(Equation 2) The light thus color-separated passes through the openings of the corresponding colors, and is emitted from the light emission side substrate 4504.
2, a color image is formed by transmission through the exit-side polarizing plate 4220, and the color image is enlarged and projected on a screen by the field lens 4221 and the projection lens 4222, so that a large-screen display can be realized.
【0036】ところで、投射型表示装置が有する問題点
の1つとして、表示むらが発生しやすい点が挙げられ
る。この問題点の原因は、光源のランプからの光を液晶
パネルに集光する際に、液晶パネルの表示部外にはみ出
して照射される光を少なくし、かつ、表示部の端部まで
中央部と同様に光を照射して明るくすることが困難なた
めである。Incidentally, one of the problems of the projection type display device is that uneven display is likely to occur. The cause of this problem is that when the light from the lamp of the light source is condensed on the liquid crystal panel, the light protruding outside the display unit of the liquid crystal panel is reduced, and the central part is extended to the end of the display unit. This is because it is difficult to irradiate light to make it brighter.
【0037】図46は、投射型表示装置の液晶表示パネ
ルの入射照度を模式的に表した説明図である。通常の光
源を使用した場合には、照明の周縁部に向かうに従い照
度が徐々に減少するため、図46(a)に示した場合の
ように照度の均一度が高い部分のみを表示パネルに当て
て使用すると、周縁部の光の無駄が大きく効率が悪い。
一方、図46(b)に示した場合のように表示パネル外
に漏れる光を少なくしようとすると、表示領域の周縁部
が非常に暗くなり、輝度むらまたは照度むらが大きくな
る。また、表示部の形状が、通常、四角形であることも
集光を困難にする原因の1つである。FIG. 46 is an explanatory diagram schematically showing the incident illuminance of the liquid crystal display panel of the projection display device. When a normal light source is used, the illuminance gradually decreases toward the periphery of the illumination. Therefore, only a portion having a high degree of uniformity of the illuminance is applied to the display panel as shown in FIG. If used, light is wasted at the periphery and efficiency is low.
On the other hand, if it is attempted to reduce the light leaking out of the display panel as in the case shown in FIG. 46B, the periphery of the display area becomes very dark, and the uneven brightness or uneven illuminance increases. In addition, the fact that the shape of the display unit is usually rectangular is also one of the factors that make it difficult to condense light.
【0038】以上の照明効率、照度むらの問題を解決す
る手段として、1組のレンズアレイを用いた照明装置が
提案され用いられている。As means for solving the above-mentioned problems of illumination efficiency and illuminance unevenness, an illumination device using a set of lens arrays has been proposed and used.
【0039】図47は、1組のレンズアレイを用いた照
明装置の概略構成図である。この照明装置は、第1のレ
ンズアレイ4701に照明光を入射させ、入射光を第1
のレンズアレイ4701中のレンズの個数分に分割し、
第1のレンズアレイ4701中の各レンズからの出射光
を第2のレンズアレイ4702の対応する各レンズに入
射させ、第2のレンズアレイ4702の各レンズからの
出射光を液晶パネル等の表示パネル4703に照射する
ものである。FIG. 47 is a schematic configuration diagram of an illumination device using one set of lens arrays. This illuminating device causes illumination light to enter the first lens array 4701 and converts the incident light to the first lens array 4701.
Divided into the number of lenses in the lens array 4701
The light emitted from each lens in the first lens array 4701 is made incident on the corresponding lens in the second lens array 4702, and the light emitted from each lens in the second lens array 4702 is displayed on a display panel such as a liquid crystal panel. 4703.
【0040】第1のレンズアレイ4701の個々のレン
ズの形状を液晶パネル4703の表示面の形状と相似形
とし、第2のレンズアレイ4702の焦点距離を第1の
レンズアレイ4701の個々のレンズの形状が表示パネ
ル4703面に表示パネル4703とほぼ同じ大きさで
投影されるように設定することにより、液晶表示面全体
に均一で効率の良い照明を実現することができる。The shape of each lens of the first lens array 4701 is made similar to the shape of the display surface of the liquid crystal panel 4703, and the focal length of the second lens array 4702 is set to the shape of each lens of the first lens array 4701. By setting the shape so that it is projected on the surface of the display panel 4703 with substantially the same size as the display panel 4703, uniform and efficient illumination can be realized over the entire liquid crystal display surface.
【0041】図48にこの2つのレンズアレイを用いた
照明装置を含む表示装置の例を示す。FIG. 48 shows an example of a display device including an illumination device using the two lens arrays.
【0042】ランプ4801の光が放物面反射鏡480
2により赤外線・紫外線カットフィルタ4803を介し
て第1のレンズアレイ4804aに集光される。第1の
レンズアレイ4804aは、光を表示パネルと相似な形
状に分割して第2のレンズアレイ4804bに集光す
る。第2のレンズアレイ4804bは、第1のレンズア
レイ4804a中の個々のレンズからの光を表示パネル
4807に投射する。表示パネル4807の前には、コ
ンデンサレンズ4805および偏光板4806があり、
第2のレンズアレイ4804bからの光を概略平行光化
して、また偏光されて液晶パネル4807に入射する。
液晶パネル4807で偏光状態を変調された光は、偏光
板4808で光強度の変調に変換され、フィールドレン
ズ4809および投射レンズ4810により投射され
る。The light of the lamp 4801 is reflected by the parabolic reflector 480.
2, the light is condensed on the first lens array 4804a via the infrared / ultraviolet cut filter 4803. The first lens array 4804a divides light into a shape similar to the display panel and focuses the light on the second lens array 4804b. The second lens array 4804b projects light from individual lenses in the first lens array 4804a to the display panel 4807. In front of the display panel 4807, a condenser lens 4805 and a polarizing plate 4806 are provided.
The light from the second lens array 4804b is converted into substantially parallel light, and is polarized and enters the liquid crystal panel 4807.
The light whose polarization state is modulated by the liquid crystal panel 4807 is converted into light intensity modulation by the polarizing plate 4808, and is projected by the field lens 4809 and the projection lens 4810.
【0043】[0043]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
アレイを用いた光源には、結像素子アレイを用いた形式
の表示パネルへ適用することが困難であるという問題点
がある。その理由は、レンズアレイを使用することによ
り、表示パネルに入射する光の角度が多数に離散し、光
源からの光の角度分布が非常に大きくなるためである。However, the light source using the lens array has a problem that it is difficult to apply the light source to a display panel using an imaging element array. The reason is that by using a lens array, the angle of light incident on the display panel is dispersed in a large number, and the angular distribution of light from the light source becomes very large.
【0044】図49は通常の照明光学系における出射光
の角度分布、図50は3×5のレンズアレイを用いた照
明装置における出射光の角度分布を、表示パネルに対す
る入射角の傾き角θと方位角φを持つ平面に表示した説
明図である。図49に示された通常の照明光学系の場合
は、表示パネル上の垂直入射状態の部分を中心として広
がり、ひとかたまりの分布をなしている。これに対し
て、図50に示されたレンズアレイを使用した照明装置
の場合は、レンズアレイ中の各レンズからの出射光が角
度上で分離しているので、同じ光量の場合には原理的に
全体の分布範囲は広くなる。FIG. 49 shows the angular distribution of the emitted light in the ordinary illumination optical system, and FIG. 50 shows the angular distribution of the emitted light in the illumination device using the 3 × 5 lens array, as the inclination angle θ of the incident angle with respect to the display panel. FIG. 4 is an explanatory diagram displayed on a plane having an azimuth angle φ. In the case of the ordinary illumination optical system shown in FIG. 49, the light spreads around the portion of the display panel in the vertical incidence state and forms a cluster. On the other hand, in the case of the illuminating device using the lens array shown in FIG. 50, the light emitted from each lens in the lens array is separated on an angle, so that in the case of the same light amount, The overall distribution range becomes wider.
【0045】表示パネルの画素の近傍に配置したマイク
ロレンズ等の結像素子により画素の開口部に光を集光す
る場合は、入射光の角度分布の大きさによって結像素子
と画素開口部との距離が制限される。When light is condensed on the opening of the pixel by an imaging element such as a microlens arranged near the pixel of the display panel, the image forming element and the pixel opening depend on the size of the angle distribution of the incident light. Distance is limited.
【0046】図51は、入射光の入射角の角度分布の範
囲が小さい場合と大きい場合とにおける結像素子と画素
開口部との最大距離をそれぞれ模式的に表した説明図で
ある。FIG. 51 is an explanatory view schematically showing the maximum distance between the imaging element and the pixel opening when the range of the angle distribution of the incident light of the incident light is small and large.
【0047】図51(a)に示された入射角θiが小さ
い場合においては、結像素子と画素開口部との距離tを
長くとることができるので、結像素子による発散角θou
t も小さくなる。これに対して、図51(b)に示され
た入射角θiが大きい場合においては、結像素子と画素
開口部との距離tを短くする必要があり、従って、結像
素子による発散角θout も大きくなる。即ち、レンズア
レイを使用した照明装置の場合は、結像素子と画素開口
部とを接近させる必要があることと、発散角θoutが非
常に大きくなるという問題がある。In the case where the incident angle θi shown in FIG. 51A is small, the distance t between the imaging element and the pixel opening can be made long, so that the divergence angle θou by the imaging element is obtained.
t also becomes smaller. On the other hand, when the incident angle θi shown in FIG. 51B is large, the distance t between the imaging element and the pixel opening needs to be short, and therefore, the divergence angle θout by the imaging element is required. Also increases. That is, in the case of an illumination device using a lens array, there are problems that the imaging element and the pixel opening need to be close to each other and that the divergence angle θout becomes very large.
【0048】この問題は、結像素子による表示パネルの
透過率の向上を目的とする場合においても、または、入
射角度により色を分離するために結像素子を用いる場合
においても、同様に発生する問題であり、レンズアレイ
を用いた光源の投射型表示装置への適用を困難なものと
している。This problem also occurs in the case where the aim is to improve the transmittance of the display panel by the image forming element, or in the case where the image forming element is used to separate colors according to the incident angle. This makes it difficult to apply a light source using a lens array to a projection display device.
【0049】さらに、入射角度により色を分離する方式
の単板式カラー表示装置の液晶パネルとレンズアレイを
用いた光源とを組み合わせることはより困難である。Further, it is more difficult to combine a liquid crystal panel of a single-panel type color display device of a type that separates colors by an incident angle with a light source using a lens array.
【0050】図52は、通常の照明光学系の場合におけ
る3色に角度分離した後の角度分布を平面上に表示した
説明図、図53は、レンズアレイを使用した照明装置の
場合における3色に角度分離した後の角度分布を平面上
に表示した説明図である。図52と図53とを比較する
と、図53に示されたレンズアレイを使った照明装置の
場合は、図52に示された通常の照明光学系の場合に対
して、非常に大きな角度分布を有することが分かる。FIG. 52 is an explanatory view showing, on a plane, the angular distribution after angle separation into three colors in the case of a normal illumination optical system, and FIG. 53 shows three colors in the case of an illumination device using a lens array. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an angle distribution after angle separation on a plane. Comparing FIG. 52 with FIG. 53, the illumination device using the lens array shown in FIG. 53 has a much larger angular distribution than the ordinary illumination optical system shown in FIG. It can be seen that it has.
【0051】上述したように、この角度分布にさらに結
像素子による発散角が加わった光が表示パネルに入射
し、投射レンズにより表示スクリーン上に投射される。
発散角の大きい光が表示パネルに入射すると、表示パネ
ル上における表面反射等が増大して光量が低下する可能
性が増大する。また、例えば表示パネルが液晶パネルの
場合、液晶パネルの光の角度により表示特性が変化する
という性質(視角特性)があり、発散角の大きい光を用
いることは表示性能に悪影響を及ぼす。As described above, the light obtained by adding the divergence angle of the image forming element to this angular distribution is incident on the display panel, and is projected on the display screen by the projection lens.
When light having a large divergence angle is incident on the display panel, surface reflection on the display panel or the like increases, and the possibility that the amount of light decreases is increased. Further, for example, when the display panel is a liquid crystal panel, there is a property that the display characteristics change depending on the angle of light of the liquid crystal panel (viewing angle characteristics), and using light having a large divergence angle adversely affects display performance.
【0052】さらに、表示パネルに発散角の大きい光が
入射した状態で表示パネルの像を投射レンズにより表示
スクリーンに投射しようとすると、発散角の大きい光を
投射するためには非常にF数の小さい投射レンズが要求
される。F数の小さい投射レンズは、通常、高価で重
く、また設計上も解像度の向上や歪の低減を図るのが困
難である。このことは投射型表示装置のサイズ及び重量
の増加、コストの増加、性能の低下をもたらすことにな
る。Further, when an image of the display panel is projected on a display screen by a projection lens in a state where light having a large divergence angle is incident on the display panel, a very large F number is required to project light having a large divergence angle. A small projection lens is required. A projection lens having a small F number is usually expensive and heavy, and it is difficult to improve the resolution and reduce the distortion in terms of design. This results in an increase in the size and weight of the projection display device, an increase in cost, and a decrease in performance.
【0053】さらに、レンズアレイを2組用いる光学系
の場合は、複雑な形状の光学素子が2つ必要になる上、
光学系の光路長が長くなり、投射型表示装置のセットサ
イズが増大してしまう欠点がある。また、光学素子が複
数入る事で、反射面が増えて光学損失が増し、効率が低
下してしまう。Further, in the case of an optical system using two sets of lens arrays, two optical elements having complicated shapes are required.
There is a drawback that the optical path length of the optical system becomes longer and the set size of the projection display device increases. In addition, when a plurality of optical elements are provided, the number of reflection surfaces increases, the optical loss increases, and the efficiency decreases.
【0054】本発明は上記各問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、画素開口部への入射光の利用効率が
高く、表示パネルへの入射光の照度分布が均一で、当該
入射光の発散角が小さく、各画素に適正な入射光が入射
されることにより表示性能が良好で、かつ、光路長が短
く小型で安価な表示装置、表示装置用液晶パネルならび
に投射型表示装置を提供することである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to improve the efficiency of use of incident light to a pixel opening, to provide a uniform illuminance distribution of incident light to a display panel, A display device with a small divergence angle, a good display performance due to appropriate incident light being incident on each pixel, a short optical path length, a small and inexpensive display device, a liquid crystal panel for a display device, and a projection type display device. To provide.
【0055】[0055]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光源か
らの照射光を、この照射光を結像する複数個の結像素子
が形成された結像素子アレイを介して、透過光の強度を
制御する単位である画素が2次元状に配設された表示パ
ネルに入射し、前記照射光の強度が制御された透過光を
映像表示手段に投射して映像表示を行う表示装置におい
て、前記光源と前記結像素子アレイとの間に、前記照射
光を前記結像素子アレイに分割して分配する光分配手段
を配設したことを特徴とする。According to the present invention, irradiation light from a light source is transmitted through an imaging element array in which a plurality of imaging elements for imaging the irradiation light are formed. In a display device in which a pixel which is a unit for controlling the intensity is incident on a display panel arranged two-dimensionally, and the transmitted light whose intensity of the irradiation light is controlled is projected on a video display unit to display a video, A light distribution unit is provided between the light source and the imaging element array to divide the irradiation light into the imaging element array and distribute the light.
【0056】この光分配手段は、液晶パネルへの照射光
の照度分布が均一で表示性能が良好である。しかも光路
長が短く、小型で安価である。The light distribution means has a uniform illuminance distribution of the light applied to the liquid crystal panel and has good display performance. Moreover, the optical path length is short, small and inexpensive.
【0057】光分配手段としては、照射光を前記複数の
レンズごとに分割して集光する、複数個のレンズから構
成されたレンズアレイ、あるいは2以上の異なる回転楕
円面から構成された楕円面反射鏡で、各回転楕円面の2
つの焦点のうち一方の焦点の位置が前記光源位置と略一
致するものが用いられる。As the light distribution means, a lens array composed of a plurality of lenses, or an elliptical surface composed of two or more different spheroids, for dividing and condensing irradiation light for each of the plurality of lenses. With the reflector, 2 of each spheroid
The one in which the position of one of the focal points substantially coincides with the light source position is used.
【0058】[0058]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る表示装置の実
施の形態について、図面を参照しながら説明する。Embodiments of a display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0059】最初に、本発明に係る表示装置を実現する
ことができる原理について説明する。光源となるランプ
とレンズアレイと結像素子アレイとの位置関係により決
まる離散的な角度分布の入射光を以下のように設定す
る。First, the principle by which the display device according to the present invention can be realized will be described. The incident light having a discrete angular distribution determined by the positional relationship between the lamp serving as the light source, the lens array, and the imaging element array is set as follows.
【0060】(1) 色の角度分離を用いない形式の表
示装置の場合には、表示パネルの入射面側に設けられた
結像素子アレイ中の1つの結像素子により入射光の角度
分布に基づいて表示パネルの画素開口部に生じる離散的
な放射照度分布の間隔を、画素が形成されている間隔
と、表示パネル上の画素開口が形成される面内の少なく
とも一方向において一致させるかまたはその整数倍とな
るようにする。(1) In the case of a display device that does not use color angle separation, the angle distribution of incident light is reduced by one imaging element in an imaging element array provided on the incident surface side of the display panel. The interval of the discrete irradiance distribution generated in the pixel opening of the display panel based on the interval in which the pixel is formed, or in at least one direction in the plane where the pixel opening on the display panel is formed or Make it an integral multiple of that.
【0061】(2) または、表示パネルの画素開口部
に生じる離散的な放射照度分布を一方向にそろえる様に
する。(2) Alternatively, the discrete irradiance distributions generated in the pixel openings of the display panel are aligned in one direction.
【0062】(3) 一方、色の角度分離を用いる形式
の表示装置の場合には、同一色の光の放射照度分布の間
隔を、当該色に対応する画素が形成されている間隔と、
表示パネル上の画素開口が形成される面内の少なくとも
一方向において一致させるかまたはその整数倍となるよ
うにする。(3) On the other hand, in the case of a display device of the type using angle separation of colors, the interval of the irradiance distribution of light of the same color is determined by the interval at which pixels corresponding to the color are formed,
It is made to match in at least one direction within a plane where a pixel opening on a display panel is formed, or to make it an integral multiple thereof.
【0063】(4) また、同一色の離散的な放射照度
分布を、異なる色の画素が配置されている方向と異なる
(平行ではない)一方向にそろえる。(4) Further, the discrete irradiance distribution of the same color is aligned in one direction different from (not parallel to) the direction in which pixels of different colors are arranged.
【0064】(5) そして、いずれの場合において
も、表示パネル上の画素開口が形成される面内の上記一
致する方向以外の他の方向において、離散的な照度分布
が画素の配設間隔の整数倍の間隔とならない場合には、
結像素子アレイの他の方向における屈折力を間隔を一致
させた方向における屈折力よりも弱くする。具体的に
は、以下のような条件設定を行う。(5) In any case, in a direction other than the above-mentioned coincident direction in the plane where the pixel openings are formed on the display panel, the discrete illuminance distribution is different from the arrangement interval of the pixels. If the interval is not an integral multiple,
The refractive power in the other direction of the imaging element array is made weaker than the refractive power in the direction in which the intervals are matched. Specifically, the following conditions are set.
【0065】図54は、レンズアレイを用いた照明装置
及び結像素子アレイを用いた表示パネルにおける、レン
ズアレイのレンズ形成間隔とコンデンサレンズとの距離
及び表示パネル上の画素形成間隔と結像素子アレイ・画
素開口間の距離との関係を模式的に表した説明図であ
る。FIG. 54 shows the distance between the lens array of the lens array and the distance between the lens and the condenser lens, the distance between the pixels on the display panel, and the image forming element in the illumination device using the lens array and the display panel using the image forming element array. It is explanatory drawing which represented typically the relationship with the distance between an array and a pixel opening.
【0066】この表示装置は、照明装置に用いられるレ
ンズアレイ5401と、レンズアレイ5401から距離
Lをおいて配置されたコンデンサレンズ5402と、コ
ンデンサレンズ5402を介した入射光が色角度分離光
学系5403を介して入射され、マイクロレンズから構
成される結像素子アレイ5404と、結像素子アレイ5
404の後に厚さtの光学媒体5405を挟持して配置
され、結像素子アレイ5404を介した入射光が入射さ
れる表示パネル上の画素開口部5406とを含むも概略
構成を有している。In this display device, a lens array 5401 used for an illumination device, a condenser lens 5402 arranged at a distance L from the lens array 5401, and a light incident through the condenser lens 5402 are separated by a color angle separation optical system 5403. Element array 5404 composed of microlenses, and an imaging element array 5
It also has a schematic configuration including a pixel opening 5406 on the display panel on which an optical medium 5405 having a thickness t is sandwiched after 404 and light incident through the imaging element array 5404 is incident thereon. .
【0067】レンズアレイ5401は、図47における
レンズアレイ4702に相当するレンズであり、たとえ
ば図47におけるレンズアレイ4701に入射する光の
平行度が十分に高い場合は、このレンズアレイは不要と
なる。すなわち、より光源側のレンズアレイ、図47に
おけるレンズアレイ4701の個々のレンズの光が、そ
のままでも表示パネル4703に、十分に集まるからで
ある。従って、この場合には、実際には図54において
もレンズアレイ5401は不要となり、以下の説明で、
レンズアレイ5401としているものは、より光源側に
ある第一のレンズアレイにより形成される複数の光源像
のことである。The lens array 5401 is a lens corresponding to the lens array 4702 in FIG. 47. For example, when the parallelism of light incident on the lens array 4701 in FIG. 47 is sufficiently high, this lens array becomes unnecessary. That is, the light from the lens array on the light source side, that is, the individual lenses of the lens array 4701 in FIG. Therefore, in this case, the lens array 5401 is actually unnecessary in FIG. 54, and in the following description,
The lens array 5401 is a plurality of light source images formed by the first lens array closer to the light source.
【0068】レンズアレイ5401に形成されている個
々のレンズの横方向の間隔をPi、光学媒体の相対屈折
率をn、液晶パネルの横方向の画素間隔をPpとする
と、 Pp/(n・t)=Pi/L (式2) の関係が成立する。実際には、設計誤差、測定誤差等が
生ずるため、必ずしも式2に厳密に一致する必要はな
い。実際の配置の条件は、収差の低減等の要請から上記
の理想的な条件から多少異なったものとすることもあり
得る。Assuming that the horizontal distance between the individual lenses formed in the lens array 5401 is Pi, the relative refractive index of the optical medium is n, and the horizontal pixel distance of the liquid crystal panel is Pp, Pp / (n · t) ) = Pi / L (Equation 2) holds. Actually, since a design error, a measurement error, and the like occur, it is not always necessary to exactly match Expression 2. The actual arrangement conditions may be slightly different from the above-mentioned ideal conditions due to a demand for reduction of aberration or the like.
【0069】画素開口の位置は、最大でレンズアレイ5
401の1レンズ分だけずれても、入射光が各画素開口
の位置から外れることはないことから、レンズアレイ5
401のレンズの横方向におけるレンズ間の数Mに対し
て、両端で1だけずれることを許容する幅を持たせるこ
とができ、次式の条件が得られる。The position of the pixel opening is at most
Even if the lens 401 is shifted by one lens, the incident light does not deviate from the position of each pixel opening.
The number M between the lenses in the lateral direction of the lens 401 can be given a width that allows a shift of 1 at both ends, and the following condition is obtained.
【0070】[0070]
【数3】 ここで、PとP0の二つの量を P=Pp/(n・t) (式4) P0=Pi/L (式5) と定義すれば、式2は P=P0 (式6) と書ける。(Equation 3) Here, if two quantities of P and P0 are defined as P = Pp / (nt) (Equation 4) P0 = Pi / L (Equation 5), then Equation 2 can be written as P = P0 (Equation 6). .
【0071】このP0を図55に示されるように、(M
+1)個のレンズにより形成されるM個の間隙 の幅で
ある状態を考える。As shown in FIG. 55, this P0 is (M
Consider a state where the width is the width of M gaps formed by +1) lenses.
【0072】この図で両端のP0に対して、それぞれ最
小の範囲と最大の範囲を考えると、図56に示されるよ
うに、中心幅がP0だけ小さくなった場合、In this figure, considering the minimum range and the maximum range with respect to P0 at both ends, when the center width is reduced by P0 as shown in FIG.
【数4】 と、中心幅がP0だけ大きくなった場合、(Equation 4) And if the center width is increased by P0,
【数5】 とが考えられ、この範囲では中心位置が基準となるP0
幅の場合の両端にPの幅のものが収まることがわかる。
従って、式3の範囲でも条件が成立することがわかる。(Equation 5) It is considered that in this range, the center position becomes the reference P0
It can be seen that the width of P fits at both ends in the case of width.
Therefore, it is understood that the condition is satisfied even in the range of Expression 3.
【0073】または、レンズアレイ5401を縦方向
(紙面内)のみの配列とし、一列にする事でも課題を解
決できる。Alternatively, the problem can be solved by arranging the lens arrays 5401 only in the vertical direction (in the plane of the paper) and arranging them in a line.
【0074】そして、結像素子アレイ5404のマイク
ロレンズは、その焦点距離が図54の紙面に垂直な断面
内においては画素開口部までの距離tに対して十分に長
い距離である非球面レンズとすると良い。また、さらに
図54の紙面に垂直な断面内では屈折力を持たない円筒
面レンズとしても良い。加えて、表示パネルの画素開口
部5406に生じる離散的な放射照度の2次元分布によ
る色の角度分離を用いない形式の表示装置の場合には、
結像素子アレイ5404の各マイクロレンズの位置を、
画素が形成されている位置と一致させるとさらに良い。
色の角度分離を用いる形式の表示装置の場合も同様に、
結像素子アレイ5405の各マイクロレンズの位置を、
同一色に対応した画素が形成されている位置と一致させ
るとさらに良い。The microlens of the imaging element array 5404 is different from the aspheric lens whose focal length is sufficiently long with respect to the distance t to the pixel opening in the section perpendicular to the plane of FIG. Good. Further, a cylindrical lens having no refracting power in a cross section perpendicular to the paper surface of FIG. 54 may be used. In addition, in the case of a display device of a type that does not use color angle separation by a two-dimensional distribution of discrete irradiances generated in the pixel openings 5406 of the display panel,
The position of each micro lens of the imaging element array 5404 is
It is even better to match the position where the pixel is formed.
Similarly, in the case of a display device using the angle separation of colors,
The position of each micro lens of the imaging element array 5405 is
It is even better to match the position where pixels corresponding to the same color are formed.
【0075】具体的には、前述した光の放射照度分布の
間隔を画素間隔と一方向において一致させる条件に加え
て、表示パネル上の画素開口の配置とレンズアレイ54
01中のレンズの配置とを相似とすると良い。コンデン
サレンズ5402の収差によりディストーションが発生
し得る場合には、結像素子アレイに入射する光の角度分
布がより正確な周期になるように、そのディストーショ
ンを逆補正する方向にレンズアレイ5401の配置間隔
を補正することが望ましい。More specifically, in addition to the above-described conditions for making the interval of the irradiance distribution of light coincide with the pixel interval in one direction, the arrangement of the pixel openings on the display panel and the lens array 54
It is preferable that the arrangement of the lenses in the image No. 01 be similar. If distortion can occur due to the aberration of the condenser lens 5402, the arrangement interval of the lens array 5401 in the direction in which the distortion is inversely corrected so that the angle distribution of light incident on the imaging element array has a more accurate cycle. Is desirably corrected.
【0076】画素開口の配置の縦横の間隔の比と表示画
面の縦横の比が異なる場合は、レンズアレイ5401と
光源との間に配設される他のレンズアレイの各レンズか
らの光を、配置間隔の異なるレンズアレイ5401に入
射させ、かつ、表示パネル及び結像素子アレイの近傍で
他のレンズアレイ中の各レンズを介した入射光をレンズ
アレイ5401により結像させるために、他のレンズア
レイの全体とレンズアレイ5401の全体とがそれぞれ
縦方向と横方向とにおいて異なる屈折力を有するものと
する必要がある。When the ratio of the vertical and horizontal intervals of the arrangement of the pixel openings is different from the vertical and horizontal ratio of the display screen, light from each lens of another lens array disposed between the lens array 5401 and the light source is In order to make the light incident on the lens array 5401 having different arrangement intervals and to form the incident light through each lens in the other lens array near the display panel and the imaging element array by the lens array 5401, another lens is used. It is necessary that the entire array and the entire lens array 5401 have different refractive powers in the vertical and horizontal directions, respectively.
【0077】ここで、他のレンズアレイ及びレンズアレ
イ5401に必要とされる屈折力の大きさについて検討
する。屈折力の大きさを、集光を正、発散を負として、
その符号も含めて大小を表現したとき、他のレンズアレ
イの屈折力とレンズアレイ5401の屈折力とは、それ
ぞれ以下のように設定される。Here, the magnitude of the refractive power required for another lens array and the lens array 5401 will be examined. The magnitude of the refractive power is defined as positive for light collection and negative for divergence.
When the magnitude is expressed including the sign, the refractive power of the other lens array and the refractive power of the lens array 5401 are respectively set as follows.
【0078】表示パネルの表示画面が縦VF、横HFの
比の形状であり、画素開口の配置間隔が縦VP、横HP
である場合、他のレンズアレイ中のレンズの形状が縦V
F、横HFの比の形状、レンズアレイ3001の各レン
ズの配置間隔が縦VP、横HPとなるので、 VF/HF < VP/HP である場合には、他のレンズアレイ全体の屈折力は横方
向に対して縦方向の方が小さく、かつ、レンズアレイ5
401全体の屈折力は横方向に対して縦方向の方が大き
いものとする必要がある。The display screen of the display panel has the shape of the ratio of vertical VF to horizontal HF, and the arrangement interval of the pixel openings is vertical VP and horizontal HP.
If the shape of the lens in the other lens array is vertical V
Since the ratio of the shape of the ratio of F to the width of the horizontal HF and the arrangement interval of each lens of the lens array 3001 are the vertical VP and the horizontal HP, if VF / HF <VP / HP, the refractive power of the other lens array as a whole is The lens array 5 is smaller in the vertical direction than in the horizontal direction.
The refractive power of the whole 401 needs to be larger in the vertical direction than in the horizontal direction.
【0079】逆に、 VF/HF > VP/HP である場合には、他のレンズアレイ全体の屈折力は横方
向に対して縦方向の方が大きく、かつ、レンズアレイ5
401全体の屈折力は横方向に対して縦方向の方が小さ
いものとする必要がある。On the other hand, if VF / HF> VP / HP, the refractive power of the other lens array as a whole is greater in the vertical direction than in the horizontal direction, and the lens array 5
The refractive power of the entire 401 needs to be smaller in the vertical direction than in the horizontal direction.
【0080】以上のように、結像素子アレイ5404の
各マイクロレンズの位置と放射照度の分布とを一致させ
た場合には、結像素子アレイ5404の各マイクロレン
ズとして、方向ごとに異なる屈折力を有する非球面レン
ズが適用可能であるのみならず、屈折力がすべての方向
で一致する球面レンズを適用することも可能となる。さ
らに、レンズアレイ5401の出射面には、絞りを設け
ると良い。例えばレンズアレイ5401の各レンズの中
央からの光が画素開口を透過するように設定を行った場
合、レンズアレイ5401のレンズとレンズとの境界部
の光は画素開口を透過できない条件となることが多く、
この境界部からの光が表示パネル部で吸収されることに
より発熱等の不都合が生ずる可能性があるからである。As described above, when the position of each microlens of the imaging element array 5404 and the distribution of irradiance are made to match, each microlens of the imaging element array 5404 has a different refractive power for each direction. Not only can an aspherical lens having the following is applicable, but also a spherical lens whose refractive power matches in all directions can be applied. Further, a stop may be provided on the exit surface of the lens array 5401. For example, when setting is made so that light from the center of each lens of the lens array 5401 passes through the pixel opening, a condition may be such that light at the boundary between the lenses of the lens array 5401 cannot pass through the pixel opening. Many,
This is because the light from the boundary may be absorbed by the display panel, which may cause inconvenience such as heat generation.
【0081】また、角度分離によりカラー表示を行う形
式の表示装置の場合は、レンズアレイ5401中のレン
ズのある部分からの光が角度分離の分離角よりも大きな
角度分布を有するために色分離を妨害する可能性があ
る。この色分離の妨害は、例えば3原色に対応した3つ
の開口が画素に設けられている場合、ある色の光が、そ
の色に対応する画素開口の隣の画素開口に入射すること
により発生するが、その条件は画素開口の幅により変化
する。色分離の妨害が発生しない最低限の必要条件とし
て、1色分の入射光の角度分布の幅が2画素開口分の幅
以下であることが挙げられる。図57は、色分離の妨害
の発生を防止するための入射光の条件を模式的に表した
説明図である。各色に対応した画素開口部が非常に小さ
い場合は、図57に示されるように、1色分の入射光の
角度分布の幅がおよそ2画素開口分の幅までに収まる場
合は混色が発生しない。この条件は、レンズアレイ54
01の出射面におけるレンズの幅をピッチの1/2に制
限したことに相当する条件である。In the case of a display device of a type that performs color display by angle separation, light from a certain portion of the lens in the lens array 5401 has an angle distribution larger than the separation angle of angle separation. May interfere. For example, in a case where three apertures corresponding to three primary colors are provided in a pixel, the color separation occurs when light of a certain color enters a pixel aperture adjacent to the pixel aperture corresponding to the color. However, the condition varies depending on the width of the pixel opening. The minimum necessary condition under which the disturbance of color separation does not occur is that the width of the angle distribution of the incident light for one color is equal to or less than the width of the aperture of two pixels. FIG. 57 is an explanatory diagram schematically showing conditions of incident light for preventing occurrence of disturbance of color separation. When the pixel aperture corresponding to each color is very small, as shown in FIG. 57, no color mixing occurs when the width of the angular distribution of incident light for one color falls within the width of about two pixel apertures. . This condition is satisfied by the lens array 54
This is a condition corresponding to limiting the width of the lens on the exit surface of No. 01 to ピ ッ チ of the pitch.
【0082】この条件を満たすように、絞りをレンズア
レイ5401近傍に配置する場合、その出射幅は、各画
素にN個の開口が設けられているとき、2画素開口分の
幅までに収まればよいので、レンズアレイ5401に形
成されている個々のレンズの横方向の間隔Piに対して
絞りの幅をWsとすると、When the stop is arranged near the lens array 5401 so as to satisfy this condition, if the exit width is within the width of two pixel openings when each pixel is provided with N openings. Assuming that the width of the stop is Ws with respect to the horizontal interval Pi between the individual lenses formed in the lens array 5401,
【0083】[0083]
【数6】 の条件を満たせば良い。(Equation 6) It suffices to satisfy the conditions
【0084】また、前述した2組のレンズアレイを用い
る光学系の欠点を除く他の方法として、光源からの光を
光分配手段としての複数の楕円反射鏡を用いて集光し、
これを合成することが提案されている。すなわち、複数
の回転楕円反射鏡のそれぞれの焦点の一方を光源の発光
部近傍に、集光側の他方の焦点の少なくとも一つは異な
る位置に配置するようにすることで、光源からの光は複
数の2次光源に分割され、レンズアレイを2組用いた場
合と同様の均一な表示を実現することができる。特に、
複数の回転楕円反射鏡による2次光源の近傍に、個々の
2次光源位置に対応したレンズを複数個並べたレンズア
レイを配置することにより、レンズアレイ中の各レンズ
が2次光源の光をそれぞれ集光するため、照明効率を向
上させることができる。As another method for eliminating the above-mentioned drawback of the optical system using the two lens arrays, light from a light source is condensed using a plurality of elliptical reflecting mirrors as light distribution means.
It has been proposed to synthesize this. That is, by arranging one of the focal points of the plurality of spheroidal reflecting mirrors in the vicinity of the light emitting portion of the light source and at least one of the other focal points on the condensing side at a different position, the light from the light source is It can be divided into a plurality of secondary light sources, and a uniform display similar to the case where two sets of lens arrays are used can be realized. Especially,
By arranging a lens array in which a plurality of lenses corresponding to individual secondary light source positions are arranged in the vicinity of a secondary light source formed by a plurality of spheroidal reflecting mirrors, each lens in the lens array emits light of the secondary light source. Since each light is condensed, illumination efficiency can be improved.
【0085】以下、本発明に係る表示装置の各実施の形
態について、具体的に説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る表示装置の光学構成を示す説明図であり、結像
素子アレイを用いた単板式カラー表示装置に本発明の構
成を適用した第1の例である。結像素子アレイとしてマ
イクロレンズアレイを用い、結像素子に照射する光線を
角度に応じて3色に分離するために、異なる角度で配設
された複数のダイクロイックミラーを用いている。Hereinafter, each embodiment of the display device according to the present invention will be specifically described. (First Embodiment) FIG. 1 is an explanatory view showing an optical configuration of a display device according to a first embodiment of the present invention. The present invention is applied to a single-panel color display device using an imaging element array. This is a first example to which the configuration described above is applied. A microlens array is used as an image forming element array, and a plurality of dichroic mirrors arranged at different angles are used to separate light rays irradiated to the image forming element into three colors according to angles.
【0086】照射光を発生する光源であるメタルハライ
ドランプ110の周囲には、光照射側に開口部が開設さ
れた楕円リフレクタ111が配設され、楕円リフレクタ
111の開口部には、赤外線及び紫外線を遮断するフィ
ルタ112並びにレンズアレイ113が配設されてい
る。メタルハライドランプ110は楕円リフレクタ11
1の略焦点位置に位置するように配設されている。レン
ズアレイ113の各レンズからの照射光が集光される位
置には光の角度分布を調整し、横方向における各レンズ
間の光を遮断するするための絞り121が配設されてい
る。絞り121の光出射側には、コンデンサレンズ11
5、3枚のダイクロイックミラー116R、116B、
116Gから構成される色分解ミラー116が順に配設
されている。色分解ミラー116は、入射光を相互に異
なった反射角度の3原色の光に分解するために、3枚の
ダイクロイックミラー116R、116B、116Gが
相互に微小な角度をなすように配設されている。An elliptical reflector 111 having an opening on the light irradiation side is provided around a metal halide lamp 110 which is a light source for generating irradiation light. The opening of the elliptical reflector 111 receives infrared rays and ultraviolet rays. A filter 112 for blocking and a lens array 113 are provided. The metal halide lamp 110 is an elliptical reflector 11
1 is disposed at a substantially focal position. At a position where the irradiation light from each lens of the lens array 113 is condensed, a diaphragm 121 for adjusting the angle distribution of the light and blocking light between the lenses in the horizontal direction is provided. A condenser lens 11 is provided on the light exit side of the diaphragm 121.
5, 3 dichroic mirrors 116R, 116B,
A color separation mirror 116 composed of 116G is arranged in order. The color separation mirror 116 is disposed so that three dichroic mirrors 116R, 116B, and 116G form a small angle with each other in order to separate incident light into light of three primary colors having different reflection angles. I have.
【0087】色分解ミラー116によって3原色に分解
された光が反射する位置には、順に配置された入射側偏
光板122、マイクロレンズアレイ117、液晶パネル
118、出射側偏光板123から構成される液晶モジュ
ールが配設され、液晶モジュールの出射側には、フィー
ルドレンズ119及び投射レンズ120が配設されてい
る。さらに、実際の構成では、投射レンズ120により
投射された像が結像されるスクリーンが用いられるが、
当該構成部分は、図面上は省略されている。At the position where the light separated into the three primary colors by the color separation mirror 116 is reflected, an incident side polarizing plate 122, a micro lens array 117, a liquid crystal panel 118, and an outgoing side polarizing plate 123 are sequentially arranged. A liquid crystal module is provided, and a field lens 119 and a projection lens 120 are provided on the emission side of the liquid crystal module. Further, in an actual configuration, a screen on which an image projected by the projection lens 120 is formed is used.
The components are omitted in the drawings.
【0088】次にこの構成における動作を説明する。楕
円リフレクタ111の略焦点位置に配設されたメタルハ
ライドランプ110の光は、楕円リフレクタ111によ
って、楕円リフレクタ111が一部をなす楕円体の他の
焦点位置に向かって収束されるが、赤外線及び紫外線を
遮断するフィルタ112を透過して当該他の焦点よりも
メタルハライドランプ110側にあるレンズアレイ11
3に入射する。Next, the operation in this configuration will be described. The light of the metal halide lamp 110 disposed at a substantially focal position of the elliptical reflector 111 is converged by the elliptical reflector 111 toward another focal position of the ellipsoid of which the elliptical reflector 111 forms a part. Lens array 11 which is transmitted through a filter 112 for blocking light and is closer to the metal halide lamp 110 than the other focal points.
3 is incident.
【0089】図2はレンズアレイ113の構造を示すも
ので、図2(a)はレンズアレイ113の光軸に垂直な
方向から見た正面図、図2(b)は図2(a)の線AB
に沿った断面図である。FIG. 2 shows the structure of the lens array 113. FIG. 2 (a) is a front view of the lens array 113 viewed from a direction perpendicular to the optical axis. FIG. 2 (b) is a view of FIG. Line AB
FIG.
【0090】レンズアレイ113中の各レンズの形状は
液晶パネル118の表示面と相似形である縦横比が9対
16の四角形になっている。レンズアレイ113は、図
2(b)に示した断面形状から分かるように、楕円リフ
レクタ111が一部をなす楕円体の他の焦点位置に向か
って収束している光の進行方向を各レンズごとに、より
外側に移動させて光の収束を弱め、収束する位置を当該
他の焦点位置から移動させる。The shape of each lens in the lens array 113 is a square having an aspect ratio of 9:16, which is similar to the display surface of the liquid crystal panel 118. As can be seen from the cross-sectional shape shown in FIG. 2B, the lens array 113 changes the traveling direction of the light converging toward another focal position of the ellipsoid forming part of the elliptical reflector 111 for each lens. Then, the convergence of the light is weakened by moving it outward, and the converging position is moved from the other focal position.
【0091】光が収束する位置では、レンズアレイ11
3のレンズの数に等しい複数のランプ像が結像し照度分
布が発生する。このとき、ランプ像とこれに隣接するラ
ンプ像の間隔はそれぞれほぼ等しく、かつ、各ランプ像
が互いに重なり合う部分が最小限となるように、レンズ
アレイ113を設計する必要がある。なお、本実施の形
態においては、ランプ像の間隔は18.5mmとなって
いる。At the position where light converges, the lens array 11
A plurality of lamp images equal to the number of three lenses are formed, and an illuminance distribution is generated. At this time, it is necessary to design the lens array 113 so that the interval between the lamp image and the adjacent lamp image is substantially equal, and the overlapping portion between the lamp images is minimized. In the present embodiment, the interval between the lamp images is 18.5 mm.
【0092】図3は、絞り121の正面図である。絞り
121は、第1のレンズアレイ113により生じるラン
プ像の間の光を遮断し、ランプ像を分離する働きをす
る。FIG. 3 is a front view of the diaphragm 121. The diaphragm 121 functions to block light between the lamp images generated by the first lens array 113 and separate the lamp images.
【0093】なお、本実施の形態では、横方向の分離が
重要であり、縦方向の分離は不必要であり、縦方向は、
少しでも透過光を増やす為に、ランプ像間を遮光しない
方が望ましい。そこで絞りは、縦のスリット状となって
いる。In this embodiment, the horizontal separation is important, the vertical separation is unnecessary, and the vertical separation is
In order to increase the transmitted light even a little, it is desirable not to shield between the lamp images. Therefore, the aperture has a vertical slit shape.
【0094】スリットの幅は、式4より、12.3mm
(=18.5×2/3)以下にする必要がある。第1の
実施の形態の例においては、画素開口の幅と組み立てマ
ージンを考慮して、5.3mmとした。From the formula 4, the width of the slit is 12.3 mm.
(= 18.5 × 2/3) or less. In the example of the first embodiment, the width is 5.3 mm in consideration of the width of the pixel opening and the assembly margin.
【0095】コンデンサレンズ115は焦点距離150
mmのフレネル凸レンズであり、第1のレンズアレイ1
13によるランプ像の間隔が18.5mmであることか
ら、コンデンサレンズ115を出射した光はおよそ7度
ごとの角度差で3つの角度に分離している。このコンデ
ンサレンズ115からの出射光は、色分解ミラー116
に入射される。The condenser lens 115 has a focal length of 150
mm Fresnel convex lens, and the first lens array 1
Since the interval between the lamp images 13 is 18.5 mm, the light emitted from the condenser lens 115 is separated into three angles with an angle difference of about every 7 degrees. Light emitted from the condenser lens 115 is transmitted to a color separation mirror 116.
Is incident on.
【0096】色分解ミラー116は、図1に示すよう
に、3枚のダイクロイックミラー116R,116G,
116Bから構成されている。3枚のダイクロイックミ
ラー116R,116G,116Bの反射特性は、図4
3に示した3枚のダイクロイックミラーの反射特性と同
様である。図43のグラフ中の曲線B,G,Rがそれぞ
れダイクロイックミラー116R,116G,116B
の光の波長に対する反射率の特性を示しており、ダイク
ロイックミラー116Rは可視光のうち赤色光のみを反
射し、同様にダイクロイックミラー116Gは緑色光、
ダイクロイックミラー116Bは青色光のみを反射す
る。As shown in FIG. 1, the color separation mirror 116 has three dichroic mirrors 116R, 116G,
116B. The reflection characteristics of the three dichroic mirrors 116R, 116G, 116B are shown in FIG.
This is the same as the reflection characteristics of the three dichroic mirrors shown in FIG. Curves B, G, and R in the graph of FIG. 43 are dichroic mirrors 116R, 116G, and 116B, respectively.
The dichroic mirror 116R reflects only red light out of visible light, and the dichroic mirror 116G similarly emits green light,
The dichroic mirror 116B reflects only blue light.
【0097】図4は、色分解ミラー116を構成する3
枚のダイクロイックミラー116R,116G,116
Bの配置の角度を模式的に表した説明図である。FIG. 4 is a view showing a third embodiment of the color separation mirror 116.
Dichroic mirrors 116R, 116G, 116
It is explanatory drawing which represented the angle of arrangement | positioning of B typically.
【0098】図4を参照すると、色分解ミラー116
は、入射光を相互に異なった反射角度の3原色の光に分
解するために、3枚のダイクロイックミラー116R,
116G,116Bが相互に微小な角度をなすように配
設されている。この第1の実施の形態においては、3枚
のダイクロイックミラー116R,116G,116B
の中央に位置するダイクロイックミラー116Bが入射
光の光軸に対して45度の角度をなすように配置され、
その両側にダイクロイックミラー116R,116Gが
それぞれダイクロイックミラー116Bに対して約1.
2度の角度をなすように配置されている。Referring to FIG. 4, the color separation mirror 116
Has three dichroic mirrors 116R and 116R to separate incident light into light of three primary colors having different reflection angles from each other.
116G and 116B are arranged so as to form a small angle with each other. In the first embodiment, three dichroic mirrors 116R, 116G, 116B are used.
A dichroic mirror 116B located at the center of the lens is arranged so as to form an angle of 45 degrees with the optical axis of the incident light,
On both sides thereof, dichroic mirrors 116R and 116G are respectively about 1.1 with respect to dichroic mirror 116B.
They are arranged at an angle of two degrees.
【0099】3枚のダイクロイックミラー116R,1
16G,116Bを、このように配置することにより、
入射した白色光は、液晶パネル118の水平方向に2.
3度ごとに角度分離された原色の光信号に分離されて反
射される。The three dichroic mirrors 116R, 1
By arranging 16G and 116B in this way,
The incident white light is transmitted in the horizontal direction of the liquid crystal panel 118.
The light signal is separated into light signals of primary colors that are angle-separated every three degrees and reflected.
【0100】以上のように、3原色に角度分離された光
は、図1における液晶モジュールの入射側偏光板122
により偏光された後、マイクロレンズアレイ117及び
液晶パネル118に入射し、さらに、出射側偏光板12
3、フィールドレンズ119を透過後、投射レンズ12
0により表示スクリーンに投射される。As described above, the light that has been angle-separated into the three primary colors is incident on the incident-side polarizing plate 122 of the liquid crystal module in FIG.
After being polarized by the microlens array 117 and the liquid crystal panel 118,
3. After passing through the field lens 119, the projection lens 12
0 causes the image to be projected on the display screen.
【0101】マイクロレンズアレイ117から液晶パネ
ル118への光の入射の状態は、本発明に係る光源及び
マイクロレンズアレイにより液晶パネルの所定の画素に
所定の原色光のみが入射する状態が構成されている。The state of incidence of light from the micro lens array 117 to the liquid crystal panel 118 is such that the light source and the micro lens array according to the present invention allow only predetermined primary color light to enter predetermined pixels of the liquid crystal panel. I have.
【0102】図5は、マイクロレンズアレイ117及び
液晶パネル118の一部を拡大した構成図である。図1
におけるマイクロレンズアレイ117は、図5に示され
るように複数個の円筒面レンズを平行に隙間なく並べて
形成された形状のマイクロレンズアレイ501であり、
その配列の間隔Plensは、3原色を1組とする画素開口
502の配列の間隔Ppixel と等しくされている。FIG. 5 is an enlarged view of a part of the micro lens array 117 and the liquid crystal panel 118. FIG.
Is a microlens array 501 having a shape formed by arranging a plurality of cylindrical lenses in parallel with no gap as shown in FIG.
The interval Plens of the array is set equal to the interval Ppixel of the array of the pixel openings 502 that includes three primary colors as one set.
【0103】第1の実施の形態においては、図5に示さ
れるように、3原色を分担する画素開口を平行に並べた
配置としており、後述するように、その並べた横方向の
マイクロレンズアレイによる分離角をそれぞれ3色分の
角度としている。即ち、この例では、マイクロレンズア
レイによる横方向の分離角は、色分離素子であるダイク
ロイックミラーの分離角の3倍にすることにより、所定
の画素に複数のマイクロレンズを透過した同一色の光が
入射する。In the first embodiment, as shown in FIG. 5, the pixel apertures sharing the three primary colors are arranged in parallel, and as will be described later, the lateral microlens array is arranged. Are the angles for three colors. That is, in this example, the horizontal separation angle of the microlens array is set to three times the separation angle of the dichroic mirror as a color separation element, so that light of the same color transmitted through a plurality of microlenses to a predetermined pixel. Is incident.
【0104】従って、レンズアレイにより角度的に分離
された白色光であっても、角度分離手段を用いて所定の
色の光を所定の画素に入射させることが可能である。Therefore, even if white light is angularly separated by the lens array, light of a predetermined color can be made incident on a predetermined pixel by using the angle separating means.
【0105】また、色の角度分離方向である横方向に対
して直交する方向である縦方向においては、マイクロレ
ンズの焦点距離を長くするかまたは結像しないようにす
ることにより、レンズアレイの縦方向の角度分離により
発生する縦方向の照度分布を緩和し、表示パネルの縦方
向を仕切る遮光部に光が集中することを防止し、かつ、
マイクロレンズによる縦方向の出射光の角度を低減する
ことができる。In the vertical direction, which is a direction orthogonal to the horizontal direction, which is the angle separation direction of the color, the focal length of the microlens is lengthened or no image is formed, so that the vertical direction of the lens array is reduced. Alleviates the vertical illuminance distribution generated by the angular separation of the directions, prevents light from concentrating on the light-shielding portion that partitions the vertical direction of the display panel, and
The angle of the emitted light in the vertical direction by the microlens can be reduced.
【0106】図5に示した例においては、マイクロレン
ズ501を円筒面レンズとすることにより、縦方向の結
像が起こらないようにしている。ここでは、3つの画素
開口に対して1つの円筒面レンズを結像素子として形成
している。図5では結像素子の縦断面が連続しているの
で、3つの画素開口の列に対して1つの結像素子が対応
している様にも見ることができるが、本発明の主旨にも
とるものではない。In the example shown in FIG. 5, the micro lens 501 is a cylindrical lens so as to prevent vertical image formation. Here, one cylindrical surface lens is formed as an imaging element for three pixel apertures. In FIG. 5, since the vertical cross sections of the image forming elements are continuous, it can be seen that one image forming element corresponds to a row of three pixel apertures. Not something to take.
【0107】図6は、液晶モジュールの入射側偏光板と
出射側偏光板との間の構成部分の横方向の断面図であ
り、図6(a)が本発明に係る表示装置の当該部分、図
6(b)が従来の表示装置の当該部分を示しており、符
号601、604はマイクロレンズアレイ、符号60
2、605は画素開口、符号603、606は液晶パネ
ルの光入射側基板をそれぞれ示している。FIG. 6 is a cross-sectional view in the horizontal direction of a component between the incident-side polarizer and the output-side polarizer of the liquid crystal module. FIG. 6 (a) shows the relevant portion of the display device according to the present invention. FIG. 6B shows the relevant portion of the conventional display device. Reference numerals 601 and 604 denote a microlens array, and reference numeral 60 denotes a microlens array.
Reference numerals 2 and 605 denote pixel openings, and reference numerals 603 and 606 denote light incident side substrates of the liquid crystal panel, respectively.
【0108】図6(a)の本発明に係る表示装置におい
て、マイクロレンズアレイ601への入射光としては、
図1におけるレンズアレイ113と色分解ミラー116
とにより、それぞれ1.2度の間隔ごとに9つの光が入
射している。In the display device according to the present invention shown in FIG. 6A, the light incident on the microlens array 601 is as follows.
The lens array 113 and the color separation mirror 116 in FIG.
As a result, nine light beams are incident at intervals of 1.2 degrees.
【0109】第1の実施に形態においては、マイクロレ
ンズアレイ601と液晶素子の画素開口の面602との
間隔は1.12mmとなっている。この1.12mmの
うち1.10mmは液晶セルを構成する対向電極を形成
したガラス基板(コーニング7059)であり、残りの
0.02mmはアクリル系接着剤である。これらの合成
屈折率はおよそ1.52であり、マイクロレンズ601
の透過後はそれぞれの光の分離角はスネルの法則により
およそ1.5度になり、9つの入射光のそれぞれが間隔
31μmで画素開口部702に入射するようになってい
る。In the first embodiment, the distance between the microlens array 601 and the surface 602 of the pixel opening of the liquid crystal element is 1.12 mm. Of the 1.12 mm, 1.10 mm is a glass substrate (Corning 7059) on which a counter electrode constituting a liquid crystal cell is formed, and the remaining 0.02 mm is an acrylic adhesive. Their combined refractive index is approximately 1.52 and the microlens 601
After transmission, the separation angle of each light becomes about 1.5 degrees according to Snell's law, and each of the nine incident lights enters the pixel opening 702 at an interval of 31 μm.
【0110】従って、図6(a)に示されるように、マ
イクロレンズアレイ601の1つのマイクロレンズに入
射した光は3列の画素に入射することになる。また、画
素側から見ると、3列のマイクロレンズからの光が入射
することになる。Therefore, as shown in FIG. 6A, light incident on one micro lens of the micro lens array 601 is incident on three columns of pixels. When viewed from the pixel side, light from three rows of microlenses enters.
【0111】一方、図6(b)の従来の表示装置におい
ては、単一の入射光がダイクロイックミラーで2.3度
ごとの3つの光となり、マイクロレンズアレイ604及
び光入射側基板606を介して画素開口部605に入射
する。画素開口部605への入射光の分散角が大きいた
め、マイクロレンズアレイ604と液晶素子の画素開口
部の面605との距離は0.57mmと短くせざるを得
ず、光入射側基板606としてはこの距離に収まる厚さ
のものを用いなければならない。また、マイクロレンズ
アレイ604の1つのマイクロレンズに入射した光は1
列の画素にのみ入射し、画素側から見ても、1列のマイ
クロレンズからの光のみが入射することになる。On the other hand, in the conventional display device shown in FIG. 6B, a single incident light is converted into three lights every 2.3 degrees by the dichroic mirror, and is transmitted through the microlens array 604 and the light incident side substrate 606. Incident on the pixel opening 605. Since the dispersion angle of the light incident on the pixel opening 605 is large, the distance between the microlens array 604 and the surface 605 of the pixel opening of the liquid crystal element has to be shortened to 0.57 mm. Must be thick enough to fit within this distance. The light incident on one micro lens of the micro lens array 604 is 1
Only the light from the microlenses in one row is incident on the pixels in the row, and even when viewed from the pixel side.
【0112】以上のように、本発明に係る表示装置にお
いては、液晶パネルに3原色に分離した光が、液晶パネ
ルのそれぞれの3原色の明るさを示す映像信号で駆動さ
れる画素に入射することによりカラー表示を実現するこ
とができる。As described above, in the display device according to the present invention, the light separated into the three primary colors on the liquid crystal panel enters the pixels of the liquid crystal panel driven by the video signals indicating the brightness of each of the three primary colors. Thus, color display can be realized.
【0113】以上の本発明の第1の実施の形態に係る表
示装置を、図42に示した従来の単板式表示装置と比較
して本発明の効果を評価した。The effect of the present invention was evaluated by comparing the above-described display device according to the first embodiment of the present invention with the conventional single-panel display device shown in FIG.
【0114】表示の均一性については、投射画面を9分
割して、それらの各分割部分の中央の照度を測定し、そ
の9点の測定値の平均値と9点の測定値中の最大値との
比である最大/平均の大きさによって評価した。即ち、
この値が1に近いほど、表示の均一性が良好であること
を意味する。従来の単板式表示装置においてはこの値が
1.6であったのに対し、本発明の第1の実施の形態に
係る表示装置においては1.4と良好な値が得られた。Regarding the uniformity of the display, the projection screen is divided into nine parts, the illuminance at the center of each part is measured, and the average value of the nine measured values and the maximum value among the nine measured values are measured. And the maximum / average magnitude, which is the ratio of That is,
The closer this value is to 1, the better the display uniformity. In the conventional single-panel display device, this value was 1.6, whereas in the display device according to the first embodiment of the present invention, a favorable value of 1.4 was obtained.
【0115】また、表示の明るさについては、先の照度
の9点平均と表示面積とに基づき、投射レンズからの出
射光束を求めて評価値とした。従来の単板式表示装置に
おいては180ルーメンであったのに対して、本発明の
第1の実施の形態に係る表示装置においては200ルー
メンとおよそ1割増しの明るさが得られた。これは、光
源からの入射光を分割したことによる発散角の低減の効
果以外に、マイクロレンズの焦点距離が長くなったこと
によりマイクロレンズの球面収差等を低減することがで
きたことも原因となっていると考えられる。Regarding the brightness of the display, the luminous flux emitted from the projection lens was obtained based on the average of the nine points of the illuminance and the display area as the evaluation value. In contrast to the conventional single-panel display device of 180 lumens, the display device according to the first embodiment of the present invention has a brightness of 200 lumens, which is about 10% higher. This is because, apart from the effect of reducing the divergence angle by splitting the incident light from the light source, the fact that the focal length of the microlens has been increased has made it possible to reduce the spherical aberration and the like of the microlens. It is thought that it has become.
【0116】また、本発明の構成は、製造工程において
も以下の点で顕著な効果がある。従来の表示装置の液晶
パネル部の構成を図6(b)に示したが、従来の表示装
置においては、液晶パネルの光入射側基板606の厚さ
はおよそ0.54mmとされている。これに対して、本
発明の第1の実施の形態に係る表示装置においては、通
常液晶パネルの基板として用いられている厚さ1.1m
mのガラス基板を利用することができた。即ち、従来の
単板式表示装置の液晶セルの組立て工程においては、対
向基板厚が薄くなったために液晶セルの液晶層の厚さの
均一化がより困難になり、また、組立て工程の生産装置
の条件設定等を変更する必要があるため量産対応にも支
障があった。これに対して、本発明の第1の実施の形態
に係る表示装置においては、通常の液晶セル組立て工程
を利用することができるので、そのまま従来の製造装置
で量産可能であり、設備コストの低減を図ることができ
る。 (第2の実施の形態)図7は、本発明の第2の実施の形
態に係る表示装置の光学構成を示す説明図である。図7
の構成は図1に示した構成とほば同じであり、対応する
構成要素の参照符号は図1では100番台、図7では7
00番台となっている他は同じとなっている。The structure of the present invention has a remarkable effect also in the manufacturing process in the following points. FIG. 6B shows the configuration of the liquid crystal panel portion of the conventional display device. In the conventional display device, the thickness of the light incident side substrate 606 of the liquid crystal panel is about 0.54 mm. On the other hand, the display device according to the first embodiment of the present invention has a thickness of 1.1 m, which is usually used as a substrate of a liquid crystal panel.
m glass substrates could be used. That is, in the process of assembling the liquid crystal cell of the conventional single-panel display device, it is more difficult to make the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal cell uniform because the thickness of the opposing substrate is reduced. Since it was necessary to change the condition settings and the like, there was also a problem with mass production. On the other hand, in the display device according to the first embodiment of the present invention, the ordinary liquid crystal cell assembling process can be used, so that it can be mass-produced with the conventional manufacturing apparatus as it is, and the equipment cost can be reduced. Can be achieved. (Second Embodiment) FIG. 7 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a display device according to a second embodiment of the present invention. FIG.
Is almost the same as the configuration shown in FIG. 1, and the reference numerals of the corresponding components are 100s in FIG. 1 and 7 in FIG.
Other than the 00s are the same.
【0117】この実施の形態が前述した第1の実施の形
態と異なるのは、第2のレンズアレイ714を絞り72
1の前に挿入した点である。This embodiment is different from the first embodiment in that the second lens array 714 is
It is the point inserted before 1.
【0118】このレンズアレイ714の正面図を図8に
示す。この第2のレンズアレイ714は、第1のレンズ
アレイ713からの光を効率良くマイクロレンズアレイ
717に集光する働きをするので、より明るさおよび表
示の均一性を向上させることができる。FIG. 8 is a front view of the lens array 714. The second lens array 714 has a function of efficiently condensing the light from the first lens array 713 to the micro lens array 717, so that brightness and display uniformity can be further improved.
【0119】第2のレンズアレイ714のレンズは図8
にその正面図が示されており、小さな凸レンズが、図2
に示したレンズアレイ713と同じ3列、計13個配設
されている。各凸レンズの焦点距離は、後述するコンデ
ンサレンズ715の位置付近に第1のレンズアレイ71
3の像を結像するように設定される。即ち、図7におい
て第2のレンズアレイ714中のレンズの焦点距離f2
は、像と焦点の関係より、The lenses of the second lens array 714 are shown in FIG.
The front view is shown in FIG. 2, and a small convex lens is shown in FIG.
Are arranged in the same three rows as the lens array 713 shown in FIG. The focal length of each convex lens is set near the position of a condenser lens 715 described later.
3 is set to form an image. That is, the focal length f2 of the lens in the second lens array 714 in FIG.
Is based on the relationship between image and focus
【0120】[0120]
【数7】 となる。ここで、L1は第1及び第2のレンズアレイ間
の距離、L2は第2のレンズアレイ714とコンデンサ
レンズ715との距離、Nは第1のレンズアレイ713
中の各レンズの大きさと液晶パネル718の表示面との
大きさの比である。第1の実施の形態の例においては、
Nの値は約4であり、また、第2のレンズアレイ714
に形成されているレンズの水平ピッチは、図8に示され
るように、18.5mmである。(Equation 7) Becomes Here, L1 is the distance between the first and second lens arrays, L2 is the distance between the second lens array 714 and the condenser lens 715, and N is the first lens array 713.
This is a ratio of the size of each lens inside to the size of the display surface of the liquid crystal panel 718. In the example of the first embodiment,
The value of N is about 4, and the second lens array 714
Has a horizontal pitch of 18.5 mm, as shown in FIG.
【0121】この第2のレンズアレイ714の直後に配
設される絞り721が配設されているが、この絞り72
1は図3における絞り121と同様であるので、その説
明を省略する。A stop 721 disposed immediately after the second lens array 714 is provided.
Reference numeral 1 is the same as the diaphragm 121 in FIG. 3, and a description thereof will be omitted.
【0122】コンデンサレンズ715はフレネル凸レン
ズであり、焦点距離は150mm、その焦点は第2のレ
ンズアレイ714のほぼ中央にある。第2のレンズアレ
イ714の各レンズの横方向における間隔が18.5m
mであることから、コンデンサレンズ715を出射した
光はおよそ7度ごとの角度差で3つの角度に分離してい
る。このコンデンサレンズ715からの出射光は、色分
解ミラー716に入射される。 (第3の実施の形態)図9は、本発明の第3の実施の形
態に係る表示装置の光学構成を示す説明図であり、結像
素子アレイを用いた単板式カラー表示装置に本発明の構
成を適用した様子を示す。The condenser lens 715 is a Fresnel convex lens having a focal length of 150 mm and a focal point substantially at the center of the second lens array 714. The distance in the horizontal direction between the lenses of the second lens array 714 is 18.5 m.
m, the light emitted from the condenser lens 715 is separated into three angles with an angle difference of about every 7 degrees. The light emitted from the condenser lens 715 is incident on the color separation mirror 716. (Third Embodiment) FIG. 9 is an explanatory view showing an optical configuration of a display device according to a third embodiment of the present invention. The present invention is applied to a single-panel color display device using an imaging element array. An example in which the configuration of FIG.
【0123】第1の実施の形態と同様に、結像素子アレ
イとしてマイクロレンズアレイを用い、結像素子に照射
する光線を角度に応じて3色に分離するために、異なる
角度で配設された複数のダイクロイックミラーを用いて
いる。As in the case of the first embodiment, a microlens array is used as an image forming element array, and arranged at different angles in order to separate light rays to be applied to the image forming element into three colors according to angles. And a plurality of dichroic mirrors.
【0124】照射光を発生する光源であるメタルハライ
ドランプ910の周囲には、光照射側に開口部が開設さ
れた放物面リフレクタ911が配設され、放物面リフレ
クタ911の開口部には、赤外線及び紫外線を遮断する
フィルタ912並びに第1のレンズアレイ913が配設
されている。第1のレンズアレイ913の各レンズから
の照射光が集光される位置に第2のレンズアレイ914
が配設されている。第2のレンズアレイ914の光出射
側には、光の角度分布を調整するための絞り921が第
2のレンズアレイ914の各レンズの横方向における各
レンズ間の光を遮断するように配設されている。A parabolic reflector 911 having an opening on the light irradiation side is disposed around a metal halide lamp 910 which is a light source for generating irradiation light. A filter 912 for blocking infrared rays and ultraviolet rays and a first lens array 913 are provided. The second lens array 914 is located at a position where the irradiation light from each lens of the first lens array 913 is collected.
Are arranged. A stop 921 for adjusting the angular distribution of light is disposed on the light emission side of the second lens array 914 so as to block light between the lenses in the lateral direction of each lens of the second lens array 914. Have been.
【0125】第2のレンズアレイ914及び絞り921
の光出射側には、コンデンサレンズ915、3枚のダイ
クロイックミラーから構成される色分解ミラー916が
順に配設されている。色分解ミラー916は、入射光を
相互に異なった反射角度の3原色の光に分解するため
に、3枚のダイクロイックミラーが相互に微小な角度を
なすように配設されている。Second lens array 914 and aperture 921
A condenser lens 915 and a color separation mirror 916 composed of three dichroic mirrors are arranged in this order on the light exit side. The color separation mirror 916 is disposed so that three dichroic mirrors form a small angle with each other in order to separate incident light into light of three primary colors having different reflection angles.
【0126】色分解ミラー916によって3原色に分解
された光が反射する位置には、順に配置された入射側偏
光板922、マイクロレンズアレイ917、液晶パネル
918、出射側偏光板923から構成される液晶モジュ
ールが配設され、液晶モジュールの映像信号出射側に
は、フィールドレンズ919及び投射レンズ920が配
設されている。さらに、実際の構成では、投射レンズ9
20により投射された像が結像されるスクリーンが用い
られるが、当該構成部分は、図面上は省略されている。At the position where the light separated into the three primary colors by the color separation mirror 916 is reflected, an entrance side polarizing plate 922, a micro lens array 917, a liquid crystal panel 918, and an exit side polarizing plate 923 are sequentially arranged. A liquid crystal module is provided, and a field lens 919 and a projection lens 920 are provided on the video signal emission side of the liquid crystal module. Furthermore, in an actual configuration, the projection lens 9
A screen on which the image projected by 20 is formed is used, but the components are omitted in the drawing.
【0127】第3の実施の形態に係る表示装置が第2の
実施の形態に係る表示装置と異なる点は、光源からの照
射光の反射板として、回転放物面鏡(放物面リフレク
タ)911を用いている点と、第1及び第2のレンズア
レイ913及び914のレンズアレイ全体としての屈折
力の与え方、そして、コンデンサレンズ915としてフ
レネルレンズではなく、通常の凸平単レンズを用いた点
である。The difference between the display device according to the third embodiment and the display device according to the second embodiment is that a rotating parabolic mirror (parabolic reflector) is used as a reflection plate for light emitted from a light source. 911 is used, how the first and second lens arrays 913 and 914 are given the refractive power as a whole, and the condenser lens 915 is not a Fresnel lens but an ordinary convex single lens. That was the point.
【0128】反射板として回転放物面鏡(放物面リフレ
クタ)911を用いたことにより、第1のレンズアレイ
913に入射する光はほぼ平行光となっており、全体と
して凸レンズの特性が与えられた第1のレンズアレイ9
13を用いたことにより、第1のレンズアレイ913中
の各レンズ要素ごとに集光すると同時に、全体としても
集光する状態となり、第1のレンズアレイ913よりも
小さい第2のレンズアレイ914に光が入射する。第2
のレンズアレイ914は全体として凹レンズの特性を有
しており、入射した光を緩やかな発散光に変える。ま
た、第1のレンズアレイ913中の各レンズと第2のレ
ンズアレイ914中の各レンズとは1対1に対応してお
り、コンデンサレンズ915を通して液晶パネル918
上に第1のレンズアレイ913中の各レンズが結像され
るようになっている。By using a rotating parabolic mirror (parabolic reflector) 911 as the reflecting plate, the light incident on the first lens array 913 is almost parallel light, and the characteristics of the convex lens as a whole are given. First lens array 9
By using the light source 13, the light is condensed for each lens element in the first lens array 913 and simultaneously condensed as a whole, so that the second lens array 914 smaller than the first lens array 913. Light enters. Second
Has a concave lens characteristic as a whole, and converts incident light into gentle divergent light. Further, each lens in the first lens array 913 and each lens in the second lens array 914 have a one-to-one correspondence, and a liquid crystal panel 918 is connected through a condenser lens 915.
Each lens in the first lens array 913 is formed on the upper side.
【0129】この第3の実施の形態に係る表示装置の輝
度分布は、上記の最大値/9点平均値の値が1.2と良
好な値が得られた。また、表示の明るさは、図42に示
した従来の単板式表示装置と比較すると、およそ1.1
倍の200ルーメンとなった。この値の明るさは、本発
明の第1の実施の形態に係る表示装置と同じであるが、
第1のレンズアレイ813のレンズ形状をより最適化す
ることにより、おある程度改善できると考えられる。 (第4の実施の形態)図10は、本発明の第4の実施の
形態に係る表示装置の光学構成を示す説明図であり、こ
の実施の形態は色ごとの角度分離素子及び色結像素子と
して、位相制御型の回折格子を画素毎に対応して形成し
たシートを用いたものである。As for the luminance distribution of the display device according to the third embodiment, a favorable value was obtained in which the value of the maximum value / average value of 9 points was 1.2. Further, the brightness of the display is about 1.1 in comparison with the conventional single-panel display device shown in FIG.
Doubled to 200 lumens. The brightness of this value is the same as that of the display device according to the first embodiment of the present invention,
It is considered that the improvement can be made to some extent by further optimizing the lens shape of the first lens array 813. (Fourth Embodiment) FIG. 10 is an explanatory view showing an optical configuration of a display device according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, an angle separating element and a color image forming element for each color are shown. A sheet in which a phase control type diffraction grating is formed for each pixel is used as a child.
【0130】照射光を発生する光源であるメタルハライ
ドランプ1001の周囲には、光照射側に開口部が開設
された楕円リフレクタ1002が配設され、楕円リフレ
クタ1002の開口部には、赤外線及び紫外線を遮断す
るフィルタ1003並びに第1のレンズアレイ1004
が配設されている。メタルハライドランプ1001は楕
円リフレクタ1002の略焦点位置に位置するように配
設されている。第1のレンズアレイ1004の各レンズ
からの照射光が集束される位置に第2のレンズアレイ1
007が配設されており、第2のレンズアレイ1005
の光出射側には、光の角度分布を調整するための絞り1
006が第2のレンズアレイ1005の各レンズの横方
向における各レンズ間の光を遮断するように配設されて
いる。An elliptical reflector 1002 having an opening on the light irradiation side is provided around a metal halide lamp 1001 which is a light source for generating irradiation light. The opening of the elliptical reflector 1002 receives infrared rays and ultraviolet rays. Filter 1003 for blocking and first lens array 1004
Are arranged. The metal halide lamp 1001 is disposed so as to be located substantially at the focal point of the elliptical reflector 1002. The second lens array 1 is located at a position where the irradiation light from each lens of the first lens array 1004 is focused.
007 is provided and the second lens array 1005
An aperture 1 for adjusting the angular distribution of light is provided on the light exit side of
Reference numeral 006 is provided so as to block light between the lenses in the lateral direction of each lens of the second lens array 1005.
【0131】第2のレンズアレイ1005及び絞り10
06の光出射側には、コンデンサレンズ1007が配設
されている。このコンデンサレンズ1007により、第
2のレンズアレイ1005の各レンズからの出射光が平
行光となる。但し、コンデンサレンズ1007は、第1
の実施の形態とは異なり、その焦点位置を第2のレンズ
アレイ1005とは異なる位置に置いている。即ち、コ
ンデンサレンズ1007は、回転楕円反射板(楕円リフ
レクタ1002)の光軸に垂直な方向にレンズの中心を
ずらすことにより、第2のレンズアレイ1005中の各
レンズから出射した光線同士では平行だが、回折格子ア
レイ素子1009に対してはおよそ40度に傾いた角度
で入射するように配置されている。Second lens array 1005 and aperture 10
A condenser lens 1007 is provided on the light emitting side of the light emitting element 06. With this condenser lens 1007, the light emitted from each lens of the second lens array 1005 becomes parallel light. However, the condenser lens 1007 is the first
Unlike the second embodiment, the focal position is set at a position different from that of the second lens array 1005. That is, by shifting the center of the condenser lens 1007 in a direction perpendicular to the optical axis of the spheroidal reflector (elliptical reflector 1002), rays emitted from the lenses in the second lens array 1005 are parallel to each other. Are arranged so as to be incident on the diffraction grating array element 1009 at an angle of about 40 degrees.
【0132】コンデンサレンズ1007の光出射側に
は、順に配置された入射側偏光板1008、回折格子ア
レイ素子1009、液晶パネル1010、出射側偏光板
1011から構成される液晶モジュールが配設され、液
晶モジュールの映像信号出射側には、フィールドレンズ
1012及び投射レンズ1013が配設されている。さ
らに、実際の構成では、投射レンズ1013により投射
された像が結像されるスクリーンが用いられるが、当該
構成部分は、図面上は省略されている。On the light exit side of the condenser lens 1007, a liquid crystal module including an incident side polarizer 1008, a diffraction grating array element 1009, a liquid crystal panel 1010, and an exit side polarizer 1011 arranged in order is provided. A field lens 1012 and a projection lens 1013 are provided on the video signal emission side of the module. Further, in an actual configuration, a screen on which an image projected by the projection lens 1013 is formed is used, but the components are omitted in the drawing.
【0133】入射側偏光板1008は、コンデンサレン
ズ1007からの出射光がほぼ垂直に入射する角度に配
設されている。偏光板の偏光度は斜め入射の方が低いの
で、コントラスト比を改善するためである。コンデンサ
レンズ1007からの出射光は、入射側偏光板1008
により偏光となって回折格子アレイ素子1009に入射
する。The incident-side polarizing plate 1008 is arranged at an angle at which the light emitted from the condenser lens 1007 enters substantially perpendicularly. This is because the degree of polarization of the polarizing plate is lower at oblique incidence, so that the contrast ratio is improved. The light emitted from the condenser lens 1007 is incident on the incident side polarizing plate 1008.
As a result, the light enters the diffraction grating array element 1009 as polarized light.
【0134】図11は、入射光が回折格子アレイ素子及
び光入射側基板を介して画素開口に入射する様子を模式
的に表した説明図である。符号1101は回折格子アレ
イ素子、符号1102は画素開口部、符号1103は光
入射基板をそれぞれ示している。第3の実施の形態にお
いては、画素開口部1102の画素間隔は96μm、光
入射側基板1103の厚さは、0.6mmであり、入射
光1と入射光2との角度差はおよそ13度である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a state in which incident light enters a pixel opening via a diffraction grating array element and a light incident side substrate. Reference numeral 1101 denotes a diffraction grating array element, reference numeral 1102 denotes a pixel opening, and reference numeral 1103 denotes a light incident substrate. In the third embodiment, the pixel interval between the pixel openings 1102 is 96 μm, the thickness of the light incident side substrate 1103 is 0.6 mm, and the angle difference between the incident light 1 and the incident light 2 is about 13 degrees. It is.
【0135】入射光1及び2が回折格子アレイ素子11
01に入射すると、各回折格子ごとに分光して画素開口
部に照射され、各回折格子からの分光した入射光は、そ
れぞれその入射経路上にある相互に隣接した2つの画素
開口に入射する。When the incident lights 1 and 2 are
When the light enters the pixel aperture 01, the light is split for each diffraction grating and radiated to the pixel opening. The split incident light from each diffraction grating is incident on two mutually adjacent pixel openings on the incident path.
【0136】図12は、第4の実施の形態において用い
た回折格子アレイ素子の格子パターンを模式的に表した
説明図である。この回折格子アレイ素子は透過型の位相
回折格子であり、入射光に対して、横方向においては結
像作用があるが、縦方向においては影響を与えない。従
って、回折は横方向のみに発生するので、縦方向の角度
分布による画素上の光強度分布は発生しない。この回折
格子アレイ素子の回折格子のピッチは、最大の部分で
0.977μm、最小の部分で0.761μmであっ
た。FIG. 12 is an explanatory view schematically showing a grating pattern of the diffraction grating array element used in the fourth embodiment. This diffraction grating array element is a transmission-type phase diffraction grating, and has an image forming effect on incident light in the horizontal direction but has no effect in the vertical direction. Therefore, since the diffraction occurs only in the horizontal direction, the light intensity distribution on the pixel due to the vertical angle distribution does not occur. The pitch of the diffraction grating of this diffraction grating array element was 0.977 μm at the maximum part and 0.761 μm at the minimum part.
【0137】第4の実施の形態に係る表示装置における
輝度分布については、最大値/9点平均値の値が1.3
5と比較的良好な値が得られた。 (第5の実施の形態)図13は、本発明の第5の実施の
形態に係る表示装置の光学構成を示す説明図であり、結
像素子アレイを用いた3板式カラー表示装置に本発明の
構成を適用した例である。Regarding the luminance distribution in the display device according to the fourth embodiment, the maximum value / 9-point average value is 1.3.
A relatively good value of 5 was obtained. (Fifth Embodiment) FIG. 13 is an explanatory view showing an optical configuration of a display device according to a fifth embodiment of the present invention. The present invention is applied to a three-panel color display device using an imaging element array. This is an example in which the configuration of FIG.
【0138】照射光を発生する光源であるメタルハライ
ドランプ1310の周囲に、光照射側に開口部が開設さ
れた複合楕円リフレクタ1311が配設され、複合楕円
リフレクタ1311の開口部側に赤外線及び紫外線を遮
断するフィルタ1312並びに第1のレンズアレイ13
13が配設されている。フィルタ1312及び第1のレ
ンズアレイ1313を介した入射光が集束される位置に
は、第2のレンズアレイ1314が配設されている。A composite elliptical reflector 1311 having an opening on the light irradiation side is disposed around a metal halide lamp 1310 as a light source for generating irradiation light. Filter 1312 for blocking and first lens array 13
13 are provided. A second lens array 1314 is provided at a position where incident light via the filter 1312 and the first lens array 1313 is focused.
【0139】第2のレンズアレイ1314の光出射側に
は、照射光を3原色に分離する第1のダイクロイックミ
ラー1315が複合楕円リフレクタ1311の光軸に対
して約45度の角度で配設される。第1のダイクロイッ
クミラー1315は、赤色光とそれ以外の光を分離する
機能を有しており、照射される光のうち赤色光のみを反
射し、それ以外の光を透過させる。On the light emission side of the second lens array 1314, a first dichroic mirror 1315 for separating irradiation light into three primary colors is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the optical axis of the composite elliptical reflector 1311. You. The first dichroic mirror 1315 has a function of separating red light and other light, and reflects only red light of the irradiated light and transmits other light.
【0140】第1のダイクロイックミラー1315で反
射された赤色の反射光の進行経路上に第1のコンデンサ
レンズ1318が配設されており、第1のコンデンサレ
ンズ1318を介した赤色光が照射される位置には、そ
の赤色光を反射する第1のミラー1319が、第1のダ
イクロイックミラー1315に略平行に配設されてい
る。The first condenser lens 1318 is provided on the traveling path of the red reflected light reflected by the first dichroic mirror 1315, and the red light is irradiated through the first condenser lens 1318. At a position, a first mirror 1319 that reflects the red light is disposed substantially parallel to the first dichroic mirror 1315.
【0141】第1のミラー1319により反射された赤
色光が照射される位置には、赤色の像を形成する第1の
液晶モジュールが配設される。第1の液晶モジュール
は、入射光の入射側から出射側に順に、入射側偏光板1
331、マイクロレンズアレイ1332、液晶パネル1
334、出射側偏光板1335、フィールドレンズ13
36から構成されている。At a position where the red light reflected by the first mirror 1319 is irradiated, a first liquid crystal module for forming a red image is provided. The first liquid crystal module includes, in order from the incident side of the incident light to the exit side, the incident side polarizing plate 1.
331, micro lens array 1332, liquid crystal panel 1
334, output side polarizing plate 1335, field lens 13
36.
【0142】第1のダイクロイックミラー1315を透
過した光の進行経路上に第2のコンデンサレンズ131
6が配設されており、第2のコンデンサレンズ1316
を介した光が照射される位置には、第2のダイクロイッ
クミラー1317が第1のダイクロイックミラー131
5に略平行に配設されている。第2のダイクロイックミ
ラー1317は、緑色光と青色光を分離する機能を有
し、照射される光のうち緑色光を反射し、青色光を透過
させる。The second condenser lens 131 is placed on the traveling path of the light transmitted through the first dichroic mirror 1315.
6 is disposed, and the second condenser lens 1316 is provided.
The second dichroic mirror 1317 is located at a position where the light is irradiated through the first dichroic mirror 131.
5 are arranged substantially in parallel. The second dichroic mirror 1317 has a function of separating green light and blue light, and reflects the green light and transmits the blue light in the irradiated light.
【0143】緑色光が照射される位置には、液晶パネル
1344を備えた第2の液晶モジュールが配設され、第
1の液晶モジュール及び第2の液晶モジュールの光出射
側には、第3のダイクロイックミラー1320が第1の
液晶モジュール及び第2の液晶モジュールの液晶パネル
1334及び1344に対して約45度の角度で配設さ
れている。第1の液晶モジュールからの赤色光は第3の
ダイクロイックミラー1320を透過し、第2の液晶モ
ジュールからの緑色光は第3のダイクロイックミラー1
320によって反射される。A second liquid crystal module having a liquid crystal panel 1344 is provided at a position where the green light is irradiated, and a third liquid crystal module is provided on the light emitting side of the first liquid crystal module and the second liquid crystal module. A dichroic mirror 1320 is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the liquid crystal panels 1334 and 1344 of the first and second liquid crystal modules. Red light from the first liquid crystal module is transmitted through the third dichroic mirror 1320, and green light from the second liquid crystal module is transmitted through the third dichroic mirror 120.
Reflected by 320.
【0144】第2のダイクロイックミラー1317を透
過した青色光が照射される位置には、青色の映像を形成
する液晶パネル1354を備えた第3の液晶モジュール
が配設されており、第3の液晶モジュールの出射側には
第2のミラー1321が液晶パネル1354に対して約
45度の角度で配設されている。At a position where the blue light transmitted through the second dichroic mirror 1317 is irradiated, a third liquid crystal module having a liquid crystal panel 1354 for forming a blue image is provided. On the output side of the module, a second mirror 1321 is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the liquid crystal panel 1354.
【0145】第3のダイクロイックミラー1320から
の照射光及び第2のミラー1321からの青色光が照射
される位置には、第3のダイクロイックミラー1320
及び第2のミラー1321に平行に第4のダイクロイッ
クミラー1322が配設されており、第3のダイクロイ
ックミラー1320からの照射光は第4のダイクロイッ
クミラー1322を透過し、第2のミラー1321から
の青色光は第4のダイクロイックミラー1322で反射
され、ここで、各液晶モジュールから出射された3原色
の光は再び合成される。合成された光の映像は、投射レ
ンズ1323を介してスクリーンに投射される。The third dichroic mirror 1320 is located at a position where the irradiation light from the third dichroic mirror 1320 and the blue light from the second mirror 1321 are irradiated.
A fourth dichroic mirror 1322 is provided in parallel with the second mirror 1321, and irradiation light from the third dichroic mirror 1320 passes through the fourth dichroic mirror 1322 and is transmitted from the second mirror 1321. The blue light is reflected by the fourth dichroic mirror 1322, and the light of the three primary colors emitted from each liquid crystal module is synthesized again. The image of the synthesized light is projected on a screen via a projection lens 1323.
【0146】第5の実施の形態に係る表示装置が、図4
0に示された従来の3板式投射型表示装置と異なる点
は、光源の構成部分、及びマイクロレンズアレイと液晶
パネルとの関係である。The display device according to the fifth embodiment is different from the display device shown in FIG.
The point different from the conventional three-panel projection display device shown in FIG. 0 is the components of the light source and the relationship between the microlens array and the liquid crystal panel.
【0147】まず、光源について説明する。第5の実施
の形態においては、メタルハライドランプ1310の光
を集める反射鏡として、2種類の回転楕円面を組み合わ
せた複合楕円リフレクタ1311を用いている。First, the light source will be described. In the fifth embodiment, a compound elliptical reflector 1311 combining two types of spheroids is used as a reflecting mirror for collecting the light of the metal halide lamp 1310.
【0148】図14(a)は複合楕円リフレクタの正面
図、図14(b)及び(c)はそれぞれ図14(a)の
線CD及びEFに沿った断面図である。図14(a)
(b)(c)に示されるように、第5の実施の形態にお
ける複合楕円リフレクタ1311は、2種類の回転楕円
面1401及び1402を組み合わせた反射鏡である。
回転楕円面1401と回転楕円面1402とは、焦点位
置がほぼ一致しており、楕円の一方の略焦点位置にラン
プの発光部を配置することにより、他方の焦点位置に光
を集束することが可能であることは、通常の1種類の回
転楕円面からなる反射鏡と同様である。通常の反射鏡と
異なる点は、光軸に対して垂直横方向に配置した回転楕
円面1401の離心率が垂直縦方向に配置した回転楕円
面1402の離心率よりも大きくなっており、反射鏡か
ら出射して焦点へ集束していく光の断面は縦よりも横が
広くなる点である。これは、特開平7−270789号
公報(特願平6−062396号)に開示された原理に
基づくものであり、3種類以上の回転楕円を用いる事も
可能である。FIG. 14A is a front view of the composite elliptical reflector, and FIGS. 14B and 14C are cross-sectional views taken along lines CD and EF in FIG. 14A, respectively. FIG. 14 (a)
(B) As shown in (c), the composite elliptical reflector 1311 according to the fifth embodiment is a reflecting mirror combining two types of spheroidal surfaces 1401 and 1402.
The spheroidal surface 1401 and the spheroidal surface 1402 have substantially the same focal position, and by arranging the light emitting part of the lamp at one of the elliptical focal positions, it is possible to focus light at the other focal position. What is possible is the same as that of a normal reflecting mirror having one kind of spheroid. The difference from the ordinary reflecting mirror is that the eccentricity of the spheroid 1401 arranged in the horizontal direction perpendicular to the optical axis is larger than the eccentricity of the spheroid 1402 arranged in the vertical and vertical directions. The point that the cross section of the light exiting from and focusing on the focal point is wider than vertical. This is based on the principle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-270789 (Japanese Patent Application No. 6-062396), and three or more types of spheroids can be used.
【0149】この複合楕円リフレクタを構成する回転楕
円面の焦点位置は、光源として用いるランプの発光部の
大きさの範囲内に位置するように、精度良く一致させて
おく必要がある。この焦点位置の配置は、回転楕円の一
方の焦点位置に配置された光源からの光を反射面が受光
して反射し、他方の焦点位置に集光する機能を複数の回
転楕円面で同時に行うために必要とされる。この第5の
実施の形態においては、反射鏡の加工精度等を考慮する
と、およそ±0.4mm以内の範囲で焦点が一致してい
ると考えられる。この範囲の幅は、光源として用いたメ
タルハライドランプのアークの発光長がおよそ3mmで
あることから、条件を十分に満たしている。It is necessary that the focal positions of the spheroids constituting the composite elliptical reflector be accurately matched so as to be located within the range of the size of the light emitting portion of the lamp used as the light source. In this arrangement of the focal positions, the function of receiving and reflecting the light from the light source arranged at one focal position of the spheroid on the reflecting surface and condensing the light at the other focal position is simultaneously performed by the plural spheroids. Needed for. In the fifth embodiment, it is considered that the focal points coincide within a range of about ± 0.4 mm in consideration of the processing accuracy of the reflecting mirror and the like. The width in this range sufficiently satisfies the condition because the light emission length of the arc of the metal halide lamp used as the light source is about 3 mm.
【0150】図15(a)は第1のレンズアレイ131
3の正面図、図15(b)及び(c)は図15(a)の
線GH及びIJに沿った断面図である。FIG. 15A shows the first lens array 131.
15 is a sectional view taken along lines GH and IJ in FIG. 15A.
【0151】複合楕円リフレクタの開口部に配設された
第1のレンズアレイは、縦横比9対16の横長の表示パ
ネル用の横長のレンズから構成されるが、レンズは3×
3の配置であり全体としても横長の形状になっている。
しかし、入射光の断面も横長であり、このような形状で
あることによって光利用効率が低下することはない。ま
た、図15(b)及び(c)の断面図に示されるよう
に、第1のレンズアレイを構成する各レンズは凹レンズ
であり、かつ、レンズアレイ全体としての屈折力は縦方
向の方が負に強く(即ち、小さく)なっており、第2の
レンズアレイに入射する位置においては、光の分布は、
縦横比1対1の第2のレンズアレイのレンズの配置に一
致するようになっている。The first lens array provided at the opening of the composite elliptical reflector is composed of a horizontally long lens for a horizontally long display panel having an aspect ratio of 9:16.
3 and the whole is horizontally long.
However, the cross section of the incident light is also horizontally long, and the light utilization efficiency does not decrease due to such a shape. As shown in the cross-sectional views of FIGS. 15B and 15C, each lens constituting the first lens array is a concave lens, and the refractive power of the entire lens array is longer in the vertical direction. At the position where it is strongly negative (ie, small) and enters the second lens array, the light distribution is
It matches the arrangement of the lenses of the second lens array having an aspect ratio of 1: 1.
【0152】図16(a)は、第2のレンズアレイ13
14の平面図、図16(b)及び(c)は図16(a)
の線KL及びMNに沿った断面図である。図16(a)
(b)(c)に示されるように、第2のレンズアレイ
は、円形の凸レンズが3×3の配置に形成されたもので
あり、全体としても略凸形の形状となっている。FIG. 16A shows the second lens array 13.
14 is a plan view, and FIGS. 16B and 16C show FIG.
FIG. 7 is a sectional view taken along lines KL and MN in FIG. FIG. 16 (a)
(B) As shown in (c), the second lens array is formed by forming circular convex lenses in a 3 × 3 arrangement, and has a substantially convex shape as a whole.
【0153】また、第5の実施の形態における表示パネ
ルは、縦横の画素の配置間隔が等しい液晶パネルであ
り、第2のレンズアレイもレンズの配置が縦横で等しい
ものを用いている。The display panel in the fifth embodiment is a liquid crystal panel in which the vertical and horizontal pixels are arranged at equal intervals, and the second lens array also has the same vertical and horizontal lens arrangement.
【0154】第2のレンズアレイの全体としての屈折力
は、縦方向の方が負に弱く(即ち、大きく)なってお
り、図13における第1及び第2のコンデンサレンズ1
318及び1316を透過して、結像素子アレイである
マイクロレンズアレイ1332,1342,1352に
到達する時点では、表示パネルの表示面積と一致する光
強度分布となる。The refractive power of the second lens array as a whole is negatively weaker (that is, larger) in the vertical direction, and the first and second condenser lenses 1 in FIG.
At the time when the light passes through 318 and 1316 and reaches the microlens arrays 1332, 1342, and 1352, which are the imaging element arrays, the light intensity distribution coincides with the display area of the display panel.
【0155】図13に戻って、マイクロレンズアレイ1
332を透過した光は、表示パネルである液晶パネル1
333の画素開口に光を集光する。他の液晶モジュール
においても同様である。Returning to FIG. 13, the micro lens array 1
The light transmitted through 332 is the liquid crystal panel 1 which is a display panel.
The light is condensed on the 333 pixel aperture. The same applies to other liquid crystal modules.
【0156】第2のレンズアレイ1314のレンズ形成
間隔が14mmであり、第2のレンズアレイと第1及び
第2のコンデンサレンズ1318及び1316との光の
経路の距離は176mm、マイクロレンズアレイ133
2のレンズ及び液晶パネル1333の画素の形成間隔は
60μm、マイクロレンズアレイ1332と液晶パネル
1333の画素と距離は1.15mmとなっており、上
記の式3の条件を満たしている。The lens forming interval of the second lens array 1314 is 14 mm, the distance of the light path between the second lens array and the first and second condenser lenses 1318 and 1316 is 176 mm, and the micro lens array 133 is provided.
The distance between the lens of No. 2 and the pixels of the liquid crystal panel 1333 is 60 μm, and the distance between the microlens array 1332 and the pixels of the liquid crystal panel 1333 is 1.15 mm, which satisfies the condition of Expression 3 above.
【0157】第5の実施の形態においては、全光束1
6,000ルーメンのメタルハライドランプを用いて、
投射レンズからの出射光束520ルーメンを達成するこ
とができた。また、輝度分布については、最大値/9点
平均値の値が1.13と非常に良好な値が得られた。 (第6の実施の形態)図17は、本発明における第6の
実施の形態に係る表示装置の光学構成を示す説明図であ
る。In the fifth embodiment, the total luminous flux 1
Using a 6,000 lumen metal halide lamp,
A luminous flux of 520 lumens from the projection lens could be achieved. In addition, as for the luminance distribution, a very good value of 1.13 (maximum value / 9-point average value) was obtained. (Sixth Embodiment) FIG. 17 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a display device according to a sixth embodiment of the present invention.
【0158】メタルハライドランプ1710からの光
が、楕円面リフレクタ1711によつて反射され、赤外
線および紫外線をカットするフィルタ1712を経て第
1のレンズアレイ1713に入射され、第2のレンズア
レイ1714に収束される。この第2のレンズアレイで
は、屈折された光は絞り1721、コンデンサレンズ1
715、3枚のダイクロイックミラーから構成される色
分解ミラー1716を経て、入射側の偏光板1722、
マイクロレンズアレイ1717、液晶パネル1718、
出射側の偏光板1723よりなる液晶モジュールに入射
され、フィールドレンズ1719を介して投射レンズ1
720に供給される。Light from a metal halide lamp 1710 is reflected by an ellipsoidal reflector 1711, enters a first lens array 1713 via a filter 1712 for cutting infrared rays and ultraviolet rays, and is converged on a second lens array 1714. You. In the second lens array, the refracted light passes through the stop 1721 and the condenser lens 1.
715, through a color separation mirror 1716 composed of three dichroic mirrors, a polarizing plate 1722 on the incident side,
Micro lens array 1717, liquid crystal panel 1718,
The light enters the liquid crystal module formed of the polarizing plate 1723 on the emission side, and is projected through the field lens 1719 to the projection lens 1.
720.
【0159】この実施形態におけるダイクロイックミラ
ー1716の後の光学的構成は、基本的には図41に示
した従来の表示装置と同じであるが、第1のレンズアレ
イ1713および第2のレンズアレイ1714を備えて
いる点および第2のレンズアレイ1714が一列に配置
されている点に特徴がある。The optical structure after the dichroic mirror 1716 in this embodiment is basically the same as that of the conventional display device shown in FIG. 41, but includes a first lens array 1713 and a second lens array 1714. And the second lens array 1714 is arranged in a line.
【0160】これらの点を図18〜22を参照して説明
する。第1のレンズアレイ1713は、図18に示す様
に4つのレンズから構成されており、それぞれのレンズ
からの光が図19に示す第2のレンズアレイ1714に
集光する様に、それぞれのレンズ表面を傾斜させたレン
ズとなっている。These points will be described with reference to FIGS. The first lens array 1713 is made up of four lenses as shown in FIG. 18, and each lens is arranged such that light from each lens is condensed on the second lens array 1714 shown in FIG. 19. The lens has an inclined surface.
【0161】すなわち、レンズ1を透過した光は焦点1
に集光し、レンズ2は焦点2に、レンズ3は焦点3に、
レンズ4は焦点4にそれぞれ集光する。それぞれの焦点
の近傍には、図19に示される第2のレンズアレイ17
14が配置され、第1のレンズアレイ1713からの光
はコンデンサレンズ1715の方向に修正され、ダイク
ロイックミラー1716の側に効率良く導かれる。That is, the light transmitted through the lens 1 is
Lens 2 at the focal point 2, lens 3 at the focal point 3,
The lenses 4 converge on the focal point 4 respectively. In the vicinity of each focal point, the second lens array 17 shown in FIG.
The light from the first lens array 1713 is corrected in the direction of the condenser lens 1715, and is efficiently guided to the dichroic mirror 1716.
【0162】図20は2つのレンズアレイ間の集光の様
子を図17とは90度異なる方向から見た様子をに示す
説明図である。図25と図28から、第2のレンズアレ
イ1714よりの光は、ダイクロイックミラーにより、
3色に角度的に分離される方向に対しては、1列の非常
に狭い範囲から照明しており、これとは90度異なる向
きでは、4つのレンズが並んでおり、広い範囲から照明
していることがわかる。FIG. 20 is an explanatory diagram showing a state of light collection between two lens arrays viewed from a direction different from that of FIG. 17 by 90 degrees. From FIGS. 25 and 28, the light from the second lens array 1714 is reflected by the dichroic mirror.
For directions that are angularly separated into three colors, illumination is performed from a very narrow area in one row. In directions different from this by 90 degrees, four lenses are arranged, and illumination is performed from a wide area. You can see that it is.
【0163】図21は球面状の凸レンズ2101から構
成されるマイクロレンズアレイ1717と開口部210
2との関係を示す説明図であって、個々のマイクロレン
ズから形成される放射照度の分布は、3色の画素開口が
並ぶ方向、すなわち表示画面の水平方向では狭く、垂直
方向では広くなる。FIG. 21 shows a microlens array 1717 composed of a spherical convex lens 2101 and an opening 210.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship with 2, wherein the distribution of irradiance formed from individual microlenses is narrow in the direction in which pixel openings of three colors are arranged, that is, in the horizontal direction of the display screen, and wide in the vertical direction.
【0164】この様子は1つのマイクロレンズ2201
の、3枚のダイクロイックミラー1716の中心のダイ
クロイックミラーによる照明に対する様子が図22に示
されており、ダイクロイックミラーによる青色光がBの
画素開口2202に対し、図22(a)に示す水平方向
では狭く集光され、図22(b)に示す垂直方向では広
く集光されていることがわかる。This state is represented by one micro lens 2201.
FIG. 22 shows how the center of the three dichroic mirrors 1716 is illuminated by the dichroic mirror, and the blue light from the dichroic mirror is applied to the B pixel aperture 2202 in the horizontal direction shown in FIG. It can be seen that the light is condensed narrowly and condensed widely in the vertical direction shown in FIG.
【0165】この様に、図21に示す画素開口2102
の形状とマイクロレンズアレイ2101による照明が整
合する事で、光利用効率が著しく向上するため、マイク
ロレンズアレイ1717と液晶パネル1718の関係に
対して、整合した照明を実現する事ができる。As described above, the pixel opening 2102 shown in FIG.
Since the light use efficiency is significantly improved by matching the shape of the microlens array 2101 with the illumination by the microlens array 2101, it is possible to realize illumination that matches the relationship between the microlens array 1717 and the liquid crystal panel 1718.
【0166】本実施の形態における輝度分布は、最大値
と9点平均値の比の値が1.4と良好な値が得られた。
また表示の明るさは図41に示した従来構成の単板式表
示装置と比較すると、およそ1.4倍の250ルーメン
となった。 (第7の実施の形態)図23に本発明の第7の実施の形
態にかかる単板式投射型表示装置の光学構成図を示す。
また、図24に本実施例の光源部の垂直断面、図25に
水平断面を示す。In the luminance distribution according to the present embodiment, a favorable value was obtained in which the ratio of the maximum value to the average of nine points was 1.4.
Further, the brightness of the display was about 1.4 times 250 lumens as compared with the single-panel display device having the conventional configuration shown in FIG. (Seventh Embodiment) FIG. 23 shows an optical configuration diagram of a single-panel projection display apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 24 shows a vertical cross section of the light source section of this embodiment, and FIG. 25 shows a horizontal cross section.
【0167】まず、全体的な構成および動作を説明す
る。First, the overall configuration and operation will be described.
【0168】メタルハライドランプ2301の光が凹面
反射鏡2302により、レンズアレイ2304に集光さ
れる。凹面反射鏡2302とレンズアレイ2304の間
には、赤外線・紫外線カットフィルタ2303があり、
可視光のみがレンズアレイ2304に入射する。The light from the metal halide lamp 2301 is focused on the lens array 2304 by the concave reflecting mirror 2302. An infrared / ultraviolet cut filter 2303 is provided between the concave reflecting mirror 2302 and the lens array 2304.
Only visible light enters the lens array 2304.
【0169】レンズアレイ2304に入射した光は、レ
ンズアレイによりコンデンサレンズ2305の方向に曲
げられ、またコンデンサレンズ2305により平行光化
され、偏光板2306により偏光されて液晶パネル23
07に入射する。The light incident on the lens array 2304 is bent in the direction of the condenser lens 2305 by the lens array, is collimated by the condenser lens 2305, is polarized by the polarizing plate 2306, and is polarized by the polarizing plate 2306.
07.
【0170】液晶パネル2307は、90度ツイステッ
ドネマティック型の液晶パネルであり、出射光の偏光状
態を映像信号に応じて変調する。液晶パネル2307か
らの出射光は偏光板2308により光強度変調に変換さ
れ、コンデンサレンズ2309および投射レンズ231
0により投射される。The liquid crystal panel 2307 is a 90-degree twisted nematic liquid crystal panel, and modulates the polarization state of emitted light according to a video signal. The light emitted from the liquid crystal panel 2307 is converted into light intensity modulation by the polarizing plate 2308, and the light is modulated by the condenser lens 2309 and the projection lens 231.
Projected by 0.
【0171】次に、この実施の形態における要点である
反射鏡の構造について説明する。本実施の形態の反射鏡
2302は、15個の回転楕円面反射鏡230201〜
23015により構成される。この反射鏡を正面から見
た様子を図26に示す。各反射鏡の焦点の一方はランプ
2301の発光部にあり、他方の焦点はレンズアレイ2
304の対応する各レンズ位置付近にある。Next, the structure of the reflecting mirror, which is the main point in this embodiment, will be described. The reflecting mirror 2302 of the present embodiment has fifteen spheroidal reflecting mirrors 230201 to 230201.
23015. FIG. 26 shows this reflecting mirror viewed from the front. One of the focal points of each reflecting mirror is located at the light emitting portion of the lamp 2301, and the other focal point is located at the lens array 2
There is a vicinity of each corresponding lens position 304.
【0172】液晶パネル2307の表示部は、縦と横の
比が16:9になっており、各反射鏡はレンズアレイ3
104から見込んだ時の立体角が概略16:9の長方形
になる様になっている。The display portion of the liquid crystal panel 2307 has a length-to-width ratio of 16: 9.
The solid angle when viewed from 104 is a rectangle of approximately 16: 9.
【0173】図24は図26の反射鏡の中心を通り縦に
切断したものを含み、反射鏡での反射とレンズアレイに
よる屈折の様子を示す図であって、図32の反射鏡23
0202、230205、230206、23020
8、230211、230214は図26に示した反射
鏡2、5、6、8、11、14に対応している。これら
の反射鏡の焦点の一方は、ランプの置かれる位置である
焦点Aにある。また、他方の焦点は、それぞれ焦点B
2、B5、B8、B11、B14にあり、レンズアレイ
2304中のそれぞれのレンズに対応している。また、
レンズアレイ中の反射鏡に対応する各レンズから反射鏡
を見込む角度は全てほとんど等しくなっている。FIG. 24 is a view showing the state of reflection by the reflector and refraction by the lens array, including a vertical section passing through the center of the reflector of FIG.
0202, 230205, 230206, 23020
8, 230211 and 230214 correspond to the reflecting mirrors 2, 5, 6, 8, 11, and 14 shown in FIG. One of the focal points of these mirrors is at focal point A, the position where the lamp is located. The other focal points are respectively the focal points B
2, B5, B8, B11, and B14, and correspond to each lens in the lens array 2304. Also,
The angles at which the reflecting mirror is seen from each lens corresponding to the reflecting mirror in the lens array are almost equal.
【0174】また、図25は図26の反射鏡の中心を通
り横に切断したものを含み、反射鏡での反射とレンズア
レイによる屈折の様子を示す図であって、図25に示し
た反射鏡230207、230108、230209は
図26に示した反射鏡230207、230108、2
30209に対応する。FIG. 25 is a view showing the state of reflection by the reflector and refraction by the lens array, including a cross-section taken through the center of the reflector of FIG. 26. The reflection shown in FIG. The mirrors 230207, 230108 and 230209 are the reflecting mirrors 230207, 230108 and 2 shown in FIG.
30209.
【0175】図24および図25に示される様に、レン
ズアレイ2304の出射面は凹レンズ状となっており、
レンズアレイ部に集光してきた光をコンデンサレンズ2
305の方向に向ける事ができる。As shown in FIGS. 24 and 25, the exit surface of the lens array 2304 has a concave lens shape.
The light condensed on the lens array part is condensed
It can be turned to the direction of 305.
【0176】以上の様に、この実施の形態では複数の2
次光源により液晶パネルを照明しているので、均一性の
良い表示が可能となる。As described above, in this embodiment, a plurality of 2
Since the liquid crystal panel is illuminated by the next light source, display with good uniformity is possible.
【0177】本実施の形態と図48に示した従来の表示
装置を比較すると、本実施例の方が小型化でき、部品点
数も少なくなっているために、表示装置全体の小型軽量
化が実現できる。また低コスト化も期待できる。 (第8の実施の形態)図27に本発明の第8の実施の形
態である、投射型表示装置の光学構成を示す。When this embodiment is compared with the conventional display device shown in FIG. 48, the present embodiment can be downsized and the number of parts is reduced, so that the whole display device can be reduced in size and weight. it can. Cost reduction can also be expected. (Eighth Embodiment) FIG. 27 shows an optical configuration of a projection display apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
【0178】ランプ2701の光は、第7の実施の形態
と同様に凹面反射鏡2702により一方向に集光され
る。凹面反射鏡2702は、図28に正面図を示す様
に、6つの部分から構成され、それぞれの構成部からの
光が、レンズアレイ2703およびレンズアレイ270
4に集光される。The light from the lamp 2701 is converged in one direction by the concave reflecting mirror 2702 as in the seventh embodiment. As shown in the front view of FIG. 28, the concave reflecting mirror 2702 is composed of six parts, and light from each constituent part is transmitted to the lens array 2703 and the lens array 270.
The light is condensed at 4.
【0179】そして、レンズアレイ2704の出射面に
設けられた絞り2705を通り、赤外線・紫外線カット
フィルタ2706を通った後、コンデンサレンズ270
7により概略平行光となる。After passing through an aperture 2705 provided on the exit surface of the lens array 2704 and passing through an infrared / ultraviolet cut filter 2706, the condenser lens 270
7, the light becomes substantially parallel light.
【0180】この光は、ダイクロイックミラー2708
により3色に角度分離され、偏光板2709を通り偏光
となり、マイクロレンズアレイ2710に入射する。そ
して、液晶パネル2711および偏光板2712を透過
して変調され、フィールドレンズ2713および投射レ
ンズ2714により投射される。This light is applied to a dichroic mirror 2708
The light is then angle-separated into three colors, passes through the polarizing plate 2709, becomes polarized light, and enters the microlens array 2710. Then, the light is modulated by passing through the liquid crystal panel 2711 and the polarizing plate 2712, and is projected by the field lens 2713 and the projection lens 2714.
【0181】図28は反射鏡2702の正面図であっ
て、各反射鏡要素は縦方向が長い6つの部分により構成
され、また各反射鏡の要素はランプ2801の近傍およ
びレンズアレイ2804近傍に焦点を持つ回転楕円面と
なっている。FIG. 28 is a front view of the reflecting mirror 2702. Each reflecting mirror element is composed of six portions which are long in the vertical direction. Each reflecting mirror element is focused near the lamp 2801 and near the lens array 2804. Spheroid with.
【0182】これらの反射鏡により反射されたランプ2
701からの光は、レンズ2703により、縦方向の焦
点位置をレンズアレイ2704よりもよりコンデンサレ
ンズ2707方向に伸ばされる。The lamp 2 reflected by these reflecting mirrors
The light from 701 has its focal point in the vertical direction extended by the lens 2703 toward the condenser lens 2707 more than the lens array 2704.
【0183】図27と垂直な断面方向から見た反射鏡2
702とレンズ2703およびレンズアレイ2704と
その光線の様子を図29に示した。図27と図29よ
り、図27の方向ではレンズアレイ2703は光線の方
向に影響を与えず、凹面反射鏡2702の焦点位置であ
るレンズアレイ2704の位置に集光している事が判
る。これに対して、図29の方向では、レンズアレイ2
703が集光する位置をよりコンデンサレンズ2707
方向にずらす働きをしている。Reflecting mirror 2 viewed from a cross section perpendicular to FIG.
FIG. 29 shows a state 702, a lens 2703, a lens array 2704, and light rays thereof. 27 and 29, it can be seen that in the direction of FIG. 27, the lens array 2703 does not affect the direction of the light beam, and focuses on the position of the lens array 2704 which is the focal position of the concave reflecting mirror 2702. On the other hand, in the direction of FIG.
The position where the light is condensed by 703 is more shifted by the condenser lens 2707
It works to shift in the direction.
【0184】コンデンサレンズ2707の焦点は、図2
7の面内では絞り2705の位置にあり、またそれと垂
直な図29の面内では光の収束するレンズアレイ270
4とコンデンサレンズ2707の中間の位置にある。こ
れにより、図27の面内では、コンデンサレンズ270
7を出射する光線の幅が広く、図29の面内では狭くな
る。The focus of the condenser lens 2707 is shown in FIG.
In the plane of FIG. 7, the lens array 270 is located at the position of the diaphragm 2705, and in the plane of FIG.
4 and the condenser lens 2707. Thereby, in the plane of FIG.
The width of the light beam exiting from 7 is wide and narrow in the plane of FIG.
【0185】この働きにより、凹面鏡2702の各構成
要素が縦長であったにもかかわらず、液晶パネル271
に照射される時点では、その表示部の形である縦横の比
9対16とほぼ相似になる。With this operation, the liquid crystal panel 271 is formed despite the fact that each component of the concave mirror 2702 is vertically long.
Is similar to the aspect ratio of 9:16, which is the shape of the display section.
【0186】レンズアレイ2704からの出射面に設け
られた絞り2705は、図31に示す様に縦方向のスリ
ット状となっており、コンデンサレンズ2707を透過
した後に必要な光の平行度が得られる様になっている。
また図30にレンズアレイ2704を正面から見た形状
を示した。The stop 2705 provided on the exit surface of the lens array 2704 has a slit shape in the vertical direction as shown in FIG. 31, so that necessary parallelism of light can be obtained after passing through the condenser lens 2707. It is like.
FIG. 30 shows the shape of the lens array 2704 viewed from the front.
【0187】ダイクロイックミラー2708は、図43
に示す様な特性の3枚のダイクロイックミラーから構成
され、それぞれ図4に示す様に配置されている。これに
3つの異なる角度で入射した白色光は、それぞれ3色に
角度分離されて9つの光になる。The dichroic mirror 2708 is similar to the one shown in FIG.
And three dichroic mirrors having the characteristics shown in FIG. 4 and arranged as shown in FIG. White light incident on the light at three different angles is angle-separated into three colors to become nine lights.
【0188】この光と、マイクロレンズ2710および
液晶パネル2711の関係は図6(a)に示したものと
同様である。The relationship between this light, the micro lens 2710 and the liquid crystal panel 2711 is the same as that shown in FIG.
【0189】マイクロレンズアレイ2710中の各レン
ズを透過した光は、それぞれの色の映像信号で駆動され
る画素開口を透過するので、カラー表示が実現できる。Light transmitted through each lens in the microlens array 2710 passes through a pixel opening driven by a video signal of each color, so that color display can be realized.
【0190】本実施例の表示装置を、図42に示した従
来構成の単板式表示装置と比較し、本発明の効果を評価
した。The effect of the present invention was evaluated by comparing the display device of this example with the conventional single-panel display device shown in FIG.
【0191】まず、表示の均一性であるが、投射画面を
9分割して、その分割部の中央の照度を測定し、その9
点の測定値の平均値と9点の測定値中の最大値との比で
ある最大/平均の大きさで評価した。First, regarding the display uniformity, the projection screen is divided into nine parts, and the illuminance at the center of the divided part is measured.
Evaluation was made based on the maximum / average magnitude, which is the ratio of the average value of the measured values of the points to the maximum value among the measured values of the nine points.
【0192】従来構成の単板式表示装置では、この値が
1.6であったが、本実施例では1.4倍と良好な値が
得られた。In the conventional single-panel display device, this value was 1.6, but in this embodiment, a favorable value of 1.4 times was obtained.
【0193】また、表示の明るさを先の照度の9点平均
と表示面積から、投射レンズからの出射光束を求め評価
値とした。従来構成の単板式表示装置が180ルーメン
であったのに対して、本実施例では220ルーメンとお
よそ1.2倍の明るさが得られた。 (第9の実施の形態)図32に本発明の第9の実施の形
態である単板式投射型表示装置の光学構成図を示す。The brightness of the display was calculated from the average of the nine points of the illuminance and the display area, and the luminous flux emitted from the projection lens was determined and evaluated. In contrast to the single-panel display device having the conventional configuration of 180 lumens, this embodiment has 220 lumens, which is about 1.2 times the brightness. (Ninth Embodiment) FIG. 32 shows an optical configuration diagram of a single-panel projection display apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
【0194】ランプ3201の光は、第7の実施の実施
の形態と同様に凹面反射鏡3202により一方向に集光
される。凹面反射鏡3202は、図33(a)の正面図
に示される様に、4つの部分から構成され、それぞれの
構成部からの光が、光線方向を修正する4つの平面ミラ
ー3203に反射した後、それぞれ4つの円錐型レンズ
3204に集光される。The light from the lamp 3201 is converged in one direction by the concave reflecting mirror 3202 as in the seventh embodiment. The concave reflecting mirror 3202 is composed of four parts as shown in the front view of FIG. 33 (a), and after the light from each of the constituent parts is reflected by the four plane mirrors 3203 for correcting the light beam direction. Are condensed on four conical lenses 3204, respectively.
【0195】そして、円錐型レンズ3212の出射面に
設けられた絞り3205を通り、赤外線・紫外線カット
フィルタ3206を通った後、コンデンサレンズ320
7により概略平行光となる。After passing through an aperture 3205 provided on the exit surface of the conical lens 3212 and passing through an infrared / ultraviolet cut filter 3206, the condenser lens 320
7, the light becomes substantially parallel light.
【0196】この光は、ダイクロックミラー3208に
より3色に角度分離され、偏光板3209を通り偏光と
なり、マイクロレンズアレイ3210に入射する。そし
て、液晶パネル3211および偏光板3212を透過し
て変調され、フィールドレンズ3213および投射レン
ズ3214により投射される。This light is angle-separated into three colors by a dichroic mirror 3208, becomes polarized light through a polarizing plate 3209, and enters a microlens array 3210. Then, the light is modulated by passing through the liquid crystal panel 3211 and the polarizing plate 3212 and is projected by the field lens 3213 and the projection lens 3214.
【0197】図33(b)は本実施の形態に用いた凹面
反射鏡3202の側面図であって、形状と、焦点の位置
を示している。図33(b)より判る様に、凹面反射鏡
3202は4つの回転楕円面より成る4つの反射鏡部か
ら構成される。それぞれの反射鏡部である反射鏡1、反
射鏡2、反射鏡3、反射鏡4の焦点は、一方の焦点は焦
点Aに、他方の焦点はそれぞれ焦点B1、焦点B2、焦
点B3、焦点B4にある。FIG. 33B is a side view of the concave reflecting mirror 3202 used in the present embodiment, showing the shape and the position of the focal point. As can be seen from FIG. 33 (b), the concave reflecting mirror 3202 is constituted by four reflecting mirror sections each including four spheroids. One of the focal points of the reflecting mirrors 1, 2, 3, and 4 is a focal point A, and the other focal points are a focal point B1, a focal point B2, a focal point B3, and a focal point B4. It is in.
【0198】ランプは、ほぼ焦点Aの位置におかれ、ラ
ンプからの光は4つの反射鏡部によりほぼ縦にならんだ
1列上の4つの部分に集光される。The lamp is located substantially at the position of the focal point A, and light from the lamp is condensed by the four reflecting mirror portions into four portions on one row which are arranged substantially vertically.
【0199】この一列に並んだ焦点は、図32上では、
紙面に垂直な面上にある。In FIG. 32, the focal points arranged in a line
On a plane perpendicular to the plane of the paper.
【0200】この焦点のやや前に配置されている4つの
平面反射鏡3204は、絞り3205の中心とコンデン
サレンズ3207の中心を通る光軸に対して、傾いて配
置された円錐型レンズ3204を透過した光が液晶パネ
ル3211の部分で重なる様に光線の方向を偏光する働
きをしている。これらの4つの反射鏡部からの光が重な
って照明されるので、光の強度の均一度が良くなる。The four plane reflecting mirrors 3204 disposed slightly before the focal point pass through the conical lens 3204 which is disposed obliquely with respect to the optical axis passing through the center of the stop 3205 and the center of the condenser lens 3207. It functions to polarize the direction of the light beam so that the applied light overlaps the portion of the liquid crystal panel 3211. Since the lights from these four reflecting mirror portions are illuminated in an overlapping manner, the uniformity of the light intensity is improved.
【0201】4つの円錐型レンズ3204の出射面に設
けられた絞り3205は、これらの円錐型レンズが縦方
向に配置されている状態に合わせた長方形の開口部を持
つ。この絞りを通った光は、コンデンサレンズ3207
を透過した後に図34に示すような角度分布となる。The stop 3205 provided on the exit surface of each of the four conical lenses 3204 has a rectangular opening adapted to a state where these conical lenses are arranged in the vertical direction. The light that has passed through the aperture is converted into a condenser lens 3207.
After the transmission, the angular distribution is as shown in FIG.
【0202】図34は、液晶パネル3211に対する角
度分布を方位角φおよび傾き角θで示した図であり、4
つの円錐型レンズを通った4つの光により、縦方向の角
度分布が大きく、横方向の角度分布が小さい照明となる
事がわかる。FIG. 34 is a diagram showing an angle distribution with respect to the liquid crystal panel 3211 by an azimuth angle φ and a tilt angle θ.
It can be seen that four lights passing through the two conical lenses provide illumination having a large vertical angle distribution and a small horizontal angle distribution.
【0203】ダイクロイックミラー3208は、図43
に示したものと同様な特性の3枚のダイクロイックミラ
ーから構成され、それぞれ図4に示したのと同様な配置
がされている。これに入射した白色光は、3色に角度分
離される。The dichroic mirror 3208 is similar to the one shown in FIG.
Are constituted by three dichroic mirrors having characteristics similar to those shown in FIG. 4 and arranged in the same manner as shown in FIG. The incident white light is angle-separated into three colors.
【0204】この光と、マイクロレンズ3210および
液晶パネル3211の関係を図35に示す。FIG. 35 shows the relationship between this light and the micro lens 3210 and the liquid crystal panel 3211.
【0205】マイクロレンズ3210は、球面状の凸レ
ンズであり、図34に示される入射光が、液晶パネル3
211の開口部の形状の中に結像する様になっている。
この時、図34に示される角度分布がダイクロイックミ
ラー3208により3つに、角度的に分離されており、
マイクロレンズアレイ3209中の各レンズを透過した
光は、それぞれの色の映像信号で駆動される画素開口を
透過するので、カラー表示が実現できる。The micro lens 3210 is a spherical convex lens, and the incident light shown in FIG.
An image is formed in the shape of the opening 211.
At this time, the angular distribution shown in FIG. 34 is angularly separated into three by the dichroic mirror 3208,
Light transmitted through each lens in the microlens array 3209 passes through a pixel opening driven by a video signal of each color, so that color display can be realized.
【0206】ダイクロイックミラー3208の中央のダ
イクロイックミラーにより反射されてマイクロレンズア
レイ3209に入射した光に対する、画素開口とひとつ
のマイクロレンズとの関係を図36に示す。FIG. 36 shows the relationship between the pixel aperture and one microlens with respect to the light reflected by the dichroic mirror at the center of the dichroic mirror 3208 and incident on the microlens array 3209.
【0207】3601はマイクロレンズであり、画素開
口3602に入射光を集光するが、中心のダイクロイッ
クミラーにより青色光がBの画素開口に水平方向では狭
く(図21(a))、垂直方向では広く(図21
(b))集光している。Reference numeral 3601 denotes a microlens, which condenses incident light into the pixel aperture 3602, but the blue light is narrower in the horizontal direction to the pixel aperture of B by the center dichroic mirror (FIG. 21A), and in the vertical direction. Widely (Fig. 21
(B)) Condensing.
【0208】この様に図36に示す画素開口3602の
形状とマイクロレンズアレイによる照明が整合する事
で、光利用効率が非常に良くなる。As described above, by matching the shape of the pixel opening 3602 shown in FIG. 36 with the illumination by the microlens array, the light use efficiency is extremely improved.
【0209】本実施の形態の表示装置を、図42に示し
た従来構成の単板式表示装置と比較し、本発明の効果を
評価した。The display device of the present embodiment was compared with the conventional single-panel display device shown in FIG. 42 to evaluate the effects of the present invention.
【0210】まず、表示の均一性であるが、投射画面を
9分割して、その分割部の中央の照度を測定し、その9
点の測定値の平均値と9点の測定値中の最大値との比で
ある最大/平均の大きさで評価した。First, regarding the uniformity of display, the projection screen is divided into nine parts, and the illuminance at the center of the divided part is measured.
Evaluation was made based on the maximum / average magnitude, which is the ratio of the average value of the measured values of the points to the maximum value among the measured values of the nine points.
【0211】従来構成の単板式表示装置では、この値が
1.6であったが、本実施の形態では1.3倍と良好な
値が得られた。In the conventional single-panel display device, this value was 1.6, but in the present embodiment, a favorable value of 1.3 times was obtained.
【0212】また、表示の明るさを先の照度の9点平均
と表示面積から、投射レンズからの出射光束を求め評価
値とした。従来構成の単板式表示装置が180ルーメン
であったのに対して、本実施の形態では280ルーメン
と、大幅に明るさが改善された。 (第10の実施の形態)図37に本発明の第10の実施
の形態である単板式投射型表示装置の光学構成図を示
す。Further, the brightness of the display was determined from the average of the nine points of the illuminance and the display area, and the luminous flux emitted from the projection lens was determined as an evaluation value. In contrast to the single-panel display device having the conventional configuration of 180 lumens, the brightness of the present embodiment is significantly improved to 280 lumens. (Tenth Embodiment) FIG. 37 shows an optical configuration diagram of a single-panel projection display apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
【0213】本実施の形態の特徴は、凹面反射鏡370
2により光が収束される位置に、偏光分離素子である偏
光ビームスプリッタ3703を配置したことである。This embodiment is characterized in that the concave reflecting mirror 370 is provided.
2 is that a polarization beam splitter 3703 which is a polarization splitting element is arranged at a position where light is converged by 2.
【0214】基本的な構成および動作は本発明の第9の
実施の形態と同じであるが、ここでは本実施の形態の特
徴部分である光源部について説明する。The basic configuration and operation are the same as those of the ninth embodiment of the present invention. Here, the light source unit, which is a feature of the present embodiment, will be described.
【0215】凹面反射鏡3702は、図38に示される
様に、反射鏡1および反射鏡2の2つの部分から構成さ
れ、それぞれはランプの光を2つの焦点位置、焦点B1
と焦点B2に集光する。As shown in FIG. 38, the concave reflecting mirror 3702 is composed of two parts, a reflecting mirror 1 and a reflecting mirror 2. Each of the concave reflecting mirror 3702 transfers the light of the lamp to two focal positions and a focal point B1.
At the focal point B2.
【0216】この2つの焦点の近くには、図39に示さ
れるように、三角プリズム3911、偏光ビームスプリ
ッタ3912、1/2波長位相差板3913、凸レンズ
3914Aおよび3914B、反射鏡3215がそれぞ
れ配置されている。As shown in FIG. 39, a triangular prism 3911, a polarizing beam splitter 3912, a half-wave retarder 3913, convex lenses 3914A and 3914B, and a reflecting mirror 3215 are arranged near these two focal points, respectively. ing.
【0217】三角プリズム3911は、凹面反射鏡37
02からの光の向きをコンデンサレンズ3707の方向
に曲げるよう機能する。三角プリズム3911により向
きの変った光は、偏光ビームスプリッタ3912により
P偏光とS偏光に分離される。P偏光は、偏光ビームス
プリッタ3912を透過し、位相差板3913により偏
光方向をS偏光の方向に変えられ、凸レンズ3914A
を通り、コンデンサレンズ3707の方向に出射する。The triangular prism 3911 has a concave reflecting mirror 37.
It functions to bend the direction of the light from the direction 02 to the direction of the condenser lens 3707. The light whose direction has been changed by the triangular prism 3911 is separated into P-polarized light and S-polarized light by the polarization beam splitter 3912. The P-polarized light is transmitted through the polarization beam splitter 3912, the polarization direction is changed to the S-polarized direction by the phase difference plate 3913, and the convex lens 3914A
And exits in the direction of the condenser lens 3707.
【0218】S偏光は、偏光ビームスプリッタの中で反
射し、凸レンズ3914Bを透過した後に反射鏡391
5によって反射され、コンデンサレンズ3707の方向
に出射する。The S-polarized light is reflected in the polarizing beam splitter, passes through the convex lens 3914B, and then is reflected by the reflecting mirror 391.
5 and exits in the direction of the condenser lens 3707.
【0219】以上の様に、ランプ3701からの光は、
S偏光となり、絞り(図39では省略)を通りコンデン
サレンズ3707に入射し、赤外線・紫外線カットフィ
ルタ3706を通った後、コンデンサレンズ3707に
より概略平行光となる。As described above, the light from the lamp 3701 is
The light becomes S-polarized light, passes through a stop (omitted in FIG. 39), enters a condenser lens 3707, passes through an infrared / ultraviolet cut filter 3706, and is converted into substantially parallel light by the condenser lens 3707.
【0220】もう一つ、第9の実施の形態と異なるの
は、図41に示した偏光回転子3714が偏光板370
9の前に配置されていることである。Another difference from the ninth embodiment is that the polarization rotator 3714 shown in FIG.
9 is arranged before the number 9.
【0221】この偏光回転子3714は、液晶パネルに
対して45度の向きの偏光を選択する偏光板3709の
偏光の方向と、ダイクロイックミラー3708からの光
の偏光の方向を揃える為に必要となる。The polarization rotator 3714 is necessary for aligning the polarization direction of the polarizing plate 3709 for selecting the polarization at 45 degrees to the liquid crystal panel with the polarization direction of the light from the dichroic mirror 3708. .
【0222】これにより、図41に示す様な従来の投射
型表示装置においては、入射側の偏光板により入射光の
およそ1/2を損失していたものが、損失無く、表示に
利用する事ができる。As a result, in the conventional projection type display device as shown in FIG. 41, approximately half of incident light is lost by the polarizing plate on the incident side, but it can be used for display without loss. Can be.
【0223】本実施の形態の表示装置を、図41に示し
た従来構成の単板式表示装置と比較し、本発明の効果を
評価した。The effect of the present invention was evaluated by comparing the display device of the present embodiment with the conventional single-panel display device shown in FIG.
【0224】まず、表示の均一性であるが、投射画面を
9分割して、その分割部の中央の照度を測定し、その9
点の測定値の平均値と9点の測定値中の最大値との比で
ある最大/平均の大きさで評価した。First, regarding the uniformity of the display, the projection screen is divided into nine parts, and the illuminance at the center of the division is measured.
Evaluation was made based on the maximum / average magnitude, which is the ratio of the average value of the measured values of the points to the maximum value among the measured values of the nine points.
【0225】従来構成の単板式表示装置では、この値が
1.6であったが、本実施の形態では1.5倍と良好な
値が得られた。In the conventional single-panel display device, this value was 1.6, but in the present embodiment, a favorable value of 1.5 times was obtained.
【0226】また、表示の明るさを先の照度の9点平均
と表示面積から、投射レンズからの出射光束を求め評価
値とした。従来構成の単板式表示装置が180ルーメン
であったのに対して、本実施の形態では420ルーメン
と、大幅に明るさが改善された。The brightness of the display was determined from the average of the nine points of the illuminance and the display area, and the luminous flux emitted from the projection lens was determined as an evaluation value. In contrast to the single-panel display device having the conventional configuration of 180 lumens, the brightness is greatly improved to 420 lumens in the present embodiment.
【0227】[0227]
【発明の効果】本発明に係る表示装置によれば、光源か
らの照射光を、光分配手段を用いて液晶パネルの画素ご
とに均一に入射させているので、入射光の照度分布が均
一となり、表示むらの少ない良好な表示画質を得ること
ができる。According to the display device of the present invention, since the irradiation light from the light source is uniformly incident on each pixel of the liquid crystal panel using the light distribution means, the illuminance distribution of the incident light becomes uniform. As a result, it is possible to obtain good display quality with less display unevenness.
【0228】また、本発明にかかる表示装置によれば、
互いに異なる焦点位置を有する複数の反射鏡からなる反
射鏡を用いているので、光路長を短くでき、小型で効率
の良い表示装置を提供することができる。Further, according to the display device of the present invention,
Since a reflecting mirror including a plurality of reflecting mirrors having mutually different focal positions is used, the optical path length can be shortened, and a small and efficient display device can be provided.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る表示装置の光
学構成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a display device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施の形態における第1のレンズアレイ
の光軸に垂直な方向から見た正面図及び断面図。FIGS. 2A and 2B are a front view and a cross-sectional view of the first lens array according to the first embodiment, as viewed from a direction perpendicular to the optical axis.
【図3】第1の実施の形態における絞りの平面図。FIG. 3 is a plan view of the stop according to the first embodiment.
【図4】第1の実施の形態における色分解ミラーを構成
する3枚のダイクロイックミラーの配置の角度を模式的
に表した説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing an arrangement angle of three dichroic mirrors constituting a color separation mirror according to the first embodiment.
【図5】第1の実施の形態におけるマイクロレンズアレ
イ及び液晶パネルの一部を拡大した構成図。FIG. 5 is a configuration diagram in which a part of the microlens array and the liquid crystal panel in the first embodiment is enlarged.
【図6】液晶モジュールの入射側偏光板と出射側偏光板
との間の構成部分の横方向の断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view in the horizontal direction of a component between the incident-side polarizing plate and the output-side polarizing plate of the liquid crystal module.
【図7】本発明の第2の実施の形態に係る表示装置の光
学構成を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a display device according to a second embodiment of the present invention.
【図8】第2の実施の形態における第2のレンズアレイ
の平面図。FIG. 8 is a plan view of a second lens array according to the second embodiment.
【図9】本発明の第3の実施の形態に係る表示装置の光
学構成を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a display device according to a third embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第4の実施の形態に係る表示装置の
光学構成を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a display device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第4の実施の形態における入射光が
回折格子アレイ素子及び光入射側基板を介して画素開口
に入射する様子を模式的に表した説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a state in which incident light is incident on a pixel opening via a diffraction grating array element and a light incident side substrate in a fourth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第4の実施の形態において用いた回
折格子アレイ素子の格子パターンを模式的に表した説明
図。FIG. 12 is an explanatory view schematically showing a grating pattern of a diffraction grating array element used in a fourth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第5の実施の形態に係る表示装置の
光学構成を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a display device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第5の実施の形態における複合楕円
リフレクタの正面図及び断面図。FIG. 14 is a front view and a cross-sectional view of a composite elliptical reflector according to a fifth embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第5の実施の形態における第1のレ
ンズアレイの正面図及び断面図。FIG. 15 is a front view and a cross-sectional view of a first lens array according to a fifth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第5の実施の形態における第2のレ
ンズアレイの正面図及び断面図。FIG. 16 is a front view and a cross-sectional view of a second lens array according to a fifth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第6の実施の形態に係る単板式投射
型表示装置の光学構成を示す説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a single-panel projection display device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第6の実施の形態における第1のレ
ンズアレイの詳細を示す正面図および断面図。FIG. 18 is a front view and a sectional view showing details of a first lens array according to a sixth embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第6の実施の形態における第2のレ
ンズアレイの詳細を示す正面図および断面図。FIG. 19 is a front view and a sectional view showing details of a second lens array in a sixth embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第6の実施の形態に係る単板式投射
型表示装置の光学構成を第17図とは90度異なった位
置から見た様子を示す説明図。FIG. 20 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a single-panel projection display device according to a sixth embodiment of the present invention viewed from a position different from that of FIG. 17 by 90 degrees.
【図21】本発明の第6の実施の形態におけるマイクロ
レンズアレイと画素開口との関係を模式的に表した説明
図。FIG. 21 is an explanatory diagram schematically showing a relationship between a microlens array and a pixel aperture according to a sixth embodiment of the present invention.
【図22】本発明の第6の実施の形態における一つのマ
イクロレンズと一つの画素開口との関係を模式的に表し
た説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram schematically showing a relationship between one microlens and one pixel opening according to a sixth embodiment of the present invention.
【図23】本発明の第7の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置の光学構成を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating an optical configuration of a projection type color liquid crystal display device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図24】本発明の第7の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置において、反射鏡周辺の垂直断面と、反
射鏡とその焦点の関係を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a vertical cross section around a reflecting mirror and a relationship between the reflecting mirror and its focal point in the projection type color liquid crystal display device according to the seventh embodiment of the present invention.
【図25】本発明の第7の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置において、反射鏡周辺の水平断面と、反
射鏡とその焦点の関係を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a horizontal cross section around a reflecting mirror and a relationship between the reflecting mirror and its focal point in a projection type color liquid crystal display device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図26】本発明の第7の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置における反射鏡の正面図である。FIG. 26 is a front view of a reflecting mirror in a projection type color liquid crystal display device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図27】本発明の第8の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置の光学構成を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing an optical configuration of a projection type color liquid crystal display device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図28】本発明の第8の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置における反射鏡の正面図である。FIG. 28 is a front view of a reflecting mirror in a projection type color liquid crystal display device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図29】本発明の第8の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置において、反射鏡周辺の垂直断面と、レ
ンズアレイの構成を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a vertical cross section around a reflecting mirror and a configuration of a lens array in a projection type color liquid crystal display device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図30】本発明の第8の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置におけるレンズアレイを示す正面図であ
る。FIG. 30 is a front view showing a lens array in a projection type color liquid crystal display device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図31】本発明の第8の実施の形態である投射型カラ
ー液晶表示装置における絞りを示す正面図である。FIG. 31 is a front view showing a stop in a projection type color liquid crystal display device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図32】本発明の第9の実施の形態に係る単板式投射
型表示装置の光学構成を示す説明図。FIG. 32 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a single-panel projection display device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図33】本発明の第9の実施の形態に係る表示装置に
用いられる凹面鏡の構成を示す正面図および側面図。FIG. 33 is a front view and a side view showing a configuration of a concave mirror used in a display device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図34】本発明の第9の実施の形態に係る表示装置に
おける絞りを通った光の角度分布を示す説明図。FIG. 34 is an explanatory diagram showing an angular distribution of light passing through a stop in a display device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図35】本発明の第9の実施の形態におけるマイクロ
レンズアレイと画素開口との関係を模式的に表した説明
図。FIG. 35 is an explanatory view schematically showing a relationship between a microlens array and a pixel aperture according to a ninth embodiment of the present invention.
【図36】本発明の第9の実施の形態における一つのマ
イクロレンズと一つの画素開口との関係を模式的に表し
た説明図。FIG. 36 is an explanatory view schematically showing a relationship between one microlens and one pixel opening in the ninth embodiment of the present invention.
【図37】本発明の第10の実施の形態に係る単板式投
射型表示装置の光学構成を示す説明図。FIG. 37 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a single-panel projection display device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図38】本発明の第10の実施の形態における反射鏡
の正面図および側面図。FIG. 38 is a front view and a side view of a reflecting mirror according to a tenth embodiment of the present invention.
【図39】本発明の第10の実施の形態における反射鏡
近傍の構成の詳細を説明する図。FIG. 39 is a view for explaining details of the configuration near the reflecting mirror according to the tenth embodiment of the present invention;
【図40】マイクロレンズアレイを用いた従来の3板式
投射型表示装置の光学構成を示す説明図。FIG. 40 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a conventional three-panel projection display device using a microlens array.
【図41】従来の3板式投射型表示装置におけるマイク
ロレンズアレイ上のマイクロレンズが液晶パネルの画素
開口部に入射光を集光する様子および透過率向上の原理
を模式的に示した説明図。FIG. 41 is an explanatory view schematically showing a state in which a microlens on a microlens array in a conventional three-panel projection display device condenses incident light on a pixel opening of a liquid crystal panel and a principle of improving transmittance.
【図42】結像素子アレイを用いた従来のマイクロレン
ズと配置角の異なる複数のダイクロイックミラーを用い
てカラー表示を行う単板式カラー表示装置の光学構成を
示す説明図。FIG. 42 is an explanatory diagram showing an optical configuration of a single-panel color display device that performs color display using a plurality of dichroic mirrors having different arrangement angles from a conventional microlens using an imaging element array.
【図43】従来の単板式カラー表示装置における色分解
ミラーを構成する3枚のダイクロイックミラーの特性の
一例を示すグラフ。FIG. 43 is a graph showing an example of characteristics of three dichroic mirrors constituting a color separation mirror in a conventional single-panel color display device.
【図44】従来の単板式カラー表示装置における色分解
ミラーを構成する3枚のダイクロイックミラーの配置の
角度を模式的に表した説明図。FIG. 44 is an explanatory diagram schematically showing an angle of arrangement of three dichroic mirrors constituting a color separation mirror in a conventional single-panel color display device.
【図45】従来の単板式カラー表示装置におけるマイク
ロレンズアレイと液晶パネルとの関係を模式的に表した
説明図。FIG. 45 is an explanatory view schematically showing a relationship between a microlens array and a liquid crystal panel in a conventional single-panel color display device.
【図46】従来の投射型表示装置および本発明の投射型
表示装置の液晶表示パネルの入射照度を模式的に表し、
照度むらと周辺輝度の関係を示す説明図。FIG. 46 schematically shows incident illuminance of a liquid crystal display panel of a conventional projection display device and the projection display device of the present invention,
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between uneven illuminance and peripheral luminance.
【図47】1組のレンズアレイを用いて均一な照明を実
現する原理を説明する従来の照明装置の概略構成図。FIG. 47 is a schematic configuration diagram of a conventional illuminating device for explaining the principle of realizing uniform illumination using one set of lens arrays.
【図48】従来の2つのレンズアレイを用いた、カラー
フィルタによる単板型の投射型表示装置を示す図であ
る。FIG. 48 is a diagram showing a conventional single-panel projection display device using a color filter using two lens arrays.
【図49】通常の照明光学系における出射光の角度分布
を表示パネルに対する入射角の傾き角θと方位角φの平
面に表示した説明図。FIG. 49 is an explanatory diagram showing an angle distribution of outgoing light in a normal illumination optical system on a plane having an inclination angle θ and an azimuth angle φ of an incident angle with respect to a display panel.
【図50】3×5のレンズアレイを用いた照明装置にお
ける出射光の角度分布を表示パネルに対する入射角の傾
き角θと方位角φの平面に表示した説明図。FIG. 50 is an explanatory diagram showing an angle distribution of outgoing light in a lighting device using a 3 × 5 lens array on a plane having an inclination angle θ and an azimuth angle φ of an incident angle with respect to a display panel.
【図51】入射光の入射角の角度分布の範囲が小さい場
合と大きい場合とにおける結像素子と画素開口部との最
大距離をそれぞれ模式的に表した説明図。FIG. 51 is an explanatory view schematically showing the maximum distance between the imaging element and the pixel opening when the range of the angle distribution of the incident angle of the incident light is small and large.
【図52】通常の照明光学系の場合における3色に角度
分離した後の角度分布を平面上に表示した説明図。FIG. 52 is an explanatory diagram showing, on a plane, an angle distribution after angle separation into three colors in the case of a normal illumination optical system.
【図53】レンズアレイを使用した照明装置の場合にお
ける3色に角度分離した後の角度分布を平面上に表示し
た説明図。FIG. 53 is an explanatory diagram showing, on a plane, an angular distribution after angle separation into three colors in the case of a lighting device using a lens array.
【図54】レンズアレイを用いた照明装置及び結像素子
アレイを用いた表示パネルにおける、レンズアレイのレ
ンズ形成間隔とコンデンサレンズとの距離及び表示パネ
ル上の画素形成間隔と結像素子アレイ・画素開口間の距
離との関係を模式的に表した説明図。FIG. 54 shows a lens array spacing and a distance between a lens and a condenser lens, a pixel formation interval on a display panel, and an imaging element array and pixels in a lighting device using a lens array and a display panel using an imaging element array. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a relationship with a distance between openings.
【図55】画素間隔と開口との関係を示す図。FIG. 55 is a diagram showing a relationship between a pixel interval and an aperture.
【図56】画素間隔と開口との関係を示す図。FIG. 56 is a diagram showing a relationship between a pixel interval and an aperture.
【図57】色分離の妨害の発生を防止するための入射光
の条件を模式的に表した説明図。FIG. 57 is an explanatory view schematically showing conditions of incident light for preventing occurrence of disturbance of color separation.
110、710、910、1001、1310、171
0、2301、2701、3201、3701、401
0、4210、4801 メタルハライドランプ 111、711、1002、1711、2302、42
11 楕円リフレクタ 112、712、912、1003、1312、171
2、2303、2706、4012、4214 赤外線
及び紫外線を遮断するフィルタ 113、713、913、1004、1313、171
3、2304、2703、4701、4804a 第1
のレンズアレイ 114、714、914、1005、1314、171
4、2704 1802、3001、4702、480
4b 第2のレンズアレイ 115、715、915、1007、1316、131
8、1715、2305、2309、2707、320
7、4215、4805 コンデンサレンズ 116、716、916、1215、1317、132
0、1322、1716、2708、3208、401
3、4014、4017、4216 色分解ミラー(ダ
イクロイックミラー) 117、717、501、601、604、701、7
04、917、1332、1717、2710、320
9、4032、4218、4501 マイクロレンズア
レイ 3210 マイクロレンズ 118、718、818、910、1334、134
4、1354、1718、2307、2711、321
1、4033、4043、4053、4807 表示パ
ネル(液晶パネル) 119、719、919、1012、1336、171
9、2309、2713、4035 フィールドレンズ 120、720、920、1013、1323、172
0、2310、2714、4019 投射レンズ 121、721、921、1006、1721、270
5、3205、4213絞り 122、722、922、1008、1331、172
2、4031 入射側偏光板 123、723、923、1011、1335、172
3、4034、4220出射側偏光板 602、605、702、705、1102、210
2、2202 2703、2903、3004 画素開
口部 703、706、1103 光入射側基板 911、4011 放物面リフレクタ 909、1101 回折格子アレイ素子 1311 複合楕円リフレクタ 1319、1321、 2815、2816 ミラー 1401、1402 回転楕円面 2201 マイクロレンズ 230201〜23015、32021〜32024
反射鏡 2412 円錐レンズ 2702、3202、3702 凹面反射鏡 3203 平面ミラー 3204 円錐型レンズ 3703、3912 偏光ビームスプリッタ 3911 三角プリズム 3913 位相差板 3914A、3914B 凸レンズ 3915 反射鏡 4020 スクリーン 4211 回転楕円リフレクタ 4212 円錐レンズ110, 710, 910, 1001, 1310, 171
0, 2301, 2701, 3201, 3701, 401
0, 4210, 4801 Metal halide lamps 111, 711, 1002, 1711, 2302, 42
11 Elliptical reflector 112, 712, 912, 1003, 1312, 171
2, 2303, 2706, 4012, 4214 Filters for blocking infrared rays and ultraviolet rays 113, 713, 913, 1004, 1313, 171
3, 2304, 2703, 4701, 4804a 1st
Lens arrays 114, 714, 914, 1005, 1314, 171
4, 2704 1802, 3001, 4702, 480
4b Second lens array 115, 715, 915, 1007, 1316, 131
8, 1715, 2305, 2309, 2707, 320
7, 4215, 4805 Condenser lens 116, 716, 916, 1215, 1317, 132
0, 1322, 1716, 2708, 3208, 401
3, 4014, 4017, 4216 Color separation mirror (dichroic mirror) 117, 717, 501, 601, 604, 701, 7
04,917,1332,1717,2710,320
9, 4032, 4218, 4501 Micro lens array 3210 Micro lens 118, 718, 818, 910, 1334, 134
4, 1354, 1718, 2307, 2711, 321
1, 4033, 4043, 4053, 4807 Display panel (liquid crystal panel) 119, 719, 919, 1012, 1336, 171
9, 2309, 2713, 4035 Field lens 120, 720, 920, 1013, 1323, 172
0, 2310, 2714, 4019 Projection lens 121, 721, 921, 1006, 1721, 270
5, 3205, 4213 aperture 122, 722, 922, 1008, 1331, 172
2, 4031 Incident side polarizing plate 123, 723, 923, 1011, 1335, 172
3, 4034, 4220 Emission-side polarizing plate 602, 605, 702, 705, 1102, 210
2, 2202 2703, 2903, 3004 Pixel aperture 703, 706, 1103 Light incident side substrate 911, 4011 Parabolic reflector 909, 1101 Diffraction grating array element 1311 Composite elliptical reflector 1319, 1321, 2815, 2816 Mirror 1401, 1402 Rotation Elliptical surface 2201 Micro lens 230201 to 23015, 32021 to 32024
Reflecting mirror 2412 Conical lens 2702, 3202, 3702 Concave reflecting mirror 3203 Planar mirror 3204 Conical lens 3703, 3912 Polarization beam splitter 3911 Triangular prism 3913 Phase difference plate 3914A, 3914B Convex lens 3915 Reflecting mirror 4020 Screen 4211 Spheroidal reflector 4212 Conical lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G09F 9/00 360 G09F 9/00 360N ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G09F 9/00 360 G09F 9/00 360N
Claims (34)
る複数個の結像素子が形成された結像素子アレイを介し
て、透過光の強度を制御する単位である画素が2次元状
に配設された表示パネルに入射し、前記照射光の強度が
制御された透過光を映像表示手段に投射して映像表示を
行う表示装置において、 前記光源と前記結像素子アレイとの間に、前記照射光を
前記結像素子アレイに分割して分配する光分配手段を配
設したことを特徴とする表示装置。1. A pixel which is a unit for controlling the intensity of transmitted light through an imaging element array formed with a plurality of imaging elements for imaging the irradiation light from a light source. In a display device, which is incident on a display panel arranged in a two-dimensional manner and projects a transmitted light in which the intensity of the irradiation light is controlled to image display means to display an image, the light source and the imaging element array A display device, further comprising a light distribution means for dividing and irradiating the irradiation light to the imaging element array.
ズアレイからなり、前記照射光を前記複数のレンズごと
に分割して集光するものであることを特徴とする表示装
置。2. The display device according to claim 1, wherein said light distribution means comprises a lens array comprising a plurality of lenses, and divides and irradiates said irradiation light for each of said plurality of lenses. A display device, which is a display device.
ら構成された第1のレンズアレイおよび複数個の第2の
レンズから構成された第2のレンズアレイで構成され、 前記第1のレンズアレイは、前記照明光を前記第1のレ
ンズ毎に分割して集光するものであり、 前記第2のレンズアレイは、前記第1のレンズアレイに
よりそのレンズ毎に分割して前記照射光が集光された略
焦点位置のそれぞれを含む位置に、前記第2のレンズが
配設されたものであることを特徴とする表示装置。3. The display device according to claim 2, wherein the lens array includes a first lens array including a plurality of first lenses and a second lens array including a plurality of second lenses. The first lens array splits the illumination light for each of the first lenses and collects the light, and the second lens array includes the first lens. The display device, wherein the second lens is disposed at a position including each of substantially focal positions where the irradiation light is condensed by being divided for each lens by an array.
が1以上の列をなして配設されたものであることを特徴
とする表示装置。4. The display device according to claim 3, wherein the first lens array has the plurality of first lenses arranged in one or more rows. Display device.
が1以上の列をなして配設されたものであることを特徴
とする表示装置。5. The display device according to claim 3, wherein the second lens array has the plurality of second lenses arranged in one or more rows. Display device.
パネル内に配設された各画素に対応して配置されている
ことを特徴とする表示装置。6. The display device according to claim 3, wherein each imaging element constituting the imaging element array is arranged corresponding to each pixel arranged in the display panel. Characteristic display device.
なることを特徴とする表示装置。7. The display device according to claim 3, wherein said imaging element array is constituted by a micro lens.
成されてなることを特徴とする表示装置。8. The display device according to claim 3, wherein said imaging element array is constituted by a diffraction grating as an imaging element.
づいて画素開口の透過率制御を行い、かつ異なる色の映
像信号に基づいて透過率制御を行う2以上の自然数N個
の画素開口の一組に対応して配置されていることを特徴
とする表示装置。9. The display device according to claim 3, wherein each pixel disposed in the display panel controls transmittance of a pixel opening based on a video signal, and controls each pixel based on a video signal of a different color. A display device, which is arranged corresponding to a set of two or more natural number N pixel apertures for which transmittance control is performed.
手段を前記第2のレンズアレイと前記結像素子アレイと
の間に配置したことを特徴とする表示装置。10. A display device according to claim 9, wherein a color angle separating means for changing the angle of the emitted light depending on the wavelength of the light is provided between the second lens array and the imaging element array. A display device characterized by being arranged.
レイの列が並ぶ方向に対する出射光の幅が、前記列が並
ぶ間隔の2/N(Nは前記画素の一単位に含まれる前記
画素開口数)以下に制限する絞りが配設されていること
を特徴とする表示装置。11. The display device according to claim 9, wherein the width of the outgoing light in the direction in which the rows of the second lens array are arranged near the second lens array is two times the interval in which the rows are arranged. / N (N is the pixel numerical aperture included in one unit of the pixel).
記第2のレンズアレイの出射側に、前記第2のレンズア
レイ近傍に焦点を持つコンデンサレンズを備え、このコ
ンデンサレンズと前記第2のレンズアレイとの距離を
L、前記第2のレンズアレイの前記列の形成数をM、前
記第2のレンズアレイの前記列の間隔をPi、前記結像
素子アレイの前記第2のレンズアレイにおける前記列が
並ぶ方向における前記結像素子の形成ピッチをPp、前
記結像素子と前記画素の画素開口部との距離をt、前記
結像素子アレイと前記画素部との間の光学媒体の相対屈
折率をnとするとき、 【数1】 の条件を満たすことを特徴とする表示装置。12. The display device according to claim 1, further comprising a condenser lens having a focal point near the second lens array on an emission side of the second lens array. L is the distance from the lens array, M is the number of rows formed in the second lens array, Pi is the distance between the rows of the second lens array, and Pi is the second lens array of the imaging element array. The formation pitch of the imaging element in the direction in which the columns are arranged is Pp, the distance between the imaging element and the pixel opening of the pixel is t, and the relative distance of the optical medium between the imaging element array and the pixel unit is When the refractive index is n, A display device characterized by satisfying the following conditions:
表示装置において、前記結像素子アレイの中の結像素子
は、前記第2のレンズアレイにおける前記列が並ぶ方向
に直交する方向に対する屈折力が、前記第2のレンズア
レイにおける前記列が並ぶ方向に対する屈折力よりも弱
く設定されたものであることを特徴とする表示装置。13. The display device according to claim 3, wherein the imaging elements in the imaging element array are arranged in a direction perpendicular to a direction in which the columns of the second lens array are arranged. A display device, wherein a refractive power is set to be weaker than a refractive power in a direction in which the rows of the second lens array are arranged.
前記結像素子は円筒面レンズから構成されていることを
特徴とする表示装置。14. The display device according to claim 13, wherein
The display device, wherein the imaging element is formed of a cylindrical lens.
表示装置において、前記第2のレンズアレイを構成する
レンズの配列が、前記結像素子アレイの結像素子の配列
に略似していることを特徴とする表示装置。15. The display device according to claim 3, wherein an array of lenses constituting said second lens array is substantially similar to an array of imaging elements of said imaging element array. A display device.
前記表示パネルの略四角形である表示部の縦をVF、横
をHFとし、前記結像素子の縦の配置間隔をVP、横の
配置間隔をHPとすると、 VF/HF<VP/HP であるときは、前記第1のレンズアレイ全体としての屈
折力は、横方向に対して縦方向の方が小さく、かつ、前
記第2のレンズアレイ全体としての屈折力は、横方向に
対して縦方向の方が大きく、 VF/HF>VP/HP であるときは、前記第1のレンズアレイ全体としての屈
折力は、横方向に対して縦方向の方が大きく、かつ、前
記第2のレンズアレイの全体としての屈折力は、横方向
に対して縦方向の方が小さく設定されたものであること
を特徴とする表示装置。16. The display device according to claim 15, wherein
VF / HF <VP / HP, where VF is the height of the substantially rectangular display unit of the display panel, HF is the width of the display unit, and VP is the vertical arrangement interval of the imaging elements and HP is the horizontal arrangement interval. At this time, the refractive power of the first lens array as a whole is smaller in the vertical direction than in the horizontal direction, and the refractive power of the second lens array as a whole is vertical in the horizontal direction. Is larger and VF / HF> VP / HP, the refractive power of the first lens array as a whole is greater in the vertical direction than in the horizontal direction, and the second lens array is Wherein the refractive power as a whole is set smaller in the vertical direction than in the horizontal direction.
転楕円面を有し、前記光源からの光を一方向に反射する
反射鏡をさらに備えたことを特徴とする表示装置。17. The display device according to claim 3, further comprising a reflector having a spheroidal surface and reflecting light from said light source in one direction.
物面を有し、前記光源からの光を一方向に反射する反射
鏡をさらに備えたことを特徴とする表示装置。18. The display device according to claim 3, further comprising a reflector having a paraboloid and reflecting light from said light source in one direction.
記光分配手段は、2以上の異なる回転楕円面から構成さ
れた楕円面反射鏡であり、各回転楕円面の2つの焦点の
うち一方の焦点の位置が前記光源位置と略一致すること
を特徴とする表示装置。19. The display device according to claim 1, wherein said light distribution means is an ellipsoidal reflecting mirror composed of two or more different spheroids, and one of two focal points of each spheroid. Wherein the position of the focal point substantially coincides with the position of the light source.
前記回転楕円面の2つの焦点のうちの他方側の焦点位置
が互いに異なる位置であることを特徴とする表示装置。20. The display device according to claim 19, wherein:
A display device, wherein a focal position on the other side of the two focal points of the spheroid is different from each other.
並ぶように配置されたことを特徴とする表示装置。21. The display device according to claim 20, wherein the focal points of said plurality of spheroidal reflecting mirrors are arranged so as to be substantially linear.
前記楕円反射鏡が前記一方側の焦点位置から見て、前記
表示パネルの表示面の形状と概略相似な形状の立体角を
張る複数の回転楕円反射鏡により構成されていることを
特徴とする表示装置。22. The display device according to claim 19, wherein:
A display, wherein the elliptical reflecting mirror is constituted by a plurality of spheroidal reflecting mirrors having a solid angle substantially similar to the shape of the display surface of the display panel when viewed from the one-side focal position. apparatus.
を配置したことを特徴とする表示装置。23. The display device according to claim 20, wherein a lens is disposed at a position near a focal point on the other side of said plurality of elliptical reflecting mirrors.
ズからなるレンズアレイであることを特徴とする表示装
置。24. The display device according to claim 23, wherein the lens is a lens array including a plurality of lenses corresponding to the different focal positions.
特徴とする表示装置。25. The display device according to claim 23, wherein the lens array has a concave lens shape as a whole.
る複数個の結像素子が形成された結像素子アレイとの間
に、 複数個の第1のレンズから構成され、前記照射光を前記
第1のレンズごとに分割して集光する第1のレンズアレ
イと、 前記第1のレンズアレイにより前記第1のレンズ毎に分
割して前記照射光が集光された略焦点位置のそれぞれを
含む位置に、1以上の列をなして複数の第2のレンズが
配設された第2のレンズアレイと、 映像表示を行うための映像表示手段とを備え、 前記照射光の強度を制御した透過光を前記映像表示手段
に投射するため、透過光の強度を制御する単位である画
素が2次元状に配設されたことを特徴とする表示装置用
液晶パネル。26. An illumination system comprising a plurality of first lenses between a light source and an imaging element array on which a plurality of imaging elements for imaging illumination light from the light source are formed. A first lens array that divides light for each of the first lenses and collects the light, and a substantially focal position where the irradiation light is collected by dividing the light for each of the first lenses by the first lens array A second lens array in which a plurality of second lenses are arranged in one or more rows at a position including each of the following; and image display means for displaying an image, wherein the intensity of the irradiation light is provided. A liquid crystal panel for a display device, wherein pixels, which are units for controlling the intensity of transmitted light, are arranged two-dimensionally in order to project the transmitted light controlled by the image display means onto the image display means.
配置した表示パネルと、 前記表示パネルの透過率または反射率を制御して透過光
の光強度の制御を行う光強度制御手段と、 前記光源からの光を集光して前記表示パネルに向ける反
射鏡と、 前記表示パネルからの出射光をスクリーンまたは瞳に投
射して、スクリーンの透過光または反射光か、あるいは
瞳から入射する光強度パターンにより表示を行う表示制
御手段とを備え、 前記反射鏡は、楕円面の二つの焦点のうち一方側焦点が
前記光源の近傍に配置され、他方側焦点が、互いに異な
る位置に配置された複数の楕円面反射鏡により構成され
ることを特徴とする投射型表示装置。27. A display panel in which a light source, a pixel unit capable of controlling transmittance or reflectance are two-dimensionally arranged, and a control of a transmittance or a reflectance of the display panel to control a light intensity of transmitted light. A light intensity control means for performing the following; a reflecting mirror for condensing light from the light source and directing the light to the display panel; and projecting outgoing light from the display panel onto a screen or a pupil to transmit or reflect light from the screen. Or a display control means for performing display by a light intensity pattern incident from the pupil, wherein the reflecting mirror is arranged such that one of the two focal points of the elliptical surface is located near the light source, and the other focal point is And a plurality of elliptical reflecting mirrors arranged at different positions from each other.
いて、 前記複数の楕円反射鏡の他方側焦点の近傍位置にレンズ
を配置したことを特徴とする投射型表示装置。28. The projection display device according to claim 27, wherein a lens is arranged at a position near a focal point on the other side of said plurality of elliptical reflecting mirrors.
いて、 前記楕円反射鏡の反射光を、前記楕円反射鏡の焦点付近
に焦点を持つ共通のコンデンサレンズを介して、前記表
示パネルを照明するようにしたことを特徴とする投射型
表示装置。29. The projection type display device according to claim 27, wherein the display panel is illuminated with the reflected light of the elliptical reflecting mirror via a common condenser lens having a focal point near the focal point of the elliptical reflecting mirror. A projection display device characterized in that:
いて、 前記楕円反射鏡が前記一方側の焦点位置から見て、前記
表示パネルの表示面の形状と概略相似な形状の立体角を
張る複数の回転楕円反射鏡により構成されていることを
特徴とする投射型表示装置。30. The projection display device according to claim 27, wherein the elliptical reflecting mirror extends a solid angle substantially similar to the shape of the display surface of the display panel when viewed from the one-side focal position. A projection display device comprising a plurality of spheroidal reflecting mirrors.
いて、 前記表示パネルと前記光源との間に、個々の画素単位に
対応した結像素子を配設したことを特徴とする投射型表
示装置。31. The projection display according to claim 27, wherein an imaging element corresponding to each pixel unit is provided between said display panel and said light source. apparatus.
いて、 前記画素単位が複数の色の強度信号に応じた面積を持つ
とともに、前記楕円反射鏡と前記結像素子との間に、光
の波長に応じて結像素子への入射角を変える光の角度分
離手段を備えたことを特徴とする投射型表示装置。32. The projection display device according to claim 31, wherein the pixel unit has an area corresponding to the intensity signals of a plurality of colors, and light is provided between the elliptical reflecting mirror and the imaging element. A projection type display device comprising an angle separating means for changing an incident angle on an image forming element according to the wavelength of the light.
いて、 前記複数の回転楕円面反射鏡の焦点は、ほぼ一直線状に
並ぶように配置されたことを特徴とする投射型表示装
置。33. The projection display device according to claim 27, wherein the focal points of the plurality of spheroidal reflectors are arranged so as to be substantially linear.
前記複数の回転楕円面反射鏡の焦点近傍に、偏光分離素
子を配置したことを特徴とする投射型表示装置。34. The display device according to claim 27, wherein:
A projection display device, wherein a polarization splitting element is arranged near the focal points of the plurality of spheroidal reflecting mirrors.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9149718A JPH10111486A (en) | 1996-06-19 | 1997-06-06 | Display device, liquid crystal panel for display device, and projection type display device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-178424 | 1996-06-19 | ||
JP17842496 | 1996-06-19 | ||
JP9149718A JPH10111486A (en) | 1996-06-19 | 1997-06-06 | Display device, liquid crystal panel for display device, and projection type display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10111486A true JPH10111486A (en) | 1998-04-28 |
Family
ID=26479514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9149718A Abandoned JPH10111486A (en) | 1996-06-19 | 1997-06-06 | Display device, liquid crystal panel for display device, and projection type display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10111486A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1997
- 1997-06-06 JP JP9149718A patent/JPH10111486A/en not_active Abandoned
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