JPH11271669A - Illumination means, and illumination optical device and projection type display device using the means - Google Patents

Illumination means, and illumination optical device and projection type display device using the means

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JPH11271669A
JPH11271669A JP10072169A JP7216998A JPH11271669A JP H11271669 A JPH11271669 A JP H11271669A JP 10072169 A JP10072169 A JP 10072169A JP 7216998 A JP7216998 A JP 7216998A JP H11271669 A JPH11271669 A JP H11271669A
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JP
Japan
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lenses
lens
lens array
light
optical device
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Application number
JP10072169A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuusaku Shimaoka
優策 島岡
Yoshihiro Masumoto
吉弘 枡本
Yoshimasa Fushimi
吉正 伏見
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more uniformly and brightly illuminate the area at a low cost in an illumination means for illuminating the prescribed area and an illumination optical device including the means and to provide a projection type display device capable of presenting the brighter projection images of more uniform brightness by using the illumination optical device. SOLUTION: This illumination optical device 204 is provided with a light source (lamp 101), a first lens array 104 in which at least a part thereof is arrayed in zigzag and a second lens array 105 in which the opening of at least a part of lenses is made almost hexagonal. Then by reducing the real images of the light source projected from the opening of the second lens array 105, high light availability is obtained. Also, this projection type display device is provided with the illumination optical device 204, an optical modulation element (liquid crystal panel 202) and a projection lens 203 to project the more uniform and uniform and bright images on a screen.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主として予め所定
の領域を照明するための照明手段と、当該手段を用いた
照明光学装置、当該照明光学装置及び空間光変調素子及
び投写レンズとを用いて大画面映像をスクリーン上に投
影する投写型表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly uses an illuminating means for illuminating a predetermined area in advance, an illuminating optical device using the illuminating device, an illuminating optical device, a spatial light modulator, and a projection lens. The present invention relates to a projection display device that projects a large-screen image on a screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、大画面用の映像機器として各種光
変調素子を用いた投写型表示装置が知られている。これ
らは、たとえば透過型や反射型の液晶パネルを光変調素
子とし、光源により光変調素子を照明すると共に、外部
から供給される映像信号に応じた光学像を光変調素子上
に形成し、投射レンズにより光学像をスクリーン上に拡
大投影するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection display device using various light modulation elements has been known as a video device for a large screen. These use, for example, a transmissive or reflective liquid crystal panel as a light modulation element, illuminate the light modulation element with a light source, and form an optical image corresponding to a video signal supplied from the outside on the light modulation element, and project the light image. The optical image is enlarged and projected on a screen by a lens.

【0003】(図12)は、透過型の液晶パネルを用い
た投写型表示装置の基本的な構成の一例である。ランプ
901、凹面鏡902、UV―IRカットフィルタ903、
フィールドレンズ904、液晶パネル905、投写レン
ズ906、から構成される。
FIG. 12 shows an example of a basic configuration of a projection display device using a transmission type liquid crystal panel. Lamp 901, concave mirror 902, UV-IR cut filter 903,
It comprises a field lens 904, a liquid crystal panel 905, and a projection lens 906.

【0004】ランプ901の放射する白色光は、凹面鏡
902により集光されて光軸907に沿って進行する光
束となり、フィールドレンズ904を経て、液晶パネル
905の表示領域を照明する。UV―IRカットフィルタ9
03は、照明光から不要で有害な赤外光(IR)と紫外
光(UV)を取り除くために用いる。フィールドレンズ
904は、液晶パネル905を透過した光を、投写レン
ズ906の入射瞳に有効に導くために用いる。
The white light emitted from the lamp 901 is condensed by the concave mirror 902 to become a light beam traveling along the optical axis 907, and illuminates the display area of the liquid crystal panel 905 via the field lens 904. UV-IR cut filter 9
03 is used for removing unnecessary and harmful infrared light (IR) and ultraviolet light (UV) from illumination light. The field lens 904 is used to effectively guide the light transmitted through the liquid crystal panel 905 to the entrance pupil of the projection lens 906.

【0005】ランプ901には、色再現性と発光効率が
優れている点からメタルハライドランプが広く用いられ
る。ほかに、輝度の高い発光体を得られる点から、点灯
時の発光管内を超高圧にした水銀灯やキセノンランプが
用いられる。
As the lamp 901, a metal halide lamp is widely used because of its excellent color reproducibility and luminous efficiency. In addition, a mercury lamp or a xenon lamp in which the inside of the arc tube at the time of lighting is set to an extremely high pressure is used from the viewpoint that a luminous body with high luminance can be obtained.

【0006】ランプから放射される光は、集光率を高く
できる点から、主に放物面鏡や楕円面鏡といった立体角
の大きい凹面鏡を用いて集光される。従って、(図1
2)に示すランプと凹面鏡を組み合わせた照明光学装置
は、この用途において一般的である。ただし、この照明
光学装置は集光率を高くできる反面、受光面における照
明むらが大きいという欠点がある。
[0006] Light emitted from the lamp is condensed mainly using a concave mirror having a large solid angle such as a parabolic mirror or an ellipsoidal mirror because the light condensing rate can be increased. Therefore, (FIG. 1
The illumination optical device combining the lamp and the concave mirror shown in 2) is common in this application. However, this illumination optical device can increase the light collection rate, but has the disadvantage that illumination unevenness on the light receiving surface is large.

【0007】これに対し、2枚のレンズアレイを組み合
わせたインテグレータと呼ばれる光学素子を付加し、照
明光の均一性を改善した照明光学装置が提案されてい
る。
On the other hand, there has been proposed an illumination optical apparatus in which an optical element called an integrator combining two lens arrays is added to improve the uniformity of illumination light.

【0008】例えば、特開平3−111806号公報に
開示される構成は、同一の矩形の開口を有する複数のレ
ンズを二次元状に配列してなる2枚のレンズアレイを組
み合わせている。この構成は、レンズアレイの構成が単
純で、レンズアレイを成形しやすい、コストが安い、と
いう利点がある反面、第2レンズアレイの開口上に収斂
される部分光束の一部が矩形の開口からはみ出すと、そ
の光が損失となり有効に利用できないという問題があ
る。これは、光源に用いる発光体の大きさが大きくなる
ほど、より大きな問題となる。
For example, the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-111806 combines two lens arrays in which a plurality of lenses having the same rectangular opening are two-dimensionally arranged. This configuration has the advantages that the configuration of the lens array is simple, the lens array can be easily formed, and the cost is low. On the other hand, part of the partial light beam converged on the opening of the second lens array is changed from the rectangular opening. If it protrudes, there is a problem that the light is lost and cannot be used effectively. This poses a greater problem as the size of the illuminant used for the light source increases.

【0009】照明光学系において光損失が発生すると、
投写画像が暗い、明るくするためには消費電力の大きい
ランプを用いる必要があり、発熱が大きくなる、セット
が大きくなる、といった問題を生じる。
When light loss occurs in the illumination optical system,
In order to make the projected image dark or bright, it is necessary to use a lamp with large power consumption, which causes problems such as large heat generation and large set.

【0010】これに対し、特開平5−346557号公
報に開示される構成は、開口を適切に異ならせた複数の
レンズを組み合わせたレンズアレイを用いている。これ
は、開口からはみ出して損失となる光を低減させ、効率
の高い照明を実現できる利点がある。反面、このような
レンズアレイは、レンズアレイの構成が複雑で成形がし
にくい、成型用の型が複雑でコストが高い、レンズアレ
イが高い、レンズアレイを小さくすると成形が困難、と
いった問題がある。この結果、コストが高く量産性の低
い投写型表示装置になる、投写型表示装置に用いる光学
系の小型化が困難、といった問題を生じる。
On the other hand, the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-346557 uses a lens array in which a plurality of lenses having appropriately different apertures are combined. This has an advantage that light that is lost from the opening and is lost can be reduced, and illumination with high efficiency can be realized. On the other hand, such a lens array has a problem that the configuration of the lens array is complicated and difficult to mold, a mold for molding is complicated and expensive, a high lens array, and difficult to mold when the lens array is small. . As a result, there are problems that the projection display device becomes expensive and has low mass productivity, and that it is difficult to reduce the size of the optical system used in the projection display device.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】光変調素子を照明する
手段と、照明する光学装置には、光損失を低減して光利
用効率を高くする、明るさむらや色むらの少ない均一性
の高い照明を実現する、作りやすく安価な部品を用い
て、高い量産性と安いコストを実現する、という課題が
ある。
The means for illuminating the light modulation element and the optical device for illuminating the light modulation element have high uniformity with little unevenness in brightness and color, which reduces light loss and increases light use efficiency. There is a problem of realizing lighting and realizing high mass productivity and low cost by using cheap and easy-to-make components.

【0012】特に、明るさの均一性を改善する方法とし
て知られるレンズアレイを用いた照明光学装置において
は、レンズアレイのレンズの開口をはみ出して通過する
光成分が発生しやすく、光利用効率が低下するといった
問題がある。光損失を改善するために、レンズアレイの
開口形状を複雑にすると、レンズアレイが成形しにく
い、量産しにくい、コストが高い、レンズアレイの小型
化が困難、といった課題がある。
In particular, in an illumination optical apparatus using a lens array which is known as a method for improving the uniformity of brightness, a light component which passes through an opening of a lens of the lens array and is likely to be generated, and the light use efficiency is reduced. There is a problem such as lowering. If the aperture shape of the lens array is complicated to improve light loss, there are problems that the lens array is difficult to form, mass production is difficult, cost is high, and miniaturization of the lens array is difficult.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の照明手段は、予め規定された領域を照明す
る手段であって、光源と、複数の第1レンズを配列して
なる第1レンズアレイと、複数の第2レンズを配列して
なる第2レンズアレイとを備え、第1レンズアレイは光
源から出射する光束を分割して複数の部分光束を形成
し、第1レンズの各々は対応する部分光束の各々を対応
する第2レンズの開口上に収斂せしめ、第2レンズの各
々は対応する第1レンズの各開口と規定領域を略共役と
せしめ、第1レンズアレイによって分割された各部分光
束の断面を規定領域に重畳形態で導いて照明し、複数の
第1レンズの少なくとも一部は千鳥格子状に配列し、複
数の第2レンズの少なくとも一部はその開口を略六角形
状とするとよい。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the illuminating means of the present invention illuminates a predetermined area and comprises a light source and a plurality of first lenses arranged. A first lens array and a second lens array in which a plurality of second lenses are arranged; the first lens array divides a light beam emitted from a light source to form a plurality of partial light beams; Each causes each of the corresponding partial light beams to converge on the corresponding aperture of the second lens, and each of the second lenses causes each aperture of the corresponding first lens to be substantially conjugate with the defined area, and is divided by the first lens array. The cross section of each of the divided partial light beams is guided and illuminated in a superimposed manner on the defined area, at least a part of the plurality of first lenses is arranged in a staggered lattice shape, and at least a part of the plurality of second lenses has an opening thereof. It is good to be substantially hexagonal.

【0014】上記問題点を解決するために本発明の照明
光学装置は、予め規定された領域を照明する光学装置で
あって、光源と、複数の第1レンズを配列してなる第1
レンズアレイと、複数の第2レンズを配列してなる第2
レンズアレイとを備え、第1レンズアレイは光源から出
射する光束を分割して複数の部分光束を形成し、第1レ
ンズの各々は対応する部分光束の各々を対応する第2レ
ンズの開口上に収斂せしめ、第2レンズの各々は対応す
る第1レンズの各開口と照明される規定領域を略共役と
せしめ、第1レンズアレイによって分割された各部分光
束の断面を規定領域に重畳形態で導いて照明し、複数の
第1レンズの少なくとも一部は千鳥格子状に配列し、複
数の第2レンズの少なくとも一部はその開口を略六角形
状とするとよい。
In order to solve the above problems, an illumination optical device according to the present invention is an optical device for illuminating a predetermined area, and comprises a first light source and a plurality of first lenses arranged.
A second lens array having a plurality of second lenses arranged therein;
A first lens array that divides a light beam emitted from the light source to form a plurality of partial light beams, and each of the first lenses places each of the corresponding partial light beams on an opening of the corresponding second lens. By converging, each of the second lenses substantially conjugates the defined area illuminated with each aperture of the corresponding first lens, and guides the cross section of each partial light beam divided by the first lens array to the defined area in a superimposed manner. It is preferable that at least a part of the plurality of first lenses is arranged in a staggered lattice shape, and at least a part of the plurality of second lenses has a substantially hexagonal opening.

【0015】上記問題点を解決するために本発明の投写
型表示装置は、光源と、複数の第1レンズを配列してな
る第1レンズアレイと、複数の第2レンズを配列してな
る第2レンズアレイと、空間的に光を変調して光学像を
形成する光変調素子と、光学像をスクリーン上に投影す
る投写レンズとを備え、第1レンズアレイは光源から出
射する光束を分割して複数の部分光束を形成し、第1レ
ンズの各々は対応する部分光束の各々を対応する第2レ
ンズの開口上に収斂せしめ、第2レンズの各々は対応す
る第1レンズの各開口と光変調素子の表示領域を略共役
とせしめ、第1レンズアレイによって分割された各部分
光束の断面を表示領域に重畳形態で導いて照明し、複数
の第1レンズの少なくとも一部は千鳥格子状に配列し、
複数の第2レンズの少なくとも一部はそのレンズの開口
を略六角形状とするとよい。
In order to solve the above problems, a projection type display device according to the present invention comprises a light source, a first lens array having a plurality of first lenses arranged therein, and a first lens array having a plurality of second lenses arranged therein. A first lens array that divides a light beam emitted from a light source; a two-lens array, a light modulation element that spatially modulates light to form an optical image, and a projection lens that projects the optical image onto a screen. Forming a plurality of sub-beams, each of the first lenses converging each of the corresponding sub-beams onto the corresponding aperture of the second lens, and each of the second lenses is coupled to the respective aperture of the corresponding first lens. The display area of the modulation element is made substantially conjugate, and the cross section of each partial light beam divided by the first lens array is guided and illuminated in a superimposed manner on the display area, and at least a part of the plurality of first lenses is staggered. Arranged in
At least a part of the plurality of second lenses preferably has a substantially hexagonal opening in the lens.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明手段と当該手
段を用いた照明光学装置、投写型表示装置、について、
図面を参照しながら、具体的な実施の形態を述べる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an illuminating means of the present invention, an illuminating optical apparatus using the illuminating means, and a projection display apparatus will be described.
Specific embodiments will be described with reference to the drawings.

【0017】(照明手段と照明光学装置の実施の形態)
(図1)は、本発明の照明手段と照明光学装置の実施す
べき構成の一例を示す。ランプ101、放物面鏡10
2、UV−IRカットフィルタ103、第1レンズアレ
イ104、第2レンズアレイ105、補助レンズ12
1、受光面108、から構成される。第1レンズアレイ
104は、複数の第1レンズ109を二次元状に配列し
たもので、その構成の一例を(図2)に示す。また、第
2レンズアレイ105は、複数の第2レンズ110を二
次元状に配列したもので、その構成の一例を(図3)に
示す。
(Embodiment of Illumination Means and Illumination Optical Device)
(FIG. 1) shows an example of the configuration to be implemented of the illumination means and the illumination optical device of the present invention. Lamp 101, parabolic mirror 10
2. UV-IR cut filter 103, first lens array 104, second lens array 105, auxiliary lens 12
1, a light receiving surface 108. The first lens array 104 has a plurality of first lenses 109 arranged two-dimensionally, and an example of the configuration is shown in FIG. 2. The second lens array 105 has a plurality of second lenses 110 arranged two-dimensionally, and an example of the configuration is shown in FIG. 3.

【0018】(図2)は、照明すべき規定領域と相似の
開口形状を有する第1レンズ109を、30個配列した
場合について示している。30個の第1レンズ109
は、すべて同じ開口形状であり、これらを千鳥格子状に
配列したことを特徴とする。千鳥格子状とは、例えば、
矩形の開口の高さ方向に配列した第1レンズについて、
互いに水平方向の開口長の1/2ずつ水平方向にずらし
て配列している状態を示す。これは、垂直方向に開口長
の1/2ずつをずらして配列しても同様である。
FIG. 2 shows a case where 30 first lenses 109 having an opening shape similar to the specified area to be illuminated are arranged. 30 first lenses 109
Have the same opening shape and are arranged in a houndstooth check pattern. The houndstooth check is, for example,
Regarding the first lens arranged in the height direction of the rectangular opening,
This figure shows a state in which they are arranged so as to be shifted in the horizontal direction by の of the horizontal opening length. This is the same even if the arrangement is performed by shifting the opening length by 1 / in the vertical direction.

【0019】また、(図2)に示す第1レンズアレイ1
04に対応させて構成した、第2レンズアレイ105の
構成を(図3)に示す。各々が六角形の開口形状を有す
る30個の第2レンズ110を、二次元に配列して構成
している。(図2)の第1レンズ109の重心109A
と、(図3)の第2レンズ110の重心110Aは、対
応するレンズの対について同じ位置である。
The first lens array 1 shown in FIG.
FIG. 3 shows a configuration of the second lens array 105 corresponding to the configuration of the second lens array 105. Thirty second lenses 110, each having a hexagonal opening shape, are arranged in a two-dimensional array. The center of gravity 109A of the first lens 109 (FIG. 2)
And the center of gravity 110A of the second lens 110 in FIG. 3 is at the same position for the corresponding lens pair.

【0020】(図4)を参照し、(図1)に示す照明光
学装置の作用を述べる。ランプ101の形成する発光体
106から放射される光は、放物面鏡102により集光
されて光軸107に沿っておよそ平行に進行する光束と
なる。これを111で示す。単一光束111は、第1レ
ンズアレイ104により複数の部分光束に分割される。
第1レンズ109の各々の焦点距離は、焦点が対応する
第2レンズ110の重心110Aとおよそ一致するよう
に選ばれ、第1レンズ109に入射した各部分光束は、
対応する第2レンズ110の開口上に収斂する。この結
果、第2レンズアレイ105の開口上には、第1レンズ
109の個数に見合った発光体106の複数の実像が形
成される。
The operation of the illumination optical device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Light emitted from the light emitting body 106 formed by the lamp 101 is condensed by the parabolic mirror 102 and becomes a light beam that travels substantially parallel along the optical axis 107. This is indicated by 111. The single light beam 111 is divided by the first lens array 104 into a plurality of partial light beams.
The focal length of each of the first lenses 109 is selected such that the focal point substantially matches the center of gravity 110A of the corresponding second lens 110, and each partial light beam incident on the first lens 109 is
It converges on the corresponding opening of the second lens 110. As a result, a plurality of real images of the luminous bodies 106 corresponding to the number of the first lenses 109 are formed on the openings of the second lens array 105.

【0021】複数の第2レンズ110の各々は、これを
通過する光束を拡大させ、受光面108上に導く。受光
面108と第1レンズ109の開口の各々は、第2レン
ズ110の各々と補助レンズ121によって互いに共役
の関係となる。従って、第1レンズ109の開口形状を
受光面の形状と相似とすれば、受光面の形状に見合った
断面の光束を導くことができる。補助レンズ121を付
加することで、第2レンズアレイ105から出射する複
数の部分光束は、重畳形態で受光面上に導かれる。もし
くは、補助レンズ121を用いずに、第2レンズ110
の各々を適切に偏心させても、各部分光束を受光面状に
重畳できる。
Each of the plurality of second lenses 110 enlarges a light beam passing therethrough and guides the light beam onto light receiving surface 108. Each of the light receiving surface 108 and the opening of the first lens 109 has a conjugate relationship with each of the second lens 110 and the auxiliary lens 121. Therefore, if the opening shape of the first lens 109 is similar to the shape of the light receiving surface, it is possible to guide a light beam having a cross section corresponding to the shape of the light receiving surface. By adding the auxiliary lens 121, a plurality of partial light beams emitted from the second lens array 105 are guided onto the light receiving surface in a superimposed form. Alternatively, without using the auxiliary lens 121, the second lens 110
Even if each of them is appropriately decentered, each partial light beam can be superimposed on the light receiving surface.

【0022】本発明の照明手段と照明光学装置は、(図
2)に示した構成の第1レンズアレイ104、(図3)
に示した構成の第2レンズアレイ105を用いること
で、以下に述べる作用と効果を得る。
The illuminating means and the illuminating optical device of the present invention comprise a first lens array 104 having the structure shown in FIG. 2 (FIG. 3).
By using the second lens array 105 having the configuration shown in (1), the following operation and effect can be obtained.

【0023】まず、従来の照明光学装置における問題を
述べる。従来の投写型表示装置に照明光学装置を用いた
場合、照明すべき規定領域に、例えば、光変調素子とし
て一般的に用いられる液晶パネルを用いたとき、その液
晶パネルと相似の垂直方向に対して水平方向が長い矩形
の開口形状を有する第1レンズを配列する。また、第2
レンズは第1レンズアレイの各レンズの重心と一致させ
るために、第1レンズと同形状、同配列であることが一
般的である。
First, problems in the conventional illumination optical device will be described. When an illumination optical device is used in a conventional projection display device, in a specified area to be illuminated, for example, when a liquid crystal panel generally used as a light modulation element is used, a vertical direction similar to the liquid crystal panel is used. The first lens having a rectangular opening shape having a long horizontal direction is arranged. Also, the second
In general, the lenses have the same shape and the same arrangement as the first lens in order to match the center of gravity of each lens of the first lens array.

【0024】この場合、(図5)の従来の第2レンズア
レイ151上には、レンズアレイの中心152から放射
状に、複数の発光体の実像153が形成されるため、水
平方向には比較的十分な開口が提供されたとしても、垂
直方向には、十分な開口が提供されない。開口からはみ
出した実像の一部は、そこを通過する光について損失と
なって利用されない。
In this case, a plurality of real images 153 of the light emitters are formed radially from the center 152 of the lens array on the conventional second lens array 151 shown in FIG. Even if sufficient openings are provided, not enough openings are provided in the vertical direction. A part of the real image protruding from the opening is not used because it loses light passing therethrough.

【0025】(図5)は、アスペクト比が4:3の表示
領域を照明する場合について述べたが、アスペクト比が
16:9のワイド画像に対応した表示領域を照明する場
合には、より顕著な問題となる。
FIG. 5 illustrates the case where the display area having the aspect ratio of 4: 3 is illuminated. However, the case where the display area corresponding to the wide image having the aspect ratio of 16: 9 is illuminated is more remarkable. Problem.

【0026】これに対し、本発明の第2レンズアレイ1
54上には、(図6)に示すように発光体の実像が形成
される。第1レンズアレイを千鳥格子状に配列し、第2
レンズアレイ154の各レンズの開口形状を略六角形と
するので、放射状に形成される発光体の実像に対し、各
レンズの第2レンズアレイ内での位置に関わらず、従来
の構成と比較して、より最適な開口の形状を提供でき
る。水平方向、垂直方向、斜め方向、に拡がった各々の
発光体の実像に対し、六角形の開口形状は、いずれにも
同程度に十分な開口を提供できる。また、このように六
角形の開口形状の第2レンズをアレイ状に、稠密させて
組み合わせるには、第1レンズアレイを千鳥格子状に配
列することが必要である。
On the other hand, the second lens array 1 of the present invention
A real image of the illuminant is formed on 54 as shown in FIG. The first lens array is arranged in a staggered lattice pattern, and the second
Since the aperture shape of each lens of the lens array 154 is substantially hexagonal, the actual image of the luminous body formed radially is compared with the conventional configuration regardless of the position of each lens in the second lens array. Thus, a more optimal opening shape can be provided. The hexagonal opening shape can provide the same sufficient opening for the real images of the respective luminous bodies spread in the horizontal direction, the vertical direction, and the oblique direction. Further, in order to densely combine the second lenses having a hexagonal opening shape in an array form, it is necessary to arrange the first lens arrays in a staggered lattice form.

【0027】上記構成により、本発明の照明光学装置
は、従来の構成と比較し、第2レンズの開口を通過せず
に、損失となる光を抑制できる。これにより、光利用効
率の高い照明光学装置を実現できるので、大きな効果を
得る。
According to the above configuration, the illumination optical device of the present invention can suppress loss of light without passing through the opening of the second lens as compared with the conventional configuration. Thus, an illumination optical device having high light use efficiency can be realized, and a great effect is obtained.

【0028】(投写型表示装置の実施の形態)(図7)
は、本発明の投写型表示装置の実施すべき構成の一例を
示す。(図7)に示すように、上記照明光学装置204
と、フィールドレンズ201、液晶パネル202、投写
レンズ203を用いて、投写型表示装置を構成する。
(Embodiment of Projection Display Device) (FIG. 7)
1 shows an example of a configuration of the projection display device to be implemented according to the present invention. As shown in FIG. 7, the illumination optical device 204
And a field lens 201, a liquid crystal panel 202, and a projection lens 203 to form a projection display device.

【0029】この場合、本発明の照明光学装置204に
より、受光部である液晶パネル202は、従来の照明光
学装置と比較して、より均一に、より高い光利用効率
で、より明るく照明される。これにより、従来と比較し
て、より明るく、より均一な明るさの投写画像を呈示で
きる。投写型表示装置の光利用効率が高ければ、同じ明
るさを得るには、より消費電力の小さいランプを利用で
きる。ランプの電力が小さければ、セットにおける発熱
が少なく、より小型の投写器を実現できる。
In this case, with the illumination optical device 204 of the present invention, the liquid crystal panel 202 as the light receiving section is illuminated more uniformly, with higher light use efficiency, and brighter than the conventional illumination optical device. . This makes it possible to present a projected image that is brighter and has more uniform brightness as compared with the related art. If the light efficiency of the projection display device is high, a lamp with lower power consumption can be used to obtain the same brightness. If the power of the lamp is small, heat generation in the set is small, and a smaller projector can be realized.

【0030】(その他の実施の形態)上記した本発明の
照明手段と、当該手段を用いた照明光学装置、投写型表
示装置、におけるレンズアレイの構成についてのその他
の実施例を示す。
(Other Embodiments) Another embodiment of the above-described illumination means of the present invention and the configuration of a lens array in an illumination optical device and a projection display device using the illumination means will be described.

【0031】(図8)は、レンズアレイのレンズ数を、
第1レンズアレイ、第2レンズアレイ共に14とした場
合の一例を、第1レンズアレイ301を(図8a)に、
第2レンズアレイ302(図8b)に示す。このとき、
第1レンズ303、第2レンズ304において、上記本
発明の構成に従って、第1レンズは千鳥格子状に配列
し、第2レンズの開口は略六角形状である。
FIG. 8 shows the number of lenses in the lens array.
An example in which the first lens array and the second lens array are both 14 is shown in FIG.
This is shown in the second lens array 302 (FIG. 8b). At this time,
In the first lens 303 and the second lens 304, according to the configuration of the present invention, the first lenses are arranged in a zigzag pattern, and the aperture of the second lens is substantially hexagonal.

【0032】レンズアレイのレンズ数を少なくすると、
レンズ数が多い場合と比較して、レンズアレイの構成が
単純で、レンズアレイを成形しやすい、コストが安い、
という利点がある。反面、レンズ数が多い場合と比較し
て、一般に、明るさの均一性の程度が低下し、光利用効
率も低くなる。これに対し、種々の設計事例を検討した
結果、少なくともレンズ数が14個以上あれば、第2レ
ンズの開口からはみ出して損失となる光を低減させると
共に、光利用効率が高く、充分に明るさの均一性の高い
照明を実現できることがわかった。
When the number of lenses in the lens array is reduced,
Compared to the case where the number of lenses is large, the configuration of the lens array is simple, the lens array is easy to mold, the cost is low,
There is an advantage. On the other hand, as compared with the case where the number of lenses is large, in general, the degree of brightness uniformity is reduced, and the light use efficiency is also reduced. On the other hand, as a result of examining various design examples, if the number of lenses is at least 14 or more, the loss of light protruding from the aperture of the second lens is reduced, and the light use efficiency is high and the brightness is sufficiently high. It has been found that illumination with high uniformity can be realized.

【0033】(図9)は、レンズ数を50個とした場合
の、第1レンズアレイ311、第2レンズアレイ31
2、の構成の一例である。同じく、(図10)は、、レ
ンズ数を59個とした場合の第1レンズアレイ321、
第2レンズアレイ322、の構成の一例である。
FIG. 9 shows the first lens array 311 and the second lens array 31 when the number of lenses is 50.
2 is an example of the configuration. Similarly, FIG. 10 shows the first lens array 321 when the number of lenses is 59,
2 is an example of a configuration of a second lens array 322.

【0034】(図9)及び(図10)に述べた構成のレ
ンズアレイを用いれば、レンズ数が十分に大きいので極
めて明るさの均一性の高い照明を実現できる。同時に、
第2レンズの開口を六角形とすることで、開口からはみ
出して損失となる光を大幅に低減させ、極めて効率の高
い照明を実現できる。更に、本発明の構成のレンズアレ
イは、レンズの開口が全て同じで配列が規則的なので、
レンズ数が多いにも関わらずレンズアレイの構成が比較
的単純であり、成形しやすい。従って、あまりコストを
高くすることなく、性能の優れた照明光学装置、投写型
表示装置を構成できる。
When the lens array having the configuration described in FIGS. 9 and 10 is used, the number of lenses is sufficiently large, so that illumination with extremely high brightness uniformity can be realized. at the same time,
By making the opening of the second lens hexagonal, light that goes out of the opening and is lost is greatly reduced, and extremely efficient illumination can be realized. Furthermore, since the lens array of the present invention has the same lens aperture and regular array,
Despite the large number of lenses, the configuration of the lens array is relatively simple and easy to mold. Therefore, an illumination optical device and a projection display device having excellent performance can be configured without increasing the cost.

【0035】(図11)は、レンズ数を108個とした
場合の、第1レンズアレイ331、第2レンズアレイ3
32、の構成の一例を示す。この場合、光利用効率、明
るさの均一性、ともに極めて良好な照明光学装置を形成
できる。また、このようにレンズ数が多い場合であって
も、本発明の構成に従ったレンズアレイは、規則的な手
順に従って成型用金型を成形できるので、実用的なコス
トでレンズアレイを生産できる利点がある。
FIG. 11 shows the first lens array 331 and the second lens array 3 when the number of lenses is 108.
32 is shown. In this case, it is possible to form an illumination optical device having extremely good light utilization efficiency and brightness uniformity. Further, even when the number of lenses is large, the lens array according to the configuration of the present invention can mold a molding die according to a regular procedure, so that a lens array can be produced at a practical cost. There are advantages.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように本発明の照明手段ないし照
明光学装置は、従来のレンズアレイを用いた光学系の構
成を大きく変更することなく、第1レンズアレイ、第2
レンズアレイを適切な形状に変更することによって、光
学系全体の光利用効率を高くすることができる。
As described above, the illuminating means or the illuminating optical device of the present invention can be used for the first lens array and the second optical system without largely changing the configuration of the conventional optical system using the lens array.
By changing the lens array to an appropriate shape, the light use efficiency of the entire optical system can be increased.

【0037】従って、本発明の照明手段ないし、照明光
学装置を用いて投写型表示装置を構成すれば、従来の光
学系の構成をあまり変更せず、光利用効率が高く、光量
の低下が少ない、光学系を提供できる。これにより、明
るさの均一性が高く、明るい投写画像をスクリーン上に
呈示できるので、極めて大きな効果を得る。
Therefore, if a projection type display device is constituted by using the illumination means or the illumination optical device of the present invention, the configuration of the conventional optical system is not changed so much, the light use efficiency is high, and the decrease in light quantity is small. , An optical system can be provided. Thereby, the brightness uniformity is high and a bright projection image can be presented on the screen, so that a very large effect is obtained.

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

【図1】本発明の照明光学装置の一実施の形態を示す略
構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an illumination optical device of the present invention.

【図2】第1レンズアレイの構成の一例を示す略構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a first lens array.

【図3】第2レンズアレイの構成の一例を示す略構成図FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a second lens array.

【図4】本発明の照明光学装置の作用を説明する略模式
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the operation of the illumination optical device of the present invention.

【図5】従来のレンズアレイの効果を説明する略模式図FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the effect of a conventional lens array.

【図6】本発明のレンズアレイの一例の効果を説明する
略模式図
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the effect of an example of the lens array of the present invention.

【図7】本発明の投写型表示装置の一実施の形態を示す
略構成図
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the projection display device of the present invention.

【図8】第1レンズアレイ第2レンズアレイの構成の一
例を示す略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a first lens array and a second lens array.

【図9】第1レンズアレイ第2レンズアレイの構成の一
例を示す略構成図
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a first lens array and a second lens array.

【図10】第1レンズアレイ第2レンズアレイの構成の
一例を示す略構成図
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a first lens array and a second lens array.

【図11】第1レンズアレイ第2レンズアレイの構成の
一例を示す略構成図
FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a first lens array and a second lens array.

【図12】従来の投写型表示装置の一実施の形態を示す
略構成図
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ランプ 102 放物面鏡 103 UV−IRカットフィルタ 104,301,311,321,331 本発明の第
1レンズアレイの一例 105,302,312,322,332 本発明の第
2レンズアレイの一例 106 発光体 108 受光面 109,109A,303,313,323,333
本発明の第1レンズの一例 110,110A,304,314,324,334
本発明の第2レンズの一例 121 補助レンズ 151 従来の第2レンズアレイの一例 152 レンズアレイの中心 153 発光体の実像 154 本発明の第2レンズアレイの一例 201 フィールドレンズ 202 液晶パネル 203 投写レンズ 204 本発明の照明光学装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Lamp 102 Parabolic mirror 103 UV-IR cut filter 104,301,311,321,331 Example of 1st lens array of this invention 105,302,312,322,332 Example of 2nd lens array of this invention 106 Light-emitting body 108 Light-receiving surface 109, 109A, 303, 313, 323, 333
Example of the first lens of the present invention 110, 110A, 304, 314, 324, 334
Example of second lens of the present invention 121 Auxiliary lens 151 Example of conventional second lens array 152 Center of lens array 153 Real image of light emitter 154 Example of second lens array of the present invention 201 Field lens 202 Liquid crystal panel 203 Projection lens 204 Illumination optical device of the present invention

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予め規定された領域を照明する照明手段
であって、光源と、複数の第1レンズを配列してなる第
1レンズアレイと、複数の第2レンズを配列してなる第
2レンズアレイとを備え、前記第1レンズアレイは前記
光源から出射する光束を分割して複数の部分光束を形成
し、前記第1レンズの各々は対応する前記部分光束の各
々を対応する前記第2レンズの開口上に収斂せしめ、前
記第2レンズの各々は対応する前記第1レンズの各開口
と照明される前記規定領域を略共役とせしめ、前記第1
レンズアレイによって分割された各部分光束の断面を前
記規定領域に重畳形態で導いて照明し、前記複数の第1
レンズの少なくとも一部は千鳥格子状に配列し、前記複
数の第2レンズの少なくとも一部はその開口を略六角形
状とすることを特徴とする照明手段。
1. An illuminating means for illuminating a predetermined area, comprising: a light source; a first lens array in which a plurality of first lenses are arranged; and a second light in which a plurality of second lenses are arranged. A first lens array that divides a light beam emitted from the light source to form a plurality of partial light beams, wherein each of the first lenses corresponds to each of the corresponding partial light beams to the corresponding second light beam. The second lens converges on the opening of the lens, and each of the second lenses substantially conjugates the defined area to be illuminated with the corresponding opening of the first lens.
A cross section of each partial light beam divided by the lens array is guided and illuminated in a superimposed manner on the specified region, and the plurality of first light beams are illuminated.
At least a part of the lenses is arranged in a staggered pattern, and at least a part of the plurality of second lenses has a substantially hexagonal opening.
【請求項2】 予め規定された領域を照明する照明光学
装置であって、光源と、複数の第1レンズを配列してな
る第1レンズアレイと、複数の第2レンズを配列してな
る第2レンズアレイとを備え、前記第1レンズアレイは
前記光源から出射する光束を分割して複数の部分光束を
形成し、前記第1レンズの各々は対応する前記部分光束
の各々を対応する前記第2レンズの開口上に収斂せし
め、前記第2レンズの各々は対応する前記第1レンズの
各開口と照明される前記規定領域を略共役とせしめ、前
記第1レンズアレイによって分割された各部分光束の断
面を前記規定領域に重畳形態で導いて照明し、前記複数
の第1レンズの少なくとも一部は千鳥格子状に配列し、
前記複数の第2レンズの少なくとも一部はその開口を略
六角形状とすることを特徴とする照明光学装置。
2. An illumination optical device for illuminating a predetermined area, comprising: a light source; a first lens array in which a plurality of first lenses are arrayed; and a first lens array in which a plurality of second lenses are arrayed. A second lens array, wherein the first lens array divides a light beam emitted from the light source to form a plurality of partial light beams, and each of the first lenses corresponds to each of the corresponding partial light beams to the corresponding first light beam. Each of the second lenses is made to converge on the aperture of the two lenses, and each of the second lenses makes each of the apertures illuminated with the corresponding aperture of the first lens substantially conjugate, and each partial light beam divided by the first lens array. The cross section of the first lens is illuminated by being guided to the specified area in a superimposed form, and at least a part of the plurality of first lenses is arranged in a staggered lattice pattern,
An illumination optical device, wherein at least a part of the plurality of second lenses has a substantially hexagonal opening.
【請求項3】 光源と、複数の第1レンズを配列してな
る第1レンズアレイと、複数の第2レンズを配列してな
る第2レンズアレイと、空間的に光を変調して光学像を
形成する光変調素子と、前記光学像をスクリーン上に投
影する投写レンズとを備え、前記第1レンズアレイは前
記光源から出射する光束を分割して複数の部分光束を形
成し、前記第1レンズの各々は対応する前記部分光束の
各々を対応する前記第2レンズの開口上に収斂せしめ、
前記第2レンズの各々は対応する前記第1レンズの各開
口と前記光変調素子の表示領域を略共役とせしめ、前記
第1レンズアレイによって分割された各部分光束の断面
を前記表示領域に重畳形態で導いて照明し、前記複数の
第1レンズの少なくとも一部は千鳥格子状に配列し、前
記複数の第2レンズの少なくとも一部はそのレンズの開
口を略六角形状とすることを特徴とする投写型表示装
置。
3. A light source, a first lens array in which a plurality of first lenses are arranged, a second lens array in which a plurality of second lenses are arranged, and an optical image obtained by spatially modulating light. And a projection lens for projecting the optical image on a screen, wherein the first lens array divides a light beam emitted from the light source to form a plurality of partial light beams, Each of the lenses causes each of the corresponding partial light beams to converge on the corresponding aperture of the second lens;
Each of the second lenses makes each aperture of the corresponding first lens and a display area of the light modulation element substantially conjugate, and superposes a cross section of each partial light beam divided by the first lens array on the display area. And illuminating in a form, wherein at least a part of the plurality of first lenses are arranged in a staggered pattern, and at least a part of the plurality of second lenses has a substantially hexagonal opening in the lens. Projection type display device.
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