JPH11295652A - Image display device and projection image display device using the same - Google Patents

Image display device and projection image display device using the same

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Publication number
JPH11295652A
JPH11295652A JP10099116A JP9911698A JPH11295652A JP H11295652 A JPH11295652 A JP H11295652A JP 10099116 A JP10099116 A JP 10099116A JP 9911698 A JP9911698 A JP 9911698A JP H11295652 A JPH11295652 A JP H11295652A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
pixel
light source
shape
image display
Prior art date
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Pending
Application number
JP10099116A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Narumasa Yamagishi
成多 山岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10099116A priority Critical patent/JPH11295652A/en
Publication of JPH11295652A publication Critical patent/JPH11295652A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve efficiency by dividing light from a light source means into plural optical paths through an optical path dividing means provided between the light source means and a color separating means and composed of plural reflection mirrors. SOLUTION: White light emitted from a light source 106 of a light source part 101 is emitted from a second lens array 110 and made incident on an optical path dividing system 102. The light made incident on the system 102 is divided into two optical paths by dividing mirrors 113 and 114 in rectangular shape. The light reflected on the dividing mirror 113 is made incident through a return mirror 115 to a blue reflection dichroic mirror 116. The light in blue is transmitted through this mirror and light in red and blue is reflected. In the reflected light, the light of a green component is reflected on a green reflection dichroic mirror 117 and light in red is reflected on a reflection mirror 118. Thus, the light in each light transmitted through or reflected on the mirror of the optical path dividing system, the main beams of light in each color are converged to the center of an effective part on a liquid crystal panel 111 by a Fresnel(R) condenser lens 123.

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】本発明はライトバルブを用い
た画像表示の分野、中でも赤、緑、青の各色に対応した
入力信号に応じて独立して入射光量を変調できる一つの
ライトバルブを用いた画像表示装置、更には前記画像表
示装置で再生された画像をスクリーン上に拡大投写出来
る投写型画像表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of image display using a light valve, and more particularly to the use of one light valve capable of independently modulating the amount of incident light according to input signals corresponding to red, green and blue. The present invention also relates to a projection type image display device capable of enlarging and projecting an image reproduced by the image display device on a screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまでの映像機器は直視型や投写型の
CRTを使用して大画面・高精細・高画質化を実現して
きたが、新たな大画面表示機器として薄型、軽量化が可
能な液晶パネルをライトバルブとして用いた液晶プロジ
ェクターが注目されている。特に携帯性や設置性を実現
したことからプレゼンテーションの用途について既に大
きな市場を創出している。
2. Description of the Related Art Conventionally, large-screen, high-definition, and high-quality image devices have been realized by using a direct-view or projection-type CRT, but a new large-screen display device can be made thinner and lighter. A liquid crystal projector using a simple liquid crystal panel as a light valve has attracted attention. In particular, it has already created a large market for presentation applications because of its portability and installation.

【0003】液晶プロジェクターとは液晶パネル(ライ
トバルブ)の画像を光源ランプと集光・投写レンズを用
いてスクリーン上に拡大、結像させるものである。現在
実用化されている方式は3板式と単板式の大きく2つに
分けることが出来る。
A liquid crystal projector enlarges and forms an image of a liquid crystal panel (light valve) on a screen using a light source lamp and a condenser / projection lens. The systems currently in practical use can be broadly divided into two types: three-plate type and single-plate type.

【0004】前者の3板式液晶プロジェクターは白色光
源からの光を色分解光学系により赤緑青の3原色の色光
に分光した後、それらの光を3枚のモノクロ液晶パネル
により変調し、3原色の画像を形成する。これらの画像
は色合成光学系で合成されて1つの投写レンズでスクリ
ーン上に投写される。この方式はランプの全スペクトル
を利用できるため光利用率は高いが3枚の液晶パネル、
色分解色合成光学系、液晶パネル間のコンバージェンス
調整機構を必要とするため比較的高価である。
In the former three-panel type liquid crystal projector, light from a white light source is separated into three primary color lights of red, green and blue by a color separation optical system, and the light is modulated by three monochrome liquid crystal panels to produce three primary color lights. Form an image. These images are combined by a color combining optical system and projected on a screen by one projection lens. This method has a high light utilization rate because it can use the entire spectrum of the lamp, but it has three liquid crystal panels,
It is relatively expensive because it requires a color separation / color synthesis optical system and a convergence adjustment mechanism between liquid crystal panels.

【0005】これに対し従来の単板式液晶プロジェクタ
ーはモザイク状のカラーフィルター付き液晶パネルを単
純にスクリーンに拡大投写するだけなのでコンパクトで
低価格である。しかしながらこの方式では光源からの白
色光のうち、不要な成分をカラーフィルターにより吸収
することによって所望の色を得ているため液晶パネルに
入射した白色光は1/3しか透過せず光利用率が低い。
光源を明るくすることは明るさを向上させる1つの方法
であるがカラーフィルターの光吸収による発熱及び耐光
性に対する問題が残されており、高輝度化を図る上で大
きな障害となっている。
On the other hand, the conventional single-panel type liquid crystal projector is compact and inexpensive because a liquid crystal panel with a mosaic color filter is simply enlarged and projected on a screen. However, in this method, the desired color is obtained by absorbing unnecessary components of the white light from the light source by the color filter, so that only one-third of the white light incident on the liquid crystal panel is transmitted and the light utilization factor is reduced. Low.
Increasing the brightness of a light source is one method of improving the brightness, but it still has problems with heat generation and light resistance due to light absorption of a color filter, which is a major obstacle to achieving high luminance.

【0006】近年この単板式においてカラーフィルター
による光ロスをなくす手段としてカラーフィルターの代
わりにダイクロイックミラーとマイクロレンズアレイに
よって光利用率を高めた新しい構成が提案され、商品化
もなされている。
In recent years, as a means of eliminating light loss due to a color filter in this single-panel type, a new configuration has been proposed in which a dichroic mirror and a microlens array are used in place of the color filter to increase the light utilization rate, and commercialized.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ここで市場の動向を見
ると先に述べたプレゼンテーション市場が液晶プロジェ
クターの主になっていること、また一般のテレビにおい
てもマルチメディア化の進行等によりコンピュータへの
対応が求められていることは明らかである。
In view of the market trend, the presentation market described above is mainly used for liquid crystal projectors, and general televisions are becoming more and more popular due to the progress of multimedia. Clearly, a response is required.

【0008】コンピューター画面の表示を液晶パネルで
考えると画面の縦横比、縦横のデータ数の規格によりこ
れを表示する1データ領域は正方形となる。このとき先
に述べた3板方式の液晶プロジェクターにおいてはその
パネル上の画素形状は正方形となるが、単板式において
はこの1データ領域を3つの色光に合わせて3つに分割
する必要があり、1つの色についてみれば開口が小さく
なり、形状も縦横比の大きい長方形になってしまう。
When a computer screen is displayed on a liquid crystal panel, one data area for displaying the screen is a square in accordance with the aspect ratio of the screen and the number of data in the aspect ratio. At this time, in the three-panel type liquid crystal projector described above, the pixel shape on the panel is square, but in the single-panel type, this one data area needs to be divided into three in accordance with three color lights. For one color, the aperture is small and the shape is a rectangle with a large aspect ratio.

【0009】開口が小さくなることについてはそのまま
では光透過率が落ちてしまうが、マイクロレンズを液晶
パネルに内蔵するなどの方策により改善出来る。しか
し、開口形状の縦横比の問題はこのマイクロレンズとの
併用を考えたときに大きな集光ロスを生じせしめる要因
となる。
Although the light transmittance is reduced as it is when the aperture is reduced, it can be improved by measures such as incorporating a micro lens in the liquid crystal panel. However, the problem of the aspect ratio of the aperture shape causes a large light-condensing loss when used in combination with the microlens.

【0010】マイクロレンズは光源からの光を所望の開
口部に集光するが、このときのパネル開口部、マイクロ
レンズ、光源開口部の関係は光源開口部の像がマイクロ
レンズによりパネル開口部の中に形成されるような配置
にあることが望ましい。これは一般のレンズ設計上の知
識として周知の事実である。(ただし実際は収差の影響
や、光源の光量分布により少し最適位置は異なることも
あるがおおよそこの考え方が基本になると考えて問題は
ない。) このことから言えることはパネル開口形状が縦横比の大
きい長方形になってしまうことから光源開口部形状も縦
横比の大きい長方形となっていることがマイクロレンズ
で集光する際に望ましいということである。もちろんマ
イクロレンズによる光源開口部像が十分に集光せしめら
れ余裕を持ってパネル開口部内に収まれば問題はない
が、実際光源開口部像はパネル上に効率よく光源からの
光を集光するためにはある大きさを持たざるを得ない。
しかもこの大きさは光源発光部の大きさ、照明部面積に
より決まるが今現在量産されている範囲においては、マ
イクロレンズが光源開口部像をパネル開口部内に作るに
は困難なものである。
The microlens condenses the light from the light source to a desired opening. At this time, the relationship between the panel opening, the microlens, and the light source opening is such that the image of the light source opening is formed by the microlens at the panel opening. It is desirable to be in such an arrangement as to be formed therein. This is a well-known fact in general lens design knowledge. (However, in practice, the optimum position may be slightly different depending on the influence of aberrations and the light amount distribution of the light source, but there is no problem if this concept is considered to be fundamental.) It can be said from this that the panel opening shape has a large aspect ratio. This means that the light source opening shape should be a rectangle with a large aspect ratio when condensing light with a microlens, since it becomes a rectangle. Of course, there is no problem if the light source opening image by the microlens is sufficiently condensed and fits inside the panel opening with a margin, but the light source opening image actually collects light from the light source efficiently on the panel. Must have a certain size.
Moreover, this size is determined by the size of the light source light emitting portion and the area of the lighting portion, but it is difficult for the microlens to form an image of the light source opening portion in the panel opening portion in the range currently mass-produced.

【0011】一方、光源は基本的にランプと放物面ある
いは楕円形上の反射形状を持つ反射傘からなっているこ
とから、光の射出方向への光軸を反射傘の回転中心軸と
する円形が光源開口部形状の基本である。
On the other hand, since the light source basically comprises a lamp and a reflector having a parabolic or elliptical reflection shape, the optical axis in the light emission direction is set as the rotation center axis of the reflector. The circular shape is the basis of the light source opening shape.

【0012】以上から明らかなように単板式液晶プロジ
ェクターにおいて光源からの光を有効にマイクロレンズ
を用いて集光できないという点においてはダイクロイッ
クミラーとマイクロレンズアレイによって光利用率を高
めた新しい構成においても、3板式のそれよりも、1つ
の画素形状が円形から乖離した縦横比の大きい長方形で
あることから光利用効率を向上せしめることが困難であ
った。
As apparent from the above description, in the single-panel type liquid crystal projector, the light from the light source cannot be effectively condensed by using the microlens, and even in the new configuration in which the light utilization is increased by the dichroic mirror and the microlens array. It is more difficult to improve light use efficiency because one pixel shape is a rectangle having a large aspect ratio deviating from a circle as compared with that of the three-plate type.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の発明による画像表示装置は白色の光を一方向に
射出する光源手段と、光源手段からの白色の光を赤、
緑、青の色光に分解する色分解手段と、1つの素子で
赤、緑、青の各色光に対する入力信号に対しそれぞれ独
立して入射光を変調できる多数の画素からなるライトバ
ルブ手段と、前記ライトバルブ手段の入射側に備えられ
た多数のマイクロレンズを2次元的に配置してなるマイ
クロレンズアレイからなり、しかも光源手段からの光は
前記光源手段と色分解手段との間に設けられた複数の反
射ミラーからなる光路分割手段により複数の光路に分割
されていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image display apparatus comprising: a light source for emitting white light in one direction; a red light for emitting white light from the light source;
Color separation means for separating green and blue color light, light valve means comprising a large number of pixels each of which can independently modulate incident light with respect to an input signal for each of red, green and blue light with one element, The light valve means comprises a microlens array in which a number of microlenses provided on the incident side are two-dimensionally arranged, and light from the light source means is provided between the light source means and the color separation means. The optical path is divided into a plurality of optical paths by an optical path dividing means including a plurality of reflection mirrors.

【0014】このときライトバルブ手段の赤、緑、青の
各色光に対する各画素の有効部の形状は長方形であるこ
とが望ましい。
At this time, it is preferable that the shape of the effective portion of each pixel of the light valve means for each of red, green and blue light is rectangular.

【0015】また、光源装置をライトバルブ側から見た
ときの発光部のうち、光路分割手段で分割される境界の
部分には光の通らない無効域が設けられている光源装置
を備えたことで光路を分割する際の光損失を最小限に抑
えることが出来ることから望ましい。
[0015] Further, in the light emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side, there is provided a light source device in which an ineffective area through which light does not pass is provided at a boundary portion divided by the optical path dividing means. It is desirable because the optical loss at the time of dividing the optical path can be minimized.

【0016】さらには、光路分割手段を経た光を分割さ
れたうちの一つの光束について見ると、分割前の光が形
成する前記光源装置をライトバルブ側から見たときの発
光部の形状よりも縦横比が大きくなるよう光源装置から
の光が分割されることにより被照明部であるライトバル
ブ上の画素有効部への集光効率を改善できる。
Further, when looking at one of the divided light beams of the light that has passed through the optical path dividing means, the light source device formed by the light before splitting has a shape that is smaller than the shape of the light emitting portion when viewed from the light valve side. By dividing the light from the light source device so as to increase the aspect ratio, it is possible to improve the light collection efficiency to the pixel effective portion on the light valve which is the illuminated portion.

【0017】そのとき光路分割手段により前記光源装置
をライトバルブ側から見たときの発光部は2分割されて
いることによる構成が装置全体の大きさを考えても現実
的である。
At this time, when the light source device is viewed from the light valve side by the light path dividing means, the light emitting portion is divided into two parts, so that it is practical even in view of the size of the whole device.

【0018】また、前記光路分割手段を介して前記光源
装置をライトバルブ側から見たときの発光部の形状は、
前記ライトバルブ手段上の任意の単色光に対応する画素
について見たときの画素形状、画素ピッチに略相似形で
あることで構成できる。
Further, when the light source device is viewed from the light valve side through the optical path dividing means, the shape of the light emitting portion is as follows:
The pixel shape and the pixel pitch when viewed from a pixel corresponding to an arbitrary monochromatic light on the light valve means can be configured to be substantially similar to the pixel pitch.

【0019】前記課題を解決するための第2の発明によ
る画像表示装置は白色の光を一方向に射出する光源手段
と、光源手段からの白色の光を赤、緑、青の色光に分解
する色分解手段と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に
対する入力信号に対しそれぞれ独立して入射光を変調で
きる多数の画素からなるライトバルブ手段と、前記ライ
トバルブ手段の入射側に備えられた多数のマイクロレン
ズを2次元的に配置してなるマイクロレンズアレイから
なり、しかも前記ライトバルブ手段上の画素有効部分の
形状は長方形であり、かつ前記マイクロレンズアレイ上
のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手段上の画素有
効部分の長手方向に曲率中心の異なる複数の更に微小な
マイクロレンズからなっていることを特徴として構成さ
れる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image display apparatus for emitting white light in one direction, and for decomposing the white light from the light source into red, green, and blue light. Color separation means, light valve means comprising a large number of pixels which can independently modulate incident light with respect to input signals for red, green, and blue light with one element; and provided on the incident side of the light valve means. A microlens array in which a large number of microlenses are two-dimensionally arranged, the shape of the pixel effective portion on the light valve means is rectangular, and the microlens on the microlens array is It is characterized by comprising a plurality of finer microlenses having different centers of curvature in the longitudinal direction of the pixel effective portion on the light valve means.

【0020】また、マイクロレンズアレイ上のマイクロ
レンズは、前記ライトバルブ手段上の赤、緑、青の各色
光に対する隣り合う各1画素を1組にしたこの組数と同
数設けられていることを特徴として構成できる。
The number of microlenses on the microlens array is the same as the number of micropixels on the light valve means, which is a set of adjacent one pixels for each of red, green and blue color lights. Can be configured as a feature.

【0021】また、前記光源装置をライトバルブ側から
見たときの発光部の形状は、前記ライトバルブ手段上の
画素を前記マイクロレンズ1つを形成する微小なマイク
ロレンズの数で縦横比が小さくなる方向に分割した画素
形状に略相似形であることを特徴とする。
Further, when the light source device is viewed from the light valve side, the shape of the light emitting portion is such that the pixels on the light valve means have a small aspect ratio due to the number of minute micro lenses forming one micro lens. The shape is substantially similar to the shape of a pixel divided in a certain direction.

【0022】前記課題を解決するための第3の発明によ
る画像表示装置は白色の光を一方向に射出する光源手段
と、光源手段からの白色の光を赤、緑、青の色光に分解
する色分解手段と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に
対する入力信号に対しそれぞれ独立して入射光を変調で
きる多数の画素からなるライトバルブ手段と、前記ライ
トバルブ手段の入射側に備えられた多数のマイクロレン
ズを2次元的に配置してなるマイクロレンズアレイから
なり、しかも前記ライトバルブ手段上の画素有効部分の
形状は長方形であり、かつ前記マイクロレンズアレイ上
のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手段上の画素有
効部分の長手方向に曲率中心の異なるなる複数の更に微
小なマイクロレンズからなっており、更に、光源手段か
らの光は前記光源手段と色分解手段との間に設けられた
複数の反射ミラーからなる光路分割手段により複数の光
路に分割されていることを特徴として構成される。
An image display apparatus according to a third aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is a light source means for emitting white light in one direction, and decomposes white light from the light source means into red, green and blue light. Color separation means, light valve means comprising a large number of pixels which can independently modulate incident light with respect to input signals for red, green, and blue light with one element; and provided on the incident side of the light valve means. A microlens array in which a large number of microlenses are two-dimensionally arranged, the shape of the pixel effective portion on the light valve means is rectangular, and the microlens on the microlens array is A plurality of finer microlenses having different centers of curvature in the longitudinal direction of the pixel effective portion on the light valve means; Configured as characterized in that it is divided into a plurality of optical paths by the optical path splitting means comprising a plurality of reflection mirrors provided between the stage and the color separation means.

【0023】このときライトバルブ手段の赤、緑、青の
各色光に対する各画素の有効部の形状は長方形であるこ
とが望ましい。
At this time, it is desirable that the shape of the effective portion of each pixel for each of the red, green, and blue color lights of the light valve means is rectangular.

【0024】また、前記光源装置をライトバルブ側から
見たときの発光部のうち、光路分割手段で分割される境
界の部分には光の通らない無効域が設けられている光源
装置を備えたことを特徴とすることで光路分割の際の損
失を抑えられる。
Further, the light source device includes a light source device in which an ineffective area through which light does not pass is provided at a boundary portion of the light emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side, at a boundary divided by the optical path dividing means. With this feature, the loss at the time of splitting the optical path can be suppressed.

【0025】さらに、前記光路分割手段を経た光を分割
されたうちの一つの光束について見ると、分割前の光が
形成する前記光源装置をライトバルブ側から見たときの
発光部の形状よりも縦横比が大きくなるよう光源装置か
らの光が分割されることを特徴とする。特に実用上、前
記光路分割手段により前記光源装置をライトバルブ側か
ら見たときの発光部は2分割されて構成されているのが
装置全体の大きさなどを考慮すると最も望ましい。
Further, looking at one of the split light beams of the light that has passed through the light path splitting means, the light source device formed by the light before splitting has a shape that is smaller than the shape of the light emitting portion when viewed from the light valve side. The light from the light source device is split so as to increase the aspect ratio. Particularly, in practical use, it is most preferable that the light-emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side is divided into two by the optical path dividing means, in consideration of the size of the entire device.

【0026】さらには前記光路分割手段を介して前記光
源装置をライトバルブ側から見たときの発光部の形状
は、前記ライトバルブ手段上の任意の単色光に対応する
画素について見たときの画素形状、画素ピッチを前記マ
イクロレンズ1つを形成する微小なマイクロレンズの数
で縦横比が小さくなる方向に分割した形状に略相似形で
あることを特徴とする。
Further, when the light source device is viewed from the light valve side via the light path dividing means, the shape of the light emitting portion is such that a pixel corresponding to an arbitrary monochromatic light on the light valve means is viewed as a pixel. The shape and the pixel pitch are substantially similar to a shape obtained by dividing the shape and the pixel pitch in a direction in which the aspect ratio is reduced by the number of the minute microlenses forming one microlens.

【0027】前記課題を解決するための第4の発明によ
る画像表示装置は白色の光を一方向に射出する光源手段
と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に対する入力信号
に対しそれぞれ独立して入射光を変調できる多数の画素
からなるライトバルブ手段と、前記ライトバルブ上、あ
るいはその入射側に備えられ、ライトバルブ手段の各色
光に応じた入力信号で駆動される各画素毎に入力信号に
合った任意の色光だけを選択できるカラーフィルター
と、前記カラーフィルターの入射側に備えられた多数の
マイクロレンズを2次元的に配置してなるマイクロレン
ズアレイからなり、しかも光源手段からの光は前記光源
手段とマイクロレンズアレイとの間に設けられた複数の
反射ミラーからなる光路分割手段により複数の光路に分
割されていることを特徴とする。
An image display apparatus according to a fourth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is a light source means for emitting white light in one direction, and a single element for input signals for red, green and blue light respectively. A light valve means comprising a large number of pixels capable of independently modulating incident light; and a light valve means provided on the light valve or on the light incident side thereof, and each pixel driven by an input signal corresponding to each color light of the light valve means. A color filter that can select only an arbitrary color light that matches the input signal; and a microlens array in which a number of microlenses provided on the incident side of the color filter are two-dimensionally arranged. The light is split into a plurality of optical paths by an optical path splitting unit including a plurality of reflecting mirrors provided between the light source unit and the microlens array. And butterflies.

【0028】このとき前記ライトバルブ手段の赤、緑、
青の各色光に対する各画素の有効部の形状は長方形であ
ることを特徴とする。また、前記光源装置をライトバル
ブ側から見たときの発光部のうち、光路分割手段で分割
される境界の部分には光の通らない無効域が設けられて
いる方が望ましい。
At this time, the red, green,
The shape of the effective portion of each pixel for each blue color light is rectangular. In addition, it is preferable that an ineffective area through which light does not pass is provided in a portion of the light emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side, at a boundary portion divided by the optical path dividing means.

【0029】更に前記光路分割手段を経た光を分割され
たうちの一つの光束について見ると、分割前の光が形成
する前記光源装置をライトバルブ側から見たときの発光
部の形状よりも縦横比が大きくなるよう光源装置からの
光が分割されることを特徴とする。このとき前記光路分
割手段により前記光源装置をライトバルブ側から見たと
きの発光部は2分割されていることが最もセットサイズ
等を考慮したとき望ましい。
Further, looking at one of the light beams obtained by splitting the light that has passed through the optical path splitting means, the light source device formed by the light before splitting is longer and narrower than the light emitting portion when viewed from the light valve side. The light from the light source device is split so as to increase the ratio. At this time, when the light source device is viewed from the light valve side by the optical path dividing means, it is desirable that the light emitting portion is divided into two when considering the set size and the like most.

【0030】前記課題を解決するための第5の発明によ
る画像表示装置は白色の光を一方向に射出する光源手段
と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に対する入力信号
に対しそれぞれ独立して入射光を変調できる多数の画素
からなるライトバルブ手段と、前記ライトバルブ上、あ
るいはその入射側に備えられ、ライトバルブ手段の各色
光に応じた入力信号で駆動される各画素毎に入力信号に
合った任意の色光だけを選択できるカラーフィルター
と、前記カラーフィルターの入射側に備えられた多数の
マイクロレンズを2次元的に配置してなるマイクロレン
ズアレイからなり、しかも前記ライトバルブ手段上の画
素有効部分の形状は長方形であり、かつ前記マイクロレ
ンズアレイ上のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手
段上の画素有効部分の長手方向に曲率中心の異なる複数
の更に微小なマイクロレンズからなっていることを特徴
とする。
An image display apparatus according to a fifth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is a light source means for emitting white light in one direction, and one element for input signals for red, green and blue light respectively. A light valve means comprising a large number of pixels capable of independently modulating incident light; and a light valve means provided on the light valve or on the light incident side thereof, and each pixel driven by an input signal corresponding to each color light of the light valve means. A color filter that can select only an arbitrary color light corresponding to an input signal; and a microlens array in which a plurality of microlenses provided on an incident side of the color filter are two-dimensionally arranged. The shape of the upper pixel effective portion is rectangular, and the micro lens on the micro lens array is a pixel effective portion on the light valve means. Characterized in that it consists of longitudinally a plurality of different center of curvature more minute microlenses.

【0031】また、前記光源装置をライトバルブ側から
見たときの発光部の形状は、前記ライトバルブ手段上の
画素を前記マイクロレンズ1つを形成する微小なマイク
ロレンズの数で縦横比が小さくなる方向に分割した画素
形状に略相似形であることを特徴とする。
Further, when the light source device is viewed from the light valve side, the shape of the light emitting portion is such that the pixels on the light valve means have a small aspect ratio by the number of minute micro lenses forming one micro lens. The shape is substantially similar to the shape of a pixel divided in a certain direction.

【0032】前記課題を解決するための第6の発明によ
る画像表示装置は白色の光を一方向に射出する光源手段
と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に対する入力信号
に対しそれぞれ独立して入射光を変調できる多数の画素
からなるライトバルブ手段と、前記ライトバルブ上、あ
るいはその入射側に備えられ、ライトバルブ手段の各色
光に応じた入力信号で駆動される各画素毎に入力信号に
合った任意の色光だけを選択できるカラーフィルター
と、前記カラーフィルターの入射側に備えられた多数の
マイクロレンズを2次元的に配置してなるマイクロレン
ズアレイからなり、しかも前記ライトバルブ手段上の画
素有効部分の形状は長方形であり、かつ前記マイクロレ
ンズアレイ上のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手
段上の画素有効部分の長手方向に曲率中心の異なる複数
の更に微小なマイクロレンズからなっており、更に、光
源手段からの光は前記光源手段とマイクロレンズアレイ
との間に設けられた複数の反射ミラーからなる光路分割
手段により複数の光路に分割されていることを特徴とす
る。
An image display apparatus according to a sixth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a light source means for emitting white light in one direction and a single element for input signals for red, green and blue light respectively. A light valve means comprising a large number of pixels capable of independently modulating incident light; and a light valve means provided on the light valve or on the light incident side thereof, and each pixel driven by an input signal corresponding to each color light of the light valve means. A color filter that can select only an arbitrary color light corresponding to an input signal; and a microlens array in which a plurality of microlenses provided on an incident side of the color filter are two-dimensionally arranged. The shape of the upper pixel effective portion is rectangular, and the micro lens on the micro lens array is a pixel effective portion on the light valve means. An optical path splitting means comprising a plurality of finer microlenses having different centers of curvature in the longitudinal direction, and further comprising a plurality of reflecting mirrors provided between the light source means and the microlens array. Is divided into a plurality of optical paths.

【0033】ここで前記光源装置をライトバルブ側から
見たときの発光部のうち、光路分割手段で分割される境
界の部分には光の通らない無効域が設けられている光源
装置を備えたことを特徴としても有用である。
In this case, of the light emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side, a light source device provided with an ineffective area through which light does not pass is provided at a boundary portion divided by the optical path dividing means. It is also useful as a feature.

【0034】さらに前記光路分割手段を経た光を分割さ
れたうちの一つの光束について見ると、分割前の光が形
成する前記光源装置をライトバルブ側から見たときの発
光部の形状よりも縦横比が大きくなるよう光源装置から
の光が分割されることを特徴とする。このとき前記光路
分割手段により前記光源装置をライトバルブ側から見た
ときの発光部は2分割されていることを特徴とすること
が最も実用的である。
Further, looking at one of the light beams obtained by splitting the light having passed through the light path splitting means, the light source device formed by the light before splitting is longer and narrower than the light emitting portion when viewed from the light valve side. The light from the light source device is split so as to increase the ratio. At this time, it is most practical that the light-emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side is divided into two by the optical path dividing means.

【0035】また、前記光路分割手段を介して前記光源
装置をライトバルブ側から見たときの発光部の形状は、
前記ライトバルブ手段上の複数の画素形状、隣り合う画
素との配列ピッチを前記マイクロレンズ1つを形成する
微小なマイクロレンズの数で縦横比が小さくなる方向に
分割した形状に略相似形であることを特徴としても構成
できる。
When the light source device is viewed from the light valve side through the optical path dividing means, the shape of the light emitting portion is
The shape of the plurality of pixels on the light valve means is substantially similar to the shape in which the arrangement pitch between adjacent pixels is divided by the number of minute microlenses forming one microlens in the direction in which the aspect ratio decreases. It can also be configured as a feature.

【0036】前記課題を解決する以上にあげた6つの発
明いずれにおいても前記光源装置は放電ランプと反射傘
から構成されていること、前記光源装置は放電ランプと
反射傘とインテグレータ光学系から構成されていること
で構成できる。
In order to solve the above-mentioned problems, in any of the above-mentioned six inventions, the light source device comprises a discharge lamp and a reflector, and the light source device comprises a discharge lamp, a reflector and an integrator optical system. Can be configured.

【0037】さらに前記光源装置からの光をライトバル
ブ手段上に集光する集光レンズが備えられていることを
特徴として構成できる。また、6つの発明いずれにおい
ても前記ライトバルブ手段上の画像を拡大投写可能に投
写レンズを備えられていることで投写型画像表示装置を
構成することもできる。
Further, a converging lens for condensing the light from the light source device on the light valve means can be provided. Further, in any of the six inventions, a projection type image display device can be configured by including a projection lens capable of enlarging and projecting the image on the light valve means.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】本発明によればライトバルブ側か
ら見た光源部発光面形状をライトバルブ上の画素開口形
状と略相似形に構成する、ライトバルブ上の画素開口形
状とライトバルブ側から見た光源部発光面形状とが略相
似形になるよう複数のマイクロレンズにより画素開口上
で光源部発光面形状像を合成するよう構成することによ
り高効率な投写型画像表示装置を提供することが出来
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the present invention, the light-emitting surface of the light source section viewed from the light valve side is formed to have a shape substantially similar to the pixel opening shape on the light valve. A high-efficiency projection-type image display device is provided by composing a light source unit light emitting surface shape image on a pixel aperture by a plurality of microlenses so that the light source unit light emitting surface shape seen from the viewpoint becomes substantially similar. I can do it.

【0039】(実施の形態1)図1は実施の形態1の概
略構成図である。本例の投写型画像表示装置100はシ
ステム光軸に沿って光源部101、光路分割光学系10
2、色分解光学系103、ライトバルブ手段である液晶
パネルユニット104、投写レンズ105からなる。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of Embodiment 1. The projection type image display device 100 of the present embodiment includes a light source unit 101 and an optical path splitting optical system 10 along the system optical axis.
2. It comprises a color separation optical system 103, a liquid crystal panel unit 104 as a light valve means, and a projection lens 105.

【0040】光源部101の光源106から生じた白色
光は放物、あるいは楕円の形状の反射面をもつリフレク
ター107によりその開口側に射出される。この光はイ
ンテグレーター光学系108の第1レンズアレイ109
に入射し、第1レンズアレイ109上の矩形レンズによ
り第2レンズアレイ110上に集光される。この集光位
置には第1レンズアレイ109上の矩形レンズ像をおよ
そ液晶パネル111までの距離の位置に液晶パネル11
1の有効部形状に近い大きさで投影できるよう設計され
た小型レンズが配置されている。
The white light generated from the light source 106 of the light source 101 is emitted to the opening side by a reflector 107 having a parabolic or elliptical reflecting surface. This light is transmitted to the first lens array 109 of the integrator optical system 108.
And is condensed on the second lens array 110 by the rectangular lens on the first lens array 109. At this light condensing position, the rectangular lens image on the first lens array 109 is positioned approximately at a distance to the liquid crystal panel 111.
A small lens designed to project a size close to the shape of the effective portion 1 is arranged.

【0041】またこの各小型レンズから射出される光束
の主光線は平行になるよう小型レンズ軸は設定されてい
る。これらレンズにより形成される第2レンズアレイ1
10の出射面形状を図2に示す。リフレクター107の
開口形状が基本的に円形であることから決まる部分もあ
るが、第1レンズアレイ109が矩形レンズの集合体で
あること、支持機構の都合等により略正方形を形成して
いる。(これが円形でも問題ない。基本的にはシステム
光軸112に対して対称形に近く形成されるのが望まし
い) 第2レンズアレイ110から出射された光は光路分割光
学系102に入射する。ここに入射した光は長方形形状
の分割反射ミラー113、114によって2つの光路に
分割される。ここで分割されることで見かけの発光面は
前記第2レンズアレイ110の出射面形状を2分割した
長方形とする事が出来る。分割反射ミラー113で反射
された光は折り返しミラー115を経て青反射ダイクロ
イックミラー116に入射することで青の光はこれを透
過し、赤、緑の光は反射せしめられる。
The axes of the small lenses are set so that the principal rays of the light beams emitted from the small lenses are parallel. Second lens array 1 formed by these lenses
FIG. 2 shows the exit surface shape of No. 10. Although there are some portions determined by the fact that the opening shape of the reflector 107 is basically circular, the first lens array 109 is formed into a substantially square shape due to a set of rectangular lenses, a support mechanism, and the like. (There is no problem even if this is a circle. Basically, it is desirable to be formed nearly symmetrical with respect to the system optical axis 112.) Light emitted from the second lens array 110 enters the optical path splitting optical system 102. The light incident here is split into two optical paths by rectangular split reflecting mirrors 113 and 114. By dividing at this point, the apparent light emitting surface can be a rectangular shape obtained by dividing the exit surface shape of the second lens array 110 into two. The light reflected by the split reflection mirror 113 enters the blue reflection dichroic mirror 116 via the return mirror 115, whereby blue light is transmitted therethrough, and red and green light are reflected.

【0042】反射された光のうち緑成分の光は緑反射ダ
イクロイックミラー117で反射され、赤の光はここを
透過した後、反射ミラー118で反射される。一方分割
反射ミラー114で反射された光は折り返しミラー11
9を経て青反射ダイクロイックミラー120に入射する
ことで青の光はこれを透過し、赤、緑の光は反射せしめ
られる。反射された光のうち緑成分の光は緑反射ダイク
ロイックミラー121で反射され、赤の光はここを透過
した後、反射ミラー122で反射される。
Of the reflected light, the green component light is reflected by the green reflecting dichroic mirror 117, and the red light is transmitted therethrough and then reflected by the reflecting mirror 118. On the other hand, the light reflected by the split reflecting mirror 114 is reflected by the turning mirror 11.
When the light enters the blue reflecting dichroic mirror 120 through 9, the blue light is transmitted therethrough, and the red and green lights are reflected. Of the reflected light, the light of the green component is reflected by the green reflecting dichroic mirror 121, and the red light is transmitted therethrough and then reflected by the reflecting mirror 122.

【0043】このようにして光路分割光学系のミラーを
透過あるいは反射されてきた各色光はフレネル集光レン
ズ123により各色光の主光線は液晶パネル111の有
効部中心に集光される。フレネル集光レンズ123から
出射された光は液晶パネル111の有効部中心を通るシ
ステム軸124上のフレネル集光レンズ123部からの
光を平行光にして射出されるよう設定されたコリメータ
ーレンズ125に入射することでテレセントリック光学
系を構成している。
Each color light transmitted or reflected by the mirror of the optical path splitting optical system in this manner is condensed at the center of the effective portion of the liquid crystal panel 111 by the Fresnel condenser lens 123. The light emitted from the Fresnel condenser lens 123 is collimated by a collimator lens 125 set so that the light from the Fresnel condenser lens 123 on the system axis 124 passing through the center of the effective portion of the liquid crystal panel 111 is converted into parallel light. Make up a telecentric optical system.

【0044】コリメーターレンズ125と液晶パネル1
11間には平行平面板126に貼り付けられた入射側偏
光板127が配置されている。これは入射する光のうち
一方向の偏光方向の光だけを透過する。
The collimator lens 125 and the liquid crystal panel 1
An incident side polarizing plate 127 attached to the parallel flat plate 126 is disposed between the two. This transmits only light in one direction of polarization of incident light.

【0045】図3は液晶パネル111の有効部(有効表
示領域)であり、3原色に対応した入力信号にそれぞれ
対応するカラー画素128を2次元状に配列した空間光
変調素子の画素構造に相当する。カラー画素128の1
単位は青の画素領域と緑の画素領域と赤の画素領域とか
らなり、129Bは青の画素開口を129Gは緑の画素
開口を129Rは赤の画素開口をそれぞれ表す。同様に
隣接するカラー画素130も同様に131Bは青の画素
開口を131Gは緑の画素開口を131Rは赤の画素開
口をそれぞれ表す。
FIG. 3 shows an effective portion (effective display area) of the liquid crystal panel 111, which corresponds to a pixel structure of a spatial light modulator in which color pixels 128 corresponding to input signals corresponding to three primary colors are two-dimensionally arranged. I do. One of the color pixels 128
The unit is composed of a blue pixel region, a green pixel region, and a red pixel region. 129B represents a blue pixel opening, 129G represents a green pixel opening, and 129R represents a red pixel opening. Similarly, for the adjacent color pixels 130, 131B represents a blue pixel opening, 131G represents a green pixel opening, and 131R represents a red pixel opening.

【0046】有効部(有効表示領域)の画素開口129
B、129G、129R、131B、131G、131
R以外の領域はブラックマトリックスと呼ばれる領域で
あり、薄膜トランジスタや信号用の配線に光が当たらな
いように遮光層が形成されている。図3は構成を明示す
るために一つの画素単位を拡大したもので、実際の画素
の大きさや個数を反映したものではない。また、破線は
カラー画素128の1単位を明確にするために便宜上附
記する仮想線であり、B、G、Rの記号は各開口の対応
する色を示すために附記する。青の画素とは青の光学像
に対応した映像信号が選択的に供給される画素で有り、
開口部に青色フィルターを備える必要はない。緑、赤に
ついても同じことが言える。
Pixel aperture 129 of effective portion (effective display area)
B, 129G, 129R, 131B, 131G, 131
The region other than R is a region called a black matrix, and a light-blocking layer is formed so that light does not hit the thin film transistor and the signal wiring. FIG. 3 is an enlarged view of one pixel unit for clarifying the configuration, and does not reflect the actual size and number of pixels. A broken line is a virtual line added for convenience to clarify one unit of the color pixel 128, and symbols B, G, and R are added to indicate a color corresponding to each opening. A blue pixel is a pixel to which a video signal corresponding to a blue optical image is selectively supplied,
It is not necessary to provide a blue filter in the opening. The same is true for green and red.

【0047】図4は液晶パネル111をシステム軸に沿
った方向で見た断面を示す図である。入射側にはマイク
ロレンズアレイ132を備え、これを形成する各マイク
ロレンズの出射側焦点はおよそ前述の画素開口面近傍に
あるよう構成されている。すなわちフレネル集光レンズ
123から出射されコリメーターレンズ125を経て液
晶パネル111に入射した光は画素開口近傍に集光され
る。
FIG. 4 is a view showing a cross section of the liquid crystal panel 111 as viewed in a direction along the system axis. The microlens array 132 is provided on the incident side, and the focal point on the exit side of each microlens forming the microlens array 132 is configured to be approximately in the vicinity of the above-described pixel aperture surface. That is, light emitted from the Fresnel condenser lens 123 and incident on the liquid crystal panel 111 via the collimator lens 125 is collected near the pixel aperture.

【0048】このようにして液晶パネル111の画素開
口129B、129G、129R、131B、131
G、131Rに入射した光は外部信号に応じてその偏光
方向が各画素毎に変化せしめられ、液晶パネル111の
出射面に設けられた入射側偏光板127と透過軸を直交
する方向に設定された出射側偏光板133に入射するこ
とで透過率を各画素毎に変調し、画像表示を行う。
As described above, the pixel openings 129B, 129G, 129R, 131B, 131 of the liquid crystal panel 111 are provided.
The polarization direction of the light incident on G, 131R is changed for each pixel in accordance with an external signal, and the transmission axis is set to a direction orthogonal to the incident side polarizing plate 127 provided on the emission surface of the liquid crystal panel 111. The light is incident on the exit-side polarizing plate 133 to modulate the transmittance for each pixel, and an image is displayed.

【0049】出射側偏光板133を透過した光は投写レ
ンズ105に入射する。これにより前記液晶パネル11
1上に形成された画像は図にはないスクリーン134上
に拡大投写され、大画面映像を実現する。
The light transmitted through the exit-side polarizing plate 133 enters the projection lens 105. Thereby, the liquid crystal panel 11
1 is enlarged and projected on a screen 134 (not shown) to realize a large-screen image.

【0050】ただし上記構成によればマイクロレンズア
レイ132、コリメーターレンズ125、フレネル集光
レンズ123は第2レンズアレイ110の出射面と液晶
パネル111の画素開口面を共役の関係とする。そこで
第2レンズアレイ110の出射面を光路分割光学系、色
分解光学系を介した見かけの大きさと配列を画素開口1
29B、129G、129R、131B、131G、1
31Rに相似形状とし、その間の光学系の倍率を最適に
定めれば、分割反射ミラー113を介した見かけの青の
発光面から出射される青の光は青の画素開口129B
に、見かけの緑の発光面から出射される緑の光は緑の画
素開口129Gに、見かけの赤の発光面から出射される
赤の光は赤の画素開口129Rに、また分割反射ミラー
114を介した見かけの青の発光面から出射される青の
光は青の画素開口131Bに、見かけの緑の発光面から
出射される緑の光は緑の画素開口131Gに、見かけの
赤の発光面から出射される赤の光は赤の画素開口131
Rにそれぞれ選択的に到達せしめることが出来る。
However, according to the above configuration, the microlens array 132, the collimator lens 125, and the Fresnel condenser lens 123 have a conjugate relationship between the emission surface of the second lens array 110 and the pixel aperture surface of the liquid crystal panel 111. Therefore, the apparent size and arrangement of the light exit surface of the second lens array 110 via the optical path splitting optical system and the color separation optical system are determined by the pixel aperture 1
29B, 129G, 129R, 131B, 131G, 1
31R, the magnification of the optical system between them is optimally determined, and the blue light emitted from the apparent blue light-emitting surface via the divisional reflection mirror 113 is reflected by the blue pixel aperture 129B.
The green light emitted from the apparent green light emitting surface is directed to the green pixel opening 129G, the red light emitted from the apparent red light emitting surface is directed to the red pixel opening 129R, and the split reflection mirror 114 The blue light emitted from the apparent blue light emitting surface passes through the blue pixel opening 131B, the green light emitted from the apparent green light emitting surface passes through the green pixel opening 131G, and the apparent red light emitting surface. The red light emitted from the red pixel aperture 131
R can be selectively reached.

【0051】このように構成することで光源部発光面に
相当する第2レンズアレイ110の有効部形状を円形あ
るいは正方形に近いものとしても画素開口上に形成する
光源像(第2レンズアレイ110の像)の形を画素開口
形状と略相似形とすることが出来ることから、光利用効
率を向上せしめることが出来る。
With this configuration, even if the effective portion of the second lens array 110 corresponding to the light source unit light emitting surface has a shape close to a circle or a square, the light source image formed on the pixel aperture (the second lens array 110 Since the shape of the image can be made substantially similar to the shape of the pixel aperture, the light use efficiency can be improved.

【0052】ここでマイクロレンズアレイ132を構成
する各マイクロレンズは1つのカラー画素毎に配置され
ていることから常に一つの画素に2つのマイクロレンズ
からの光が入射する。このようにすることで光源が持つ
明るさの不均一性やフリッカーが生じても投写画像に影
響が出にくく構成する事が出来る。ただし図5にあるよ
うにマイクロレンズアレイ132を構成する各マイクロ
レンズは2つのカラー画素毎に1つ配置されていても所
望の照明効率は得ることが出来る。
Here, since the micro lenses constituting the micro lens array 132 are arranged for each color pixel, light from the two micro lenses always enters one pixel. In this way, even if the light source has non-uniform brightness or flicker, the projected image is hardly affected. However, a desired illumination efficiency can be obtained even if one micro lens constituting the micro lens array 132 is arranged for every two color pixels as shown in FIG.

【0053】このときはマイクロレンズが前記のように
1つのカラー画素毎に配置されている場合よりもマイク
ロレンズを大きく構成できることからマイクロレンズ間
のエッジ部分のダレ等マイクロレンズの出来による性能
への影響を抑えることが出来る。
In this case, since the microlenses can be made larger than in the case where the microlenses are arranged for each color pixel as described above, the performance due to the formation of the microlenses such as sagging of the edge portion between the microlenses is reduced. The influence can be suppressed.

【0054】更に厳密には各色により第2レンズアレイ
110から液晶パネル111までの距離が異なることか
ら各画素開口に到達する各発光面の像の大きさが異な
る。この倍率の差が大きい場合には第2レンズアレイ1
10から液晶パネル111までの距離の最も近い光路を
ホワイトバランスを取る際に不足しがちな色(本実施の
形態では青)の光路とする事が望ましいことは言うまで
もない。
More precisely, since the distance from the second lens array 110 to the liquid crystal panel 111 varies depending on each color, the size of the image on each light emitting surface reaching each pixel aperture varies. If the difference in magnification is large, the second lens array 1
Needless to say, it is desirable to set the optical path closest to the distance from the liquid crystal panel 111 to the liquid crystal panel 111 to an optical path of a color (blue in the present embodiment), which tends to be insufficient when white balance is taken.

【0055】このように本実施の形態によれば光源部出
射面である発光面が円、あるいは正方形に近い矩形形状
であっても光路分割を行うことで発光面形状を液晶パネ
ル画素開口部形状に略相似形の長方形に見かけの発光面
を形成することが出来るので、前記ブラックマトリック
スでのけられを抑え、効率よく光源からの光を利用する
ことが出来る。
As described above, according to the present embodiment, even if the light emitting surface, which is the light emitting surface of the light source unit, has a rectangular shape close to a circle or a square, the light emitting surface is divided into the shape of the liquid crystal panel pixel opening by dividing the optical path. Since the apparent light-emitting surface can be formed in a substantially similar rectangular shape to the above, light from the light source can be efficiently used by suppressing shading in the black matrix.

【0056】図1では光路分割光学系102、色分解光
学系103が明確に分かれた構成を取っていたが図6の
ように光路分割光学系102と色分解光学系103が部
分的に融合された構成でも同様な効果を得ることが出来
る。またこのほかにも色分解光学系等についてはダイク
ロイックミラーを直交させて配置して構成する等様々な
応用が可能である。
In FIG. 1, the optical path splitting optical system 102 and the color separating optical system 103 are clearly separated. However, as shown in FIG. 6, the optical path splitting optical system 102 and the color separating optical system 103 are partially fused. A similar effect can be obtained even with a different configuration. Various applications are also possible for the color separation optical system and the like, such as a configuration in which dichroic mirrors are arranged orthogonally.

【0057】(実施の形態2)図7は実施の形態2の概
略構成図である。本例の投写型画像表示装置200はシ
ステム光軸に沿って光源部101、色分解光学系20
1、ライトバルブ手段である液晶パネルユニット20
2、投写レンズ105からなる。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a schematic configuration diagram of Embodiment 2. The projection type image display device 200 of this example includes a light source 101 and a color separation optical system 20 along the system optical axis.
1. Liquid crystal panel unit 20 as light valve means
2. It comprises a projection lens 105.

【0058】光源部101の光源106から生じた白色
光は放物、あるいは楕円の形状の反射面をもつリフレク
ター107によりその開口側に射出される。この光はイ
ンテグレーター光学系108の第1レンズアレイ109
に入射し、第1レンズアレイ109上の矩形レンズによ
り第2レンズアレイ110上に集光される。この集光位
置には第1レンズアレイ109上の矩形レンズ像をおよ
そ液晶パネル203までの距離の位置に液晶パネル20
3の有効部形状に近い大きさで投影できるよう設計され
た小型レンズが配置されている。
The white light generated from the light source 106 of the light source unit 101 is emitted to the opening side by a reflector 107 having a parabolic or elliptical reflecting surface. This light is transmitted to the first lens array 109 of the integrator optical system 108.
And is condensed on the second lens array 110 by the rectangular lens on the first lens array 109. At this condensing position, the rectangular lens image on the first lens array 109 is placed approximately at a distance from the liquid crystal panel 203 to the liquid crystal panel 20.
A small lens designed to project a size close to the shape of the effective portion of No. 3 is arranged.

【0059】またこの各小型レンズから射出される光束
の主光線は平行になるよう小型レンズ軸は設定されてい
る。これらレンズにより形成される第2レンズアレイ1
10の出射面形状を図2に示す。リフレクター107の
開口形状が基本的に円形であることから決まる部分もあ
るが、第1レンズアレイ109が矩形レンズの集合体で
あること、支持機構の都合等により略正方形を形成して
いる。(これが円形でも問題ない。基本的にはシステム
光軸112に対して対称形に近く形成されるのが望まし
い) 第2レンズアレイ110から出射された光は色分解光学
系201に入射する。ここに入射した光は青反射ダイク
ロイックミラー204に入射することで青の光はこれを
透過し、赤、緑の光は反射せしめられる。反射された光
のうち緑成分の光は緑反射ダイクロイックミラー205
で反射され、赤の光はここを透過した後、反射ミラー2
06で反射される。
The axes of the small lenses are set so that the principal rays of the light beams emitted from the small lenses are parallel. Second lens array 1 formed by these lenses
FIG. 2 shows the exit surface shape of No. 10. Although there are some portions determined by the fact that the opening shape of the reflector 107 is basically circular, the first lens array 109 is formed into a substantially square shape due to a set of rectangular lenses, a support mechanism, and the like. (There is no problem if this is a circle. Basically, it is desirable to be formed symmetrically with respect to the system optical axis 112.) Light emitted from the second lens array 110 enters the color separation optical system 201. The light incident here enters the blue reflection dichroic mirror 204, so that blue light is transmitted therethrough and red and green light are reflected. The green component light of the reflected light is a green reflection dichroic mirror 205.
And the red light is transmitted through here,
06.

【0060】このようにして色分解光学系で分割された
各色光はフレネル集光レンズ207により各色光の主光
線は液晶パネル203の有効部中心に集光される。フレ
ネル集光レンズ207から出射された光は液晶パネル2
03の有効部中心を通るシステム軸208上のフレネル
集光レンズ207部からの光を平行光にして射出される
よう設定されたコリメーターレンズ209に入射するこ
とでテレセントリック光学系を構成している。
As described above, each color light split by the color separation optical system is focused by the Fresnel condenser lens 207 at the center of the effective portion of the liquid crystal panel 203. The light emitted from the Fresnel condenser lens 207 is applied to the liquid crystal panel 2
The telecentric optical system is configured by making the light from the Fresnel condenser lens 207 on the system axis 208 passing through the center of the effective portion 03 incident on the collimator lens 209 set to be emitted as parallel light. .

【0061】コリメーターレンズ209と液晶パネル2
03間には平行平面板126に貼り付けられた入射側偏
光板127が配置されている。これは入射する光のうち
一方向の偏光方向の光だけを透過する。
The collimator lens 209 and the liquid crystal panel 2
An incidence-side polarizing plate 127 attached to the parallel plane plate 126 is disposed between the reference numerals 03. This transmits only light in one direction of polarization of incident light.

【0062】図8は液晶パネル203の有効部(有効表
示領域)であり、3原色に対応した入力信号にそれぞれ
対応するカラー画素210を2次元状に配列した空間光
変調素子の画素構造に相当する。カラー画素210の1
単位は青の画素領域と緑の画素領域と赤の画素領域とか
らなり、211Bは青の画素開口を211Gは緑の画素
開口を211Rは赤の画素開口をそれぞれ表す。有効部
(有効表示領域)の画素開口211B、211G、21
1R以外の領域はブラックマトリックスと呼ばれる領域
であり、薄膜トランジスタや信号用の配線に光が当たら
ないように遮光層が形成されている。図8は構成を明示
するために一つの画素単位を拡大したもので、実際の画
素の大きさや個数を反映したものではない。
FIG. 8 shows an effective portion (effective display area) of the liquid crystal panel 203, which corresponds to a pixel structure of a spatial light modulator in which color pixels 210 corresponding to input signals corresponding to three primary colors are two-dimensionally arranged. I do. One of the color pixels 210
The unit is composed of a blue pixel region, a green pixel region, and a red pixel region. 211B represents a blue pixel opening, 211G represents a green pixel opening, and 211R represents a red pixel opening. Pixel openings 211B, 211G, 21 of the effective part (effective display area)
The region other than 1R is a region called a black matrix, and a light-shielding layer is formed so that light does not hit the thin film transistor and the signal wiring. FIG. 8 is an enlarged view of one pixel unit for clarifying the configuration, and does not reflect the actual size or number of pixels.

【0063】また、破線はカラー画素210の1単位を
明確にするために便宜上附記する仮想線であり、B、
G、Rの記号は各開口の対応する色を示すために附記す
る。青の画素とは青の光学像に対応した映像信号が選択
的に供給される画素で有り、開口部に青色フィルターを
備える必要はない。緑、赤についても同じことが言え
る。
A broken line is a virtual line added for convenience in order to clarify one unit of the color pixel 210.
The G and R symbols are appended to indicate the corresponding color of each aperture. A blue pixel is a pixel to which a video signal corresponding to a blue optical image is selectively supplied, and it is not necessary to provide a blue filter in the opening. The same is true for green and red.

【0064】図9は液晶パネル203をシステム軸に沿
った方向で見た断面を示す図である。入射側にはマイク
ロレンズアレイ212を備え、これを形成する各マイク
ロレンズの出射側焦点はおよそ前述の画素開口面近傍に
あるよう構成されている。すなわちフレネル集光レンズ
207から出射されコリメーターレンズ209を経て液
晶パネル202に入射した光は画素開口近傍に集光され
る。
FIG. 9 is a diagram showing a cross section of the liquid crystal panel 203 viewed in a direction along the system axis. The microlens array 212 is provided on the incident side, and the outgoing focal point of each microlens forming the microlens array 212 is configured to be approximately in the vicinity of the above-described pixel aperture surface. That is, light emitted from the Fresnel condenser lens 207 and incident on the liquid crystal panel 202 via the collimator lens 209 is collected near the pixel aperture.

【0065】このようにして液晶パネル203の画素開
口211B、211G、211Rに入射した光は外部信
号に応じてその偏光方向が各画素毎に変化せしめられ、
液晶パネル203の出射面に設けられた入射側偏光板1
27と透過軸を直交する方向に設定された出射側偏光板
133に入射することで透過率を各画素毎に変調し、画
像表示を行う。
As described above, the polarization direction of the light incident on the pixel openings 211B, 211G, 211R of the liquid crystal panel 203 is changed for each pixel according to an external signal.
Incident side polarizing plate 1 provided on the exit surface of liquid crystal panel 203
The light is incident on the exit-side polarizing plate 133 whose transmission axis is set to be orthogonal to the transmission axis 27, whereby the transmittance is modulated for each pixel, and an image is displayed.

【0066】出射側偏光板133を透過した光は投写レ
ンズ105に入射する。これにより前記液晶パネル20
2上に形成された画像は図にはないスクリーン134上
に拡大投写され、大画面映像を実現する。
The light transmitted through the exit-side polarizing plate 133 enters the projection lens 105. This allows the liquid crystal panel 20
The image formed on 2 is enlarged and projected on a screen 134 (not shown) to realize a large-screen image.

【0067】ここでマイクロレンズアレイ212を構成
する各マイクロレンズは図8にあるように1つのカラー
画素に対し画素開口形状の長手方向で分割された2つが
配置されており、このマイクロレンズはマイクロレンズ
開口部に対し曲率中心が画素開口中心側にシフトした構
成になっており、2つのマイクロレンズは画素開口中心
に対し対称に配置されている。
As shown in FIG. 8, two micro lenses constituting the micro lens array 212 are arranged for one color pixel in the longitudinal direction of the pixel aperture shape. The center of curvature is shifted toward the center of the pixel opening with respect to the lens opening, and the two micro lenses are arranged symmetrically with respect to the center of the pixel opening.

【0068】従って上記構成によればマイクロレンズア
レイ212、コリメーターレンズ209、フレネル集光
レンズ207は第2レンズアレイ110の出射面と液晶
パネル203の画素開口面を共役の関係とする。そこで
第2レンズアレイ110の出射面を色分解光学系を介し
た見かけの大きさと配列を画素開口211B、211
G、211Rの長手方向寸法を2分割した形状と相似形
状とし、その間の光学系の倍率を最適に定めれば、見か
けの青の発光面から出射される青の光は青の画素開口2
11Bに、見かけの緑の発光面から出射される緑の光は
緑の画素開口211Gに、見かけの赤の発光面から出射
される赤の光は赤の画素開口211Rにそれぞれ選択的
に透過せしめることが出来る。
Therefore, according to the above configuration, the exit surface of the second lens array 110 and the pixel aperture surface of the liquid crystal panel 203 have a conjugate relationship with the micro lens array 212, the collimator lens 209, and the Fresnel condenser lens 207. The apparent size and arrangement of the light exit surface of the second lens array 110 via the color separation optical system are determined by the pixel openings 211B and 211B.
If the longitudinal dimension of G and 211R is made to be similar to the shape obtained by dividing the longitudinal direction into two, and the magnification of the optical system therebetween is optimally determined, the blue light emitted from the apparent blue light emitting surface becomes blue pixel aperture 2
11B, the green light emitted from the apparent green light emitting surface is selectively transmitted to the green pixel opening 211G, and the red light emitted from the apparent red light emitting surface is selectively transmitted to the red pixel opening 211R. I can do it.

【0069】ここで厳密には各色により第2レンズアレ
イ110から液晶パネル203までの距離が異なること
から各画素開口に到達する各発光面の像の大きさが異な
る。この倍率の差が大きい場合には第2レンズアレイ1
10から液晶パネル203までの距離の最も近い光路を
ホワイトバランスを取る際に不足しがちな色(本実施の
形態では青)の光路とする事が望ましいことは言うまで
もない。
Strictly speaking, since the distance from the second lens array 110 to the liquid crystal panel 203 differs for each color, the size of the image on each light emitting surface reaching each pixel aperture differs. If the difference in magnification is large, the second lens array 1
Needless to say, it is desirable to set the optical path closest to the distance from 10 to the liquid crystal panel 203 to an optical path of a color (blue in the present embodiment), which tends to be insufficient when white balance is taken.

【0070】このように本実施の形態によれば光源部出
射面である発光面が円、あるいは正方形に近い矩形形状
であっても長方形である液晶パネル画素開口部形状の長
手方向寸法を2分割した形状に略相似形の見かけの発光
面を形成すれば良いことから、たとえば画素開口部形状
の縦横比が2対1の場合は見かけの発光面である第2レ
ンズアレイ110の有効部形状は正方形で良いと言える
ので、前記ブラックマトリックスでのけられを抑え、効
率よく光源からの光を利用することが出来る。
As described above, according to the present embodiment, even if the light emitting surface, which is the light emitting surface of the light source unit, has a rectangular shape close to a circle or a square, the longitudinal dimension of the rectangular liquid crystal panel pixel opening shape is divided into two. Since an apparent light emitting surface having a substantially similar shape to the above shape may be formed, for example, when the aspect ratio of the pixel opening shape is 2: 1, the effective part shape of the second lens array 110 that is the apparent light emitting surface is Since it can be said that a square shape is sufficient, it is possible to suppress the shading in the black matrix and efficiently use the light from the light source.

【0071】図7での構成はダイクロイックミラーを平
行に配置して色分解光学系を構成したがダイクロイック
ミラーを直交させて配置して構成する等様々な応用が可
能であることは言うまでもない。また画素開口に対する
マイクロレンズは前記説明では2つを対応させたが、必
要であれば同じ考え方でこれ以上多い数のマイクロレン
ズがこれにあたっても良い。
In the configuration shown in FIG. 7, the color separation optical system is configured by arranging the dichroic mirrors in parallel, but it goes without saying that various applications are possible, such as by arranging the dichroic mirrors orthogonally. In the above description, two microlenses are used for the pixel aperture. However, if necessary, a larger number of microlenses may be used based on the same concept.

【0072】(実施の形態3)実施の形態3の概略構成
は図10をもって以下説明する。本例の投写型画像表示
装置300はシステム光軸に沿って光源部101、光路
分割光学系102、色分解光学系103、ライトバルブ
手段である液晶パネルユニット301、投写レンズ10
5からなる。
(Third Embodiment) A schematic configuration of a third embodiment will be described below with reference to FIG. The projection type image display apparatus 300 of this example includes a light source unit 101, an optical path splitting optical system 102, a color separation optical system 103, a liquid crystal panel unit 301 as light valve means, and a projection lens 10 along the system optical axis.
Consists of five.

【0073】光源部101の光源106から生じた白色
光は放物、あるいは楕円の形状の反射面をもつリフレク
ター107によりその開口側に射出される。この光はイ
ンテグレーター光学系108の第1レンズアレイ109
に入射し、第1レンズアレイ109上の矩形レンズによ
り第2レンズアレイ110上に集光される。この集光位
置には第1レンズアレイ109上の矩形レンズ像をおよ
そ液晶パネル302までに距離の位置に液晶パネル30
2の有効部形状に近い大きさで投影できるよう設計され
た小型レンズが配置されている。
The white light generated from the light source 106 of the light source 101 is emitted to the opening side by a reflector 107 having a parabolic or elliptical reflecting surface. This light is transmitted to the first lens array 109 of the integrator optical system 108.
And is condensed on the second lens array 110 by the rectangular lens on the first lens array 109. At this light condensing position, the rectangular lens image on the first lens array 109 is positioned approximately a distance from the liquid crystal panel 302 to the liquid crystal panel 30.
A small lens designed to be able to project with a size close to the shape of the effective portion 2 is arranged.

【0074】またこの各小型レンズから射出される光束
の主光線は平行になるよう小型レンズ軸は設定されてい
る。これらレンズにより形成される第2レンズアレイ1
10の出射面形状を図2に示す。リフレクター107の
開口形状が基本的に円形であることから決まる部分もあ
るが、第1レンズアレイ109が矩形レンズの集合体で
あること、支持機構の都合等により略正方形を形成して
いる。(これが円形でも問題ない。基本的にはシステム
光軸112に対して対称形に近く形成されるのが望まし
い) 第2レンズアレイ110から出射された光は光路分割光
学系102に入射する。ここに入射した光は長方形形状
の分割反射ミラー113、114によって2つの光路に
分割される。ここで分割されることで見かけの発光面は
前記第2レンズアレイ110の出射面形状を2分割した
長方形とする事が出来る。分割反射ミラー113で反射
された光は折り返しミラー115を経て青反射ダイクロ
イックミラー116に入射することで青の光はこれを透
過し、赤、緑の光は反射せしめられる。反射された光の
うち緑成分の光は緑反射ダイクロイックミラー117で
反射され、赤の光はここを透過した後、反射ミラー11
8で反射される。
The axes of the small lenses are set so that the principal rays of the light beams emitted from the small lenses are parallel. Second lens array 1 formed by these lenses
FIG. 2 shows the exit surface shape of No. 10. Although there are some portions determined by the fact that the opening shape of the reflector 107 is basically circular, the first lens array 109 is formed into a substantially square shape due to a set of rectangular lenses, a support mechanism, and the like. (There is no problem even if this is a circle. Basically, it is desirable to be formed nearly symmetrical with respect to the system optical axis 112.) Light emitted from the second lens array 110 enters the optical path splitting optical system 102. The light incident here is split into two optical paths by rectangular split reflecting mirrors 113 and 114. By dividing at this point, the apparent light emitting surface can be a rectangular shape obtained by dividing the exit surface shape of the second lens array 110 into two. The light reflected by the split reflection mirror 113 enters the blue reflection dichroic mirror 116 via the return mirror 115, whereby blue light is transmitted therethrough, and red and green light are reflected. Of the reflected light, the green component light is reflected by the green reflecting dichroic mirror 117, and the red light is transmitted through the green reflecting dichroic mirror 117.
8 is reflected.

【0075】一方分割反射ミラー114で反射された光
は折り返しミラー119を経て青反射ダイクロイックミ
ラー120に入射することで青の光はこれを透過し、
赤、緑の光は反射せしめられる。反射された光のうち緑
成分の光は緑反射ダイクロイックミラー121で反射さ
れ、赤の光はここを透過した後、反射ミラー122で反
射される。
On the other hand, the light reflected by the split reflecting mirror 114 is incident on the blue reflecting dichroic mirror 120 via the return mirror 119, whereby the blue light is transmitted therethrough.
Red and green light are reflected. Of the reflected light, the light of the green component is reflected by the green reflecting dichroic mirror 121, and the red light is transmitted therethrough and then reflected by the reflecting mirror 122.

【0076】このようにして光路分割光学系のミラーを
透過あるいは反射されてきた各色光はフレネル集光レン
ズ123により各色光の主光線は液晶パネル301の有
効部中心に集光される。フレネル集光レンズ123から
出射された光は液晶パネル302の有効部中心を通るシ
ステム軸303上のフレネル集光レンズ304部からの
光を平行光にして射出されるよう設定されたコリメータ
ーレンズ305に入射することでテレセントリック光学
系を構成している。
As described above, each color light transmitted or reflected by the mirror of the optical path splitting optical system is focused on the center of the effective portion of the liquid crystal panel 301 by the Fresnel condenser lens 123. Light emitted from the Fresnel condenser lens 123 is collimated by a collimator lens 305 set so that light from the Fresnel condenser lens 304 on the system axis 303 passing through the center of the effective portion of the liquid crystal panel 302 is converted into parallel light. Make up a telecentric optical system.

【0077】コリメーターレンズ305と液晶パネル3
02間には平行平面板126に貼り付けられた入射側偏
光板127が配置されている。これは入射する光のうち
一方向の偏光方向の光だけを透過する。
The collimator lens 305 and the liquid crystal panel 3
An incidence side polarizing plate 127 affixed to the parallel plane plate 126 is disposed between the two. This transmits only light in one direction of polarization of incident light.

【0078】液晶パネル302の有効部(有効表示領
域)は図11をもって以下説明する。有効部(有効表示
領域)は3原色に対応した入力信号にそれぞれ対応する
カラー画素306を2次元状に配列した空間光変調素子
の画素構造に相当する。カラー画素306の1単位は青
の画素領域と緑の画素領域と赤の画素領域とからなり、
307Bは青の画素開口を、307Gは緑の画素開口
を、307Rは赤の画素開口をそれぞれ表す。
The effective part (effective display area) of the liquid crystal panel 302 will be described below with reference to FIG. The effective portion (effective display area) corresponds to a pixel structure of a spatial light modulator in which color pixels 306 corresponding to input signals corresponding to three primary colors are two-dimensionally arranged. One unit of the color pixel 306 is composed of a blue pixel region, a green pixel region, and a red pixel region.
307B represents a blue pixel opening, 307G represents a green pixel opening, and 307R represents a red pixel opening.

【0079】同様に隣接するカラー画素308も同様に
309Bは青の画素開口を309Gは緑の画素開口を3
09Rは赤の画素開口をそれぞれ表す。有効部(有効表
示領域)の画素開口307B、307G、307R、3
09B、309G、309R以外の領域はブラックマト
リックスと呼ばれる領域であり、薄膜トランジスタや信
号用の配線に光が当たらないように遮光層が形成されて
いる。
Similarly, the adjacent color pixel 308 has a blue pixel opening 309B and a green pixel opening 309G.
09R represents a red pixel aperture, respectively. Pixel openings 307B, 307G, 307R, and 3 of the effective portion (effective display area)
Areas other than the areas 09B, 309G, and 309R are areas called a black matrix, and a light-blocking layer is formed so that light does not hit a thin film transistor or a signal wiring.

【0080】図10は構成を明示するために一つの画素
単位を拡大したもので、実際の画素の大きさや個数を反
映したものではない。また、破線はカラー画素306,
308の1単位を明確にするために便宜上附記する仮想
線であり、B、G、Rの記号は各開口の対応する色を示
すために附記する。青の画素とは青の光学像に対応した
映像信号が選択的に供給される画素で有り、開口部に青
色フィルターを備える必要はない。緑、赤についても同
じことが言える。
FIG. 10 is an enlarged view of one pixel unit for clarifying the configuration, and does not reflect the actual size and number of pixels. In addition, broken lines indicate color pixels 306,
308 is an imaginary line added for convenience to clarify one unit, and symbols B, G, and R are added to indicate the corresponding color of each opening. A blue pixel is a pixel to which a video signal corresponding to a blue optical image is selectively supplied, and it is not necessary to provide a blue filter in the opening. The same is true for green and red.

【0081】液晶パネル302をシステム軸に沿った方
向で見た断面は図4をもって説明する。入射側にはマイ
クロレンズアレイ310を備え、これを形成する各マイ
クロレンズの出射側焦点はおよそ前述の画素開口面近傍
にあるよう構成されている。すなわちフレネル集光レン
ズ304から出射されコリメーターレンズ305を経て
液晶パネル302に入射した光は画素開口近傍に集光さ
れる。
A cross section of the liquid crystal panel 302 viewed in a direction along the system axis will be described with reference to FIG. The microlens array 310 is provided on the incident side, and the focal point on the exit side of each microlens forming the microlens array 310 is configured to be approximately in the vicinity of the above-described pixel aperture surface. That is, light emitted from the Fresnel condenser lens 304 and incident on the liquid crystal panel 302 via the collimator lens 305 is collected near the pixel aperture.

【0082】このようにして液晶パネル302の画素開
口307B、307G、307R、309B、309
G、309Rに入射した光は外部信号に応じてその偏光
方向が各画素毎に変化せしめられ、液晶パネル302の
出射面に設けられた入射側偏光板127と透過軸を直交
する方向に設定された出射側偏光板133に入射するこ
とで透過率を各画素毎に変調し、画像表示を行う。
As described above, the pixel openings 307B, 307G, 307R, 309B, 309 of the liquid crystal panel 302 are provided.
The polarization direction of the light incident on G, 309R is changed for each pixel in response to an external signal, and the transmission axis is set to a direction orthogonal to the incident side polarizing plate 127 provided on the exit surface of the liquid crystal panel 302. The light is incident on the exit-side polarizing plate 133 to modulate the transmittance for each pixel, and an image is displayed.

【0083】出射側偏光板133を透過した光は投写レ
ンズ105に入射する。これにより前記液晶パネル30
2上に形成された画像は図にはないスクリーン134上
に拡大投写され、大画面映像を実現する。
The light transmitted through the exit-side polarizing plate 133 enters the projection lens 105. Thereby, the liquid crystal panel 30
The image formed on 2 is enlarged and projected on a screen 134 (not shown) to realize a large-screen image.

【0084】ここでマイクロレンズアレイ310を構成
する各マイクロレンズは図11にあるように1つのカラ
ー画素に対し画素開口形状の長手方向で分割された2つ
が配置されており、このマイクロレンズはマイクロレン
ズ開口部に対し曲率中心が画素開口中心側にシフトした
構成になっており、2つのマイクロレンズは画素開口中
心に対し対称に配置されている。
Here, as shown in FIG. 11, two micro lenses constituting the micro lens array 310 are arranged in a longitudinal direction of a pixel opening shape for one color pixel, and this micro lens is a micro lens. The center of curvature is shifted toward the center of the pixel opening with respect to the lens opening, and the two micro lenses are arranged symmetrically with respect to the center of the pixel opening.

【0085】従って上記構成によればマイクロレンズア
レイ310、コリメーターレンズ305、フレネル集光
レンズ304は第2レンズアレイ110の出射面と液晶
パネル302の画素開口面を共役の関係とする。そこで
第2レンズアレイ110の出射面を色分解光学系を介し
た見かけの大きさと配列を画素開口307B、307
G、307R、309B、309G、309Rの長手方
向寸法を2分割した形状と相似形状とし、その間の光学
系の倍率を最適に定めれば、分割反射ミラー113を介
した見かけの青の発光面から出射される青の光は青の画
素開口307Bに、見かけの緑の発光面から出射される
緑の光は緑の画素開口307Gに、見かけの赤の発光面
から出射される赤の光は赤の画素開口307Rに、また
分割反射ミラー114を介した見かけの青の発光面から
出射される青の光は青の画素開口309Bに、見かけの
緑の発光面から出射される緑の光は緑の画素開口309
Gに、見かけの赤の発光面から出射される赤の光は赤の
画素開口309Rにそれぞれ選択的に到達せしめること
が出来る。
Therefore, according to the above configuration, the microlens array 310, the collimator lens 305, and the Fresnel condenser lens 304 have a conjugate relationship between the emission surface of the second lens array 110 and the pixel aperture surface of the liquid crystal panel 302. Accordingly, the apparent size and arrangement of the exit surface of the second lens array 110 via the color separation optical system are determined by the pixel openings 307B and 307.
If the longitudinal dimension of G, 307R, 309B, 309G, and 309R is made to be similar to the shape obtained by dividing into two, and the magnification of the optical system between them is optimally determined, the apparent blue light emitting surface through the divided reflecting mirror 113 The emitted blue light is emitted to the blue pixel opening 307B, the green light emitted from the apparent green light emitting surface is emitted to the green pixel opening 307G, and the red light emitted from the apparent red light emitting surface is red. The blue light emitted from the apparent blue light-emitting surface through the divided reflection mirror 114 to the pixel opening 307R of the blue light is emitted to the blue pixel opening 309B, and the green light emitted from the apparent green light-emitting surface is green. Pixel aperture 309
G, the red light emitted from the apparent red light emitting surface can selectively reach each of the red pixel openings 309R.

【0086】ここでマイクロレンズアレイ310を構成
する各マイクロレンズは1つのカラー画素毎に配置され
ていることから常に一つの画素に2つのマイクロレンズ
からの光が入射する。このようにすることで光源が持つ
明るさの不均一性やフリッカーが生じても投写画像に影
響が出にくく構成する事が出来る。ただし図12にある
ようにマイクロレンズアレイ310を構成する各マイク
ロレンズは2つのカラー画素毎に1つ配置されていても
所望の照明効率は得ることが出来る。このときはマイク
ロレンズが前記のように1つのカラー画素毎に配置され
ている場合よりもマイクロレンズを大きく構成できるこ
とからマイクロレンズ間のエッジ部分のダレ等マイクロ
レンズの出来による性能への影響を抑えることが出来
る。
Here, since each micro lens constituting the micro lens array 310 is arranged for each color pixel, light from two micro lenses always enters one pixel. In this way, even if the light source has non-uniform brightness or flicker, the projected image is hardly affected. However, a desired illumination efficiency can be obtained even if one micro lens constituting the micro lens array 310 is arranged for every two color pixels as shown in FIG. In this case, since the microlenses can be configured to be larger than in the case where the microlenses are arranged for each color pixel as described above, the effect on the performance due to the formation of the microlenses such as sagging of the edge portion between the microlenses is suppressed. I can do it.

【0087】更に厳密には各色により第2レンズアレイ
110から液晶パネル302までの距離が異なることか
ら各画素開口に到達する各発光面の像の大きさが異な
る。この倍率の差が大きい場合には第2レンズアレイ1
10から液晶パネル302までの距離の最も近い光路を
ホワイトバランスを取る際に不足しがちな色(本実施の
形態では青)の光路とする事が望ましいことは言うまで
もない。
More precisely, since the distance from the second lens array 110 to the liquid crystal panel 302 differs for each color, the size of the image on each light emitting surface reaching each pixel aperture differs. If the difference in magnification is large, the second lens array 1
Needless to say, it is desirable to set the optical path closest to the distance from the liquid crystal panel 302 to the liquid crystal panel 302 to be an optical path of a color (blue in the present embodiment), which tends to be insufficient when white balance is taken.

【0088】このように本実施の形態によれば光源部出
射面である発光面が円、あるいは正方形に近い矩形形状
であっても光路分割を行うことで発光面形状を液晶パネ
ル画素開口部形状に略相似形の長方形に見かけの発光面
を形成することが出来る上に、これを長方形である液晶
パネル画素開口部形状の長手方向寸法を2分割した形状
に略相似形に形成すれば良いことから、たとえば画素開
口部形状の縦横比が4対1の場合は見かけの発光面であ
る第2レンズアレイ110の有効部形状は正方形で良い
と言えるので、前記ブラックマトリックスでのけられを
抑え、効率よく光源からの光を利用することが出来る。
As described above, according to the present embodiment, even if the light emitting surface, which is the light emitting surface of the light source unit, has a rectangular shape close to a circle or a square, the light emitting surface is divided into the shape of the opening of the liquid crystal panel pixel. The apparent light emitting surface can be formed in a substantially similar rectangular shape, and this can be formed in a substantially similar shape by dividing the longitudinal dimension of the rectangular liquid crystal panel pixel opening into two. Therefore, for example, when the aspect ratio of the pixel opening shape is 4: 1, it can be said that the effective portion shape of the second lens array 110, which is the apparent light emitting surface, may be a square. The light from the light source can be used efficiently.

【0089】図1では光路分割光学系102、色分解光
学系103が明確に分かれた構成を取っていたが図6の
ように光路分割光学系102と色分解光学系103が部
分的に融合された構成でも同様な効果を得ることが出来
る。またこのほかにも色分解光学系等についてはダイク
ロイックミラーを直交させて配置して構成する等様々な
応用が可能であることは明らかである。
In FIG. 1, the optical path splitting optical system 102 and the color separating optical system 103 are clearly separated, but as shown in FIG. 6, the optical path splitting optical system 102 and the color separating optical system 103 are partially fused. A similar effect can be obtained even with a different configuration. In addition, it is apparent that various applications are possible for the color separation optical system and the like, such as a configuration in which dichroic mirrors are arranged orthogonally.

【0090】(実施の形態4)図13は実施の形態1の
概略構成図である。本例の投写型画像表示装置400は
システム光軸に沿って光源部101、光路分割光学系4
01、ライトバルブ手段である液晶パネルユニット40
2、投写レンズ105からなる。
(Embodiment 4) FIG. 13 is a schematic configuration diagram of Embodiment 1. The projection type image display device 400 of this example includes a light source unit 101 and an optical path dividing optical system 4 along the system optical axis.
01, liquid crystal panel unit 40 as light valve means
2. It comprises a projection lens 105.

【0091】光源部101の光源106から生じた白色
光は放物、あるいは楕円の形状の反射面をもつリフレク
ター107によりその開口側に射出される。この光はイ
ンテグレーター光学系108の第1レンズアレイ109
に入射し、第1レンズアレイ109上の矩形レンズによ
り第2レンズアレイ110上に集光される。この集光位
置には第1レンズアレイ109上の矩形レンズ像をおよ
そ液晶パネル403までに距離の位置に液晶パネル40
3の有効部形状に近い大きさで投影できるよう設計され
た小型レンズが配置されている。
The white light generated from the light source 106 of the light source 101 is emitted to the opening side by a reflector 107 having a parabolic or elliptical reflecting surface. This light is transmitted to the first lens array 109 of the integrator optical system 108.
And is condensed on the second lens array 110 by the rectangular lens on the first lens array 109. At this condensing position, the rectangular lens image on the first lens array 109 is placed approximately at a distance from the liquid crystal panel 403 to the liquid crystal panel 40.
A small lens designed to project a size close to the shape of the effective portion of No. 3 is arranged.

【0092】またこの各小型レンズから射出される光束
の主光線は平行になるよう小型レンズ軸は設定されてい
る。これらレンズにより形成される第2レンズアレイ1
10の出射面形状を図2に示す。リフレクター107の
開口形状が基本的に円形であることから決まる部分もあ
るが、第1レンズアレイ109が矩形レンズの集合体で
あること、支持機構の都合等により略正方形を形成して
いる。(これが円形でも問題ない。基本的にはシステム
光軸112に対して対称形に近く形成されるのが望まし
い) 第2レンズアレイ110から出射された光は光路分割光
学系401に入射する。ここに入射した光は長方形形状
の分割反射ミラー404、405によって2つの光路に
分割される。ここで分割されることで見かけの発光面は
前記第2レンズアレイ110の出射面形状を2分割した
長方形とする事が出来る。分割反射ミラー404で反射
された光は折り返しミラー406で反射される。一方分
割反射ミラー405で反射された光は折り返しミラー4
07で反射される。
The axis of the small lens is set so that the principal rays of the light beams emitted from the small lenses are parallel. Second lens array 1 formed by these lenses
FIG. 2 shows the exit surface shape of No. 10. Although there are some portions determined by the fact that the opening shape of the reflector 107 is basically circular, the first lens array 109 is formed into a substantially square shape due to a set of rectangular lenses, a support mechanism, and the like. (There is no problem if this is a circle. Basically, it is desirable to be formed nearly symmetrical with respect to the system optical axis 112.) Light emitted from the second lens array 110 enters the optical path splitting optical system 401. The light incident here is split into two optical paths by rectangular split reflecting mirrors 404 and 405. By dividing at this point, the apparent light-emitting surface can be made a rectangular shape obtained by dividing the exit surface shape of the second lens array 110 into two. The light reflected by the split reflection mirror 404 is reflected by the return mirror 406. On the other hand, the light reflected by the split reflection mirror 405 is
07.

【0093】このようにして光路分割光学系のミラーで
反射されてきた各光はフレネル集光レンズ408により
各色光の主光線は液晶パネル403の有効部中心に集光
される。フレネル集光レンズ408から出射された光は
液晶パネル403の有効部中心を通るシステム軸409
上のフレネル集光レンズ408部からの光を平行光にし
て射出されるよう設定されたコリメーターレンズ410
に入射することでテレセントリック光学系を構成してい
る。
The respective light beams reflected by the mirrors of the optical path splitting optical system are focused by the Fresnel focusing lens 408 at the center of the effective portion of the liquid crystal panel 403. The light emitted from the Fresnel condenser lens 408 passes through the center of the effective part of the liquid crystal panel 403 and passes through the system axis 409.
A collimator lens 410 set so that light from the upper Fresnel condenser lens 408 is collimated and emitted.
Make up a telecentric optical system.

【0094】コリメーターレンズ410と液晶パネル4
03間には平行平面板126に貼り付けられた入射側偏
光板127が配置されている。これは入射する光のうち
一方向の偏光方向の光だけを透過する。
Collimator lens 410 and liquid crystal panel 4
An incidence-side polarizing plate 127 attached to the parallel plane plate 126 is disposed between the reference numerals 03. This transmits only light in one direction of polarization of incident light.

【0095】図14は液晶パネル403の有効部(有効
表示領域)であり、3原色に対応した入力信号にそれぞ
れ対応するカラー画素411を2次元状に配列した空間
光変調素子の画素構造に相当する。カラー画素411の
1単位は青の画素領域と緑の画素領域と赤の画素領域と
からなり、412Bは青の画素開口を412Gは緑の画
素開口を412Rは赤の画素開口をそれぞれ表す。
FIG. 14 shows an effective portion (effective display area) of the liquid crystal panel 403, which corresponds to a pixel structure of a spatial light modulator in which color pixels 411 corresponding to input signals corresponding to three primary colors are two-dimensionally arranged. I do. One unit of the color pixel 411 includes a blue pixel region, a green pixel region, and a red pixel region, 412B represents a blue pixel opening, 412G represents a green pixel opening, and 412R represents a red pixel opening.

【0096】有効部(有効表示領域)の画素開口412
B、412G、412R以外の領域はブラックマトリッ
クスと呼ばれる領域であり、薄膜トランジスタや信号用
の配線に光が当たらないように遮光層が形成されてい
る。図14は構成を明示するために一つの画素単位を拡
大したもので、実際の画素の大きさや個数を反映したも
のではない。
Pixel opening 412 of effective portion (effective display area)
Areas other than B, 412G, and 412R are areas called a black matrix, and a light-blocking layer is formed so that light does not hit a thin film transistor or a signal wiring. FIG. 14 is an enlarged view of one pixel unit for clarifying the configuration, and does not reflect the actual size and number of pixels.

【0097】また、破線はカラー画素411の1単位を
明確にするために便宜上附記する仮想線であり、B、
G、Rの記号は各開口の対応する色を示すために附記す
る。青の画素とは青の光学像に対応した映像信号が選択
的に供給される画素で有り、開口部に青色フィルターを
備えており、入射光から青光を選択透過する。緑、赤に
ついても同様に開口部に緑色フィルター、赤フィルター
が備えられている。
A broken line is an imaginary line added for convenience to clarify one unit of the color pixel 411.
The G and R symbols are appended to indicate the corresponding color of each aperture. A blue pixel is a pixel to which a video signal corresponding to a blue optical image is selectively supplied, has a blue filter in an opening, and selectively transmits blue light from incident light. Similarly, green and red filters are provided in the openings for green and red.

【0098】システム軸に沿った方向で見た液晶パネル
403の断面を図15を用いて示す。入射側にはマイク
ロレンズアレイ413を備え、これを形成する各マイク
ロレンズの出射側焦点はおよそ前述の画素開口面近傍に
あるよう構成されている。すなわちフレネル集光レンズ
408から出射されコリメーターレンズ410を経て液
晶パネル403に入射した光は画素開口近傍に集光され
る。
FIG. 15 shows a cross section of the liquid crystal panel 403 viewed in a direction along the system axis. A microlens array 413 is provided on the incident side, and the outgoing focal point of each microlens forming the microlens array 413 is configured to be approximately in the vicinity of the above-described pixel aperture surface. That is, light emitted from the Fresnel condenser lens 408 and incident on the liquid crystal panel 403 via the collimator lens 410 is collected near the pixel aperture.

【0099】このようにして液晶パネル403の画素開
口412B、412G、412Rに入射した光は外部信
号に応じてその偏光方向が各画素毎に変化せしめられ、
液晶パネル403の出射面に設けられた入射側偏光板1
27と透過軸を直交する方向に設定された出射側偏光板
133に入射することで透過率を各画素毎に変調し、画
像表示を行う。
In this manner, the light incident on the pixel openings 412B, 412G, and 412R of the liquid crystal panel 403 has its polarization direction changed for each pixel according to an external signal.
Incident side polarizing plate 1 provided on the exit surface of liquid crystal panel 403
The light is incident on the exit-side polarizing plate 133 whose transmission axis is set to be orthogonal to the transmission axis 27, whereby the transmittance is modulated for each pixel, and an image is displayed.

【0100】出射側偏光板133を透過した光は投写レ
ンズ105に入射する。これにより前記液晶パネル40
3上に形成された画像は図にはないスクリーン134上
に拡大投写され、大画面映像を実現する。
The light transmitted through the exit-side polarizing plate 133 enters the projection lens 105. Thereby, the liquid crystal panel 40
The image formed on 3 is enlarged and projected on a screen 134 (not shown) to realize a large screen image.

【0101】ただし上記構成によればマイクロレンズア
レイ413、コリメーターレンズ410、フレネル集光
レンズ408は第2レンズアレイ110の出射面と液晶
パネル403の画素開口面を共役の関係とする。そこで
第2レンズアレイ110の出射面を光路分割光学系を介
した見かけの大きさと配列を画素開口412B、412
G、412Rのうち2つを組にした形状、配列に相似形
状とし、その間の光学系の倍率を最適に定めれば、分割
反射ミラー403、404を介した見かけの発光面から
出射される光は各画素開口412B、412G、412
Rにそれぞれ選択的に到達せしめることが出来る。
However, according to the above configuration, the microlens array 413, the collimator lens 410, and the Fresnel condenser lens 408 have a conjugate relationship between the exit surface of the second lens array 110 and the pixel aperture surface of the liquid crystal panel 403. Therefore, the apparent size and arrangement of the exit surface of the second lens array 110 via the optical path dividing optical system are determined by the pixel openings 412B and 412.
G and 412R, a shape similar to the shape and arrangement of a set of two, and if the magnification of the optical system between them is determined optimally, the light emitted from the apparent light-emitting surface via the split reflecting mirrors 403 and 404 Are the pixel openings 412B, 412G, 412
R can be selectively reached.

【0102】図14においてはマイクロレンズアレイ4
13を構成する各マイクロレンズは1つのカラー画素毎
に1.5個(単色の画素開口2つに対して1つ)のマイ
クロレンズが対応して配置されているが、前記各マイク
ロレンズは1つのカラー画素毎に0.5個(単色の画素
開口1つに対して1つ)のマイクロレンズが対応して配
置されて構成可能である。前者はマイクロレンズが大き
く作れるので周辺部のダレ等加工上の問題を性能に影響
しにくく出来、後者は1つの画素開口に2つのマイクロ
レンズから光が入射するので光源の明るさムラやフリッ
カーなどの問題を改善できる特徴がある。
In FIG. 14, the micro lens array 4
Each of the microlenses 13 is provided with 1.5 microlenses corresponding to one color pixel (one for two single-color pixel apertures). For each color pixel, 0.5 microlenses (one for each single-color pixel opening) can be arranged and configured correspondingly. In the former case, the microlens can be made large, so that processing problems such as sagging in the peripheral part can be hardly affected on the performance. In the latter case, since the light enters from one microlens into one pixel aperture, uneven brightness of the light source and flicker etc. There is a feature that can improve the problem of.

【0103】このように本実施の形態によれば色分解光
学系を持たない液晶パネル1枚構成の単板式投写型画像
表示装置において光源部出射面である発光面が円、ある
いは正方形に近い矩形形状であっても光路分割を行うこ
とで発光面形状を液晶パネル画素開口部形状に略相似形
の長方形に見かけの発光面を形成することが出来るの
で、前記ブラックマトリックスでのけられを抑え、効率
よく光源からの光を利用することが出来る。
As described above, according to the present embodiment, in the single-panel projection type image display apparatus having a single liquid crystal panel having no color separation optical system, the light emitting surface which is the light source unit emission surface is a circle or a rectangle close to a square. Even if it is a shape, by performing optical path division, the light emitting surface shape can form an apparent light emitting surface in a rectangle substantially similar to the shape of the liquid crystal panel pixel opening, so that the shading in the black matrix is suppressed, The light from the light source can be used efficiently.

【0104】(実施の形態5)図16は実施の形態5の
概略構成図である。本例の投写型画像表示装置500は
システム光軸に沿って光源部101、ライトバルブ手段
である液晶パネルユニット1501、投写レンズ105
からなる。
(Fifth Embodiment) FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment. The projection type image display apparatus 500 of this example has a light source unit 101, a liquid crystal panel unit 1501 as light valve means, and a projection lens 105 along the system optical axis.
Consists of

【0105】光源部101の光源106から生じた白色
光は放物、あるいは楕円の形状の反射面をもつリフレク
ター107によりその開口側に射出される。この光はイ
ンテグレーター光学系108の第1レンズアレイ109
に入射し、第1レンズアレイ109上の矩形レンズによ
り第2レンズアレイ110上に集光される。この集光位
置には第1レンズアレイ109上の矩形レンズ像をおよ
そ液晶パネル502までの距離の位置に液晶パネル50
2の有効部形状に近い大きさで投影できるよう設計され
た小型レンズが配置されている。
The white light generated from the light source 106 of the light source 101 is emitted to the opening side by a reflector 107 having a parabolic or elliptical reflecting surface. This light is transmitted to the first lens array 109 of the integrator optical system 108.
And is condensed on the second lens array 110 by the rectangular lens on the first lens array 109. At this condensing position, the rectangular lens image on the first lens array 109 is positioned approximately at a distance from the liquid crystal panel 502 to the liquid crystal panel 50.
A small lens designed to be able to project with a size close to the shape of the effective portion 2 is arranged.

【0106】またこの各小型レンズから射出される光束
の主光線は平行になるよう小型レンズ軸は設定されてい
る。これらレンズにより形成される第2レンズアレイ1
10の出射面形状を図2に示す。リフレクター107の
開口形状が基本的に円形であることから決まる部分もあ
るが、第1レンズアレイ109が矩形レンズの集合体で
あること、支持機構の都合等により略正方形を形成して
いる。(これが円形でも問題ない。基本的にはシステム
光軸112に対して対称形に近く形成されるのが望まし
い) 第2レンズアレイ110から出射された光はフレネル集
光レンズ206により各小型レンズの主光線は液晶パネ
ル502の有効部中心に集光される。フレネル集光レン
ズ503から出射された光は液晶パネル502の有効部
中心を通るシステム軸504上のフレネル集光レンズ5
03部からの光を平行光にして射出されるよう設定され
たコリメーターレンズ505に入射することでテレセン
トリック光学系を構成している。
The axis of the small lens is set so that the principal rays of the light beam emitted from each of the small lenses are parallel. Second lens array 1 formed by these lenses
FIG. 2 shows the exit surface shape of No. 10. Although there are some portions determined by the fact that the opening shape of the reflector 107 is basically circular, the first lens array 109 is formed into a substantially square shape due to a set of rectangular lenses, a support mechanism, and the like. (There is no problem even if this is a circle. Basically, it is desirable to be formed nearly symmetrical with respect to the system optical axis 112.) The light emitted from the second lens array 110 is The chief ray is focused on the center of the effective portion of the liquid crystal panel 502. The light emitted from the Fresnel condenser lens 503 passes through the center of the effective part of the liquid crystal panel 502, and the Fresnel condenser lens 5 on the system axis 504 passes through.
The telecentric optical system is configured by making the light from the part 03 into a collimator lens 505 set to be emitted as parallel light.

【0107】コリメーターレンズ505と液晶パネル5
02間には平行平面板126に貼り付けられた入射側偏
光板127が配置されている。これは入射する光のうち
一方向の偏光方向の光だけを透過する。
Collimator lens 505 and liquid crystal panel 5
An incidence side polarizing plate 127 affixed to the parallel plane plate 126 is disposed between the two. This transmits only light in one direction of polarization of incident light.

【0108】図17は液晶パネル502の有効部(有効
表示領域)であり、3原色に対応した入力信号にそれぞ
れ対応するカラー画素506を2次元状に配列した空間
光変調素子の画素構造に相当する。カラー画素506の
1単位は青の画素領域と緑の画素領域と赤の画素領域と
からなり、507Bは青の画素開口を507Gは緑の画
素開口を507Rは赤の画素開口をそれぞれ表す。有効
部(有効表示領域)の画素開口507B、507G、5
07R以外の領域はブラックマトリックスと呼ばれる領
域であり、薄膜トランジスタや信号用の配線に光が当た
らないように遮光層が形成されている。
FIG. 17 shows an effective portion (effective display area) of the liquid crystal panel 502, which corresponds to a pixel structure of a spatial light modulator in which color pixels 506 corresponding to input signals corresponding to three primary colors are two-dimensionally arranged. I do. One unit of the color pixel 506 is composed of a blue pixel region, a green pixel region, and a red pixel region, 507B represents a blue pixel opening, 507G represents a green pixel opening, and 507R represents a red pixel opening. Pixel openings 507B, 507G, and 5 in the effective portion (effective display area)
The region other than 07R is a region called a black matrix, and a light-blocking layer is formed so that light does not hit a thin film transistor or a signal wiring.

【0109】図16は構成を明示するために一つの画素
単位を拡大したもので、実際の画素の大きさや個数を反
映したものではない。また、破線はカラー画素506の
1単位を明確にするために便宜上附記する仮想線であ
り、B、G、Rの記号は各開口の対応する色を示すため
に附記する。青の画素とは青の光学像に対応した映像信
号が選択的に供給される画素で有り、開口部に青色フィ
ルターを備えて透過光を選択する。緑、赤についても同
様に開口部に緑色フィルター、赤色フィルターを備えて
いる。
FIG. 16 is an enlarged view of one pixel unit for clarifying the configuration, and does not reflect the actual size and number of pixels. A broken line is a virtual line added for convenience to clarify one unit of the color pixel 506, and symbols B, G, and R are added to indicate a color corresponding to each opening. A blue pixel is a pixel to which a video signal corresponding to a blue optical image is selectively supplied, and includes a blue filter in an opening to select transmitted light. Similarly, green and red filters have green and red filters in the openings.

【0110】図18は液晶パネル502をシステム軸に
沿った方向で見た断面を示す図である。入射側にはマイ
クロレンズアレイ508を備え、これを形成する各マイ
クロレンズの出射側焦点はおよそ前述の画素開口面近傍
にあるよう構成されている。すなわちフレネル集光レン
ズ503から出射されコリメーターレンズ505を経て
液晶パネル502に入射した光は画素開口近傍に集光さ
れる。
FIG. 18 is a diagram showing a cross section of the liquid crystal panel 502 viewed in a direction along the system axis. The microlens array 508 is provided on the incident side, and the focal point on the outgoing side of each microlens forming the microlens array 508 is configured to be approximately in the vicinity of the above-described pixel aperture surface. That is, light emitted from the Fresnel condenser lens 503 and incident on the liquid crystal panel 502 via the collimator lens 505 is collected near the pixel opening.

【0111】このようにして液晶パネル502の画素開
口507B、507G、507Rに入射した光は外部信
号に応じてその偏光方向が各画素毎に変化せしめられ、
液晶パネル502の出射面に設けられた入射側偏光板1
27と透過軸を直交する方向に設定された出射側偏光板
133に入射することで透過率を各画素毎に変調し、画
像表示を行う。
As described above, the light incident on the pixel openings 507B, 507G, and 507R of the liquid crystal panel 502 has its polarization direction changed for each pixel according to an external signal.
Incident side polarizing plate 1 provided on the exit surface of liquid crystal panel 502
The light is incident on the exit-side polarizing plate 133 whose transmission axis is set to be orthogonal to the transmission axis 27, whereby the transmittance is modulated for each pixel, and an image is displayed.

【0112】出射側偏光板133を透過した光は投写レ
ンズ105に入射する。これにより前記液晶パネル50
2上に形成された画像は図にはないスクリーン134上
に拡大投写され、大画面映像を実現する。
The light transmitted through the exit-side polarizing plate 133 enters the projection lens 105. Thereby, the liquid crystal panel 50
The image formed on 2 is enlarged and projected on a screen 134 (not shown) to realize a large-screen image.

【0113】ここでマイクロレンズアレイ508を構成
する各マイクロレンズは図17にあるように1つの画素
に対し画素開口形状の長手方向で分割された2つが配置
されており、このマイクロレンズはマイクロレンズ開口
部に対し曲率中心が画素開口中心側にシフトした構成に
なっており、2つのマイクロレンズは画素開口中心に対
し対称に配置されている。
Here, as shown in FIG. 17, two micro lenses constituting the micro lens array 508 are arranged for each pixel in the longitudinal direction of the pixel opening shape for one pixel, and this micro lens is a micro lens. The center of curvature is shifted toward the center of the pixel opening with respect to the opening, and the two microlenses are arranged symmetrically with respect to the center of the pixel opening.

【0114】従って上記構成によればマイクロレンズア
レイ508、コリメーターレンズ505、フレネル集光
レンズ503は第2レンズアレイ110の出射面と液晶
パネル502の画素開口面を共役の関係とする。そこで
第2レンズアレイ110の出射面の見かけの形状を画素
開口507Bあるいは507Gあるいは507Rの長手
方向を2分割した形状と相似形状とし、その間の光学系
の倍率を最適に定めれば、見かけの発光面から出射され
る光は各画素開口507Bあるいは507Gあるいは5
07Rを長手方向に2分割した各領域に透過せしめるこ
とが出来る。
Therefore, according to the above configuration, the microlens array 508, the collimator lens 505, and the Fresnel condenser lens 503 have a conjugate relationship between the exit surface of the second lens array 110 and the pixel aperture surface of the liquid crystal panel 502. Therefore, the apparent shape of the exit surface of the second lens array 110 is made similar to the shape obtained by dividing the longitudinal direction of the pixel opening 507B, 507G, or 507R into two, and the magnification of the optical system therebetween is optimally determined. The light emitted from the surface is the pixel opening 507B or 507G or 5
07R can be made to penetrate into each area divided into two in the longitudinal direction.

【0115】このように本実施の形態によれば光源部出
射面である発光面が円、あるいは正方形に近い矩形形状
であっても長方形である液晶パネル画素開口部形状の長
手方向寸法を2分割した形状に略相似形の見かけの発光
面を形成すれば良いことから、たとえば画素開口部形状
の縦横比が2対1の場合は見かけの発光面である第2レ
ンズアレイ110の有効部形状は正方形で良いと言える
ので、前記ブラックマトリックスでのけられを抑え、効
率よく光源からの光を利用することが出来る。
As described above, according to the present embodiment, even if the light emitting surface, which is the light source unit emitting surface, has a rectangular shape close to a circle or a square, the longitudinal dimension of the rectangular liquid crystal panel pixel opening shape is divided into two. Since an apparent light emitting surface having a substantially similar shape to the above shape may be formed, for example, when the aspect ratio of the pixel opening shape is 2: 1, the effective part shape of the second lens array 110 that is the apparent light emitting surface is Since it can be said that a square shape is sufficient, it is possible to suppress the shading in the black matrix and efficiently use the light from the light source.

【0116】また画素開口に対するマイクロレンズは前
記説明では2つを対応させたが、必要であれば同じ考え
方でこれ以上多い数のマイクロレンズがこれにあたって
も良い。
In the above description, two microlenses are used for the pixel aperture. However, if necessary, a larger number of microlenses may be used based on the same concept.

【0117】(実施の形態6)実施の形態6の概略構成
は図19をもって以下説明する。本例の投写型画像表示
装置600はシステム光軸に沿って光源部101、光路
分割光学系601、色分解光学系103、ライトバルブ
手段である液晶パネルユニット602、投写レンズ10
5からなる。
(Embodiment 6) A schematic configuration of Embodiment 6 will be described below with reference to FIG. The projection type image display apparatus 600 of this example includes a light source unit 101, an optical path splitting optical system 601, a color separation optical system 103, a liquid crystal panel unit 602 as light valve means, and a projection lens 10 along the system optical axis.
Consists of five.

【0118】光源部101の光源106から生じた白色
光は放物、あるいは楕円の形状の反射面をもつリフレク
ター107によりその開口側に射出される。この光はイ
ンテグレーター光学系108の第1レンズアレイ109
に入射し、第1レンズアレイ109上の矩形レンズによ
り第2レンズアレイ110上に集光される。この集光位
置には第1レンズアレイ109上の矩形レンズ像をおよ
そ液晶パネル603までに距離の位置に液晶パネル60
3の有効部形状に近い大きさで投影できるよう設計され
た小型レンズが配置されている。
The white light generated from the light source 106 of the light source unit 101 is emitted to the opening side by a reflector 107 having a parabolic or elliptical reflecting surface. This light is transmitted to the first lens array 109 of the integrator optical system 108.
And is condensed on the second lens array 110 by the rectangular lens on the first lens array 109. At this condensing position, the rectangular lens image on the first lens array 109 is placed approximately at a distance from the liquid crystal panel 603 to the liquid crystal panel 60.
A small lens designed to project a size close to the shape of the effective portion of No. 3 is arranged.

【0119】またこの各小型レンズから射出される光束
の主光線は平行になるよう小型レンズ軸は設定されてい
る。これらレンズにより形成される第2レンズアレイ1
10の出射面形状を図2に示す。リフレクター107の
開口形状が基本的に円形であることから決まる部分もあ
るが、第1レンズアレイ109が矩形レンズの集合体で
あること、支持機構の都合等により略正方形を形成して
いる。(これが円形でも問題ない。基本的にはシステム
光軸112に対して対称形に近く形成されるのが望まし
い) 第2レンズアレイ110から出射された光は光路分割光
学系601に入射する。ここに入射した光は長方形形状
の分割反射ミラー604、605によって2つの光路に
分割される。ここで分割されることで見かけの発光面は
前記第2レンズアレイ110の出射面形状を2分割した
長方形とする事が出来る。分割反射ミラー604で反射
された光は折り返しミラー606で反射される。一方分
割反射ミラー605で反射された光は折り返しミラー6
07で反射される。
The small lens axis is set so that the principal rays of the light beam emitted from each of the small lenses are parallel. Second lens array 1 formed by these lenses
FIG. 2 shows the exit surface shape of No. 10. Although there are some portions determined by the fact that the opening shape of the reflector 107 is basically circular, the first lens array 109 is formed into a substantially square shape due to a set of rectangular lenses, a support mechanism, and the like. (There is no problem if this is a circle. Basically, it is desirable to be formed symmetrically with respect to the system optical axis 112.) Light emitted from the second lens array 110 enters the optical path splitting optical system 601. The light incident here is split into two optical paths by rectangular split reflecting mirrors 604 and 605. By dividing at this point, the apparent light emitting surface can be a rectangular shape obtained by dividing the exit surface shape of the second lens array 110 into two. The light reflected by the split reflection mirror 604 is reflected by the return mirror 606. On the other hand, the light reflected by the split reflecting mirror 605 is reflected by the turning mirror 6.
07.

【0120】このようにして光路分割光学系のミラーで
反射されてきた各光はフレネル集光レンズ608により
各色光の主光線は液晶パネル603の有効部中心に集光
される。フレネル集光レンズ608から出射された光は
液晶パネル603の有効部中心を通るシステム軸609
上のフレネル集光レンズ608部からの光を平行光にし
て射出されるよう設定されたコリメーターレンズ610
に入射することでテレセントリック光学系を構成してい
る。
The light beams reflected by the mirrors of the optical path splitting optical system are focused by the Fresnel condenser lens 608 at the center of the effective portion of the liquid crystal panel 603. The light emitted from the Fresnel condenser lens 608 passes through the center of the effective portion of the liquid crystal panel 603 and passes through the system axis 609.
A collimator lens 610 set so that light from the upper Fresnel condenser lens 608 is converted into parallel light and emitted.
Make up a telecentric optical system.

【0121】コリメーターレンズ610と液晶パネル6
03間には平行平面板126に貼り付けられた入射側偏
光板127が配置されている。これは入射する光のうち
一方向の偏光方向の光だけを透過する。
The collimator lens 610 and the liquid crystal panel 6
An incidence-side polarizing plate 127 attached to the parallel plane plate 126 is disposed between the reference numerals 03. This transmits only light in one direction of polarization of incident light.

【0122】液晶パネル603の有効部(有効表示領
域)は図20をもって以下説明する。有効部(有効表示
領域)は3原色に対応した入力信号にそれぞれ対応する
カラー画素611を2次元状に配列した空間光変調素子
の画素構造に相当する。カラー画素611の1単位は青
の画素領域と緑の画素領域と赤の画素領域とからなり、
612Bは青の画素開口を、612Gは緑の画素開口
を、612Rは赤の画素開口をそれぞれ表す。有効部
(有効表示領域)の画素開口612B、612G、61
2R以外の領域はブラックマトリックスと呼ばれる領域
であり、薄膜トランジスタや信号用の配線に光が当たら
ないように遮光層が形成されている。
The effective portion (effective display area) of the liquid crystal panel 603 will be described below with reference to FIG. The effective portion (effective display area) corresponds to a pixel structure of a spatial light modulator in which color pixels 611 corresponding to input signals corresponding to three primary colors are two-dimensionally arranged. One unit of the color pixel 611 includes a blue pixel area, a green pixel area, and a red pixel area.
612B represents a blue pixel opening, 612G represents a green pixel opening, and 612R represents a red pixel opening. Pixel openings 612B, 612G, 61 of the effective portion (effective display area)
The region other than the 2R is a region called a black matrix, and a light-blocking layer is formed so that light does not hit a thin film transistor or a signal wiring.

【0123】図20は構成を明示するために一つの画素
単位を拡大したもので、実際の画素の大きさや個数を反
映したものではない。また、破線はカラー画素611の
1単位を明確にするために便宜上附記する仮想線であ
り、B、G、Rの記号は各開口の対応する色を示すため
に附記する。青の画素とは青の光学像に対応した映像信
号が選択的に供給される画素で有り、開口部に青色フィ
ルターを備える必要はない。緑、赤についても同じこと
が言える。
FIG. 20 is an enlarged view of one pixel unit for clarifying the configuration, and does not reflect the actual size or number of pixels. A broken line is a virtual line added for convenience to clarify one unit of the color pixel 611, and symbols B, G, and R are added to indicate a corresponding color of each opening. A blue pixel is a pixel to which a video signal corresponding to a blue optical image is selectively supplied, and it is not necessary to provide a blue filter in the opening. The same is true for green and red.

【0124】液晶パネル603をシステム軸に沿った方
向で見た断面は図15をもって説明する。入射側にはマ
イクロレンズアレイ613を備え、これを形成する各マ
イクロレンズの出射側焦点はおよそ前述の画素開口面近
傍にあるよう構成されている。すなわちフレネル集光レ
ンズ608から出射されコリメーターレンズ610を経
て液晶パネル603に入射した光は画素開口近傍に集光
される。
A cross section of the liquid crystal panel 603 viewed in a direction along the system axis will be described with reference to FIG. A microlens array 613 is provided on the incident side, and the outgoing focal point of each microlens forming the microlens array 613 is configured to be approximately in the vicinity of the above-described pixel aperture surface. That is, light emitted from the Fresnel condenser lens 608 and incident on the liquid crystal panel 603 via the collimator lens 610 is collected near the pixel aperture.

【0125】このようにして液晶パネル603の画素開
口612B、612G、612Rに入射した光は外部信
号に応じてその偏光方向が各画素毎に変化せしめられ、
液晶パネル603の出射面に設けられた入射側偏光板1
27と透過軸を直交する方向に設定された出射側偏光板
133に入射することで透過率を各画素毎に変調し、画
像表示を行う。
As described above, the light incident on the pixel openings 612B, 612G, and 612R of the liquid crystal panel 603 has its polarization direction changed for each pixel according to an external signal.
Incident side polarizing plate 1 provided on the exit surface of liquid crystal panel 603
The light is incident on the exit-side polarizing plate 133 whose transmission axis is set to be orthogonal to the transmission axis 27, whereby the transmittance is modulated for each pixel, and an image is displayed.

【0126】出射側偏光板133を透過した光は投写レ
ンズ105に入射する。これにより前記液晶パネル60
3上に形成された画像は図にはないスクリーン134上
に拡大投写され、大画面映像を実現する。
The light transmitted through the output side polarizing plate 133 enters the projection lens 105. Thereby, the liquid crystal panel 60
The image formed on 3 is enlarged and projected on a screen 134 (not shown) to realize a large screen image.

【0127】ここでマイクロレンズアレイ613を構成
する各マイクロレンズは図11にあるように1つのカラ
ー画素に対し画素開口形状の長手方向で分割された2つ
が配置されており、このマイクロレンズはマイクロレン
ズ開口部に対し曲率中心が画素開口中心側にシフトした
構成になっており、2つのマイクロレンズは画素開口中
心に対し対称に配置されている。
Here, as shown in FIG. 11, two micro lenses constituting the micro lens array 613 are arranged for one color pixel and are divided in the longitudinal direction of the pixel aperture shape. The center of curvature is shifted toward the center of the pixel opening with respect to the lens opening, and the two micro lenses are arranged symmetrically with respect to the center of the pixel opening.

【0128】従って上記構成によればマイクロレンズア
レイ613、コリメーターレンズ610、フレネル集光
レンズ608は第2レンズアレイ110の出射面と液晶
パネル301の画素開口面を共役の関係とする。そこで
第2レンズアレイ110の出射面の見かけの形状と配列
を画素開口612B、612G、612Rのうち隣り合
う2つの画素開口を組とし、この組の長手方向寸法を2
分割した形状と相似形状とし、その間の光学系の倍率を
最適に定めれば、たとえば分割反射ミラー604を介し
た見かけの発光面から出射される光は画素開口612B
の長手方向を2分割した領域に、また分割反射ミラー6
05を介した見かけの発光面から出射される光は画素開
口612Gの長手方向を2分割した領域の4つの領域に
それぞれ選択的に到達せしめることが出来る。
Thus, according to the above configuration, the micro lens array 613, the collimator lens 610, and the Fresnel condenser lens 608 have a conjugate relationship between the exit surface of the second lens array 110 and the pixel aperture surface of the liquid crystal panel 301. Therefore, the apparent shape and arrangement of the exit surface of the second lens array 110 are set as two adjacent pixel openings among the pixel openings 612B, 612G, and 612R, and the longitudinal dimension of this set is set to 2
If the shape is similar to the divided shape and the magnification of the optical system therebetween is optimally determined, for example, the light emitted from the apparent light-emitting surface via the divided reflection mirror 604 will be emitted from the pixel aperture 612B.
Is divided into two regions in the longitudinal direction of
Light emitted from the apparent light-emitting surface through the light-transmitting region 05 can selectively reach each of four regions obtained by dividing the longitudinal direction of the pixel opening 612G into two.

【0129】図18でマイクロレンズアレイ613を構
成する各マイクロレンズは単色の画素開口2つに対して
長手方向に1つづつ計2つのマイクロレンズが対応して
配置されているが、前記各マイクロレンズは単色の画素
開口1つに対して長手方向に1つづつ計2つのマイクロ
レンズが対応して配置されても構成可能である。前者は
マイクロレンズが大きく作れるので周辺部のダレ等加工
上の問題を性能に影響しにくく出来、後者は1つの画素
開口に2つのマイクロレンズから光が入射するので光源
の明るさムラやフリッカーなどの問題を改善できる特徴
がある。
In FIG. 18, each of the microlenses constituting the microlens array 613 has a total of two microlenses, one in the longitudinal direction, corresponding to two monochromatic pixel apertures. The lens can be configured even if a total of two microlenses are arranged corresponding to one monochrome pixel opening one by one in the longitudinal direction. In the former case, the microlens can be made large, so that processing problems such as sagging in the peripheral part can be hardly affected on the performance. In the latter case, since the light enters from one microlens into one pixel aperture, uneven brightness of the light source and flicker etc. There is a feature that can improve the problem of.

【0130】このように本実施の形態によれば光源部出
射面である発光面が円、あるいは正方形に近い矩形形状
であっても光路分割を行うことで発光面形状を液晶パネ
ル画素開口部形状に略相似形の長方形に見かけの発光面
を形成することが出来る上に、これを長方形である液晶
パネル画素開口部形状の長手方向寸法を2分割した形状
に略相似形に形成すれば良いことから、たとえば画素開
口部形状の縦横比が4対1の場合は見かけの発光面であ
る第2レンズアレイ110の有効部形状は正方形で良い
と言えるので、前記ブラックマトリックスでのけられを
抑え、効率よく光源からの光を利用することが出来る。
As described above, according to the present embodiment, even if the light emitting surface, which is the light emitting surface of the light source unit, has a rectangular shape close to a circle or a square, the light emitting surface is divided into the shape of the liquid crystal panel pixel opening by dividing the optical path. The apparent light emitting surface can be formed in a substantially similar rectangular shape, and this can be formed in a substantially similar shape by dividing the longitudinal dimension of the rectangular liquid crystal panel pixel opening into two. Therefore, for example, when the aspect ratio of the pixel opening shape is 4: 1, it can be said that the effective portion shape of the second lens array 110, which is the apparent light emitting surface, may be a square. The light from the light source can be used efficiently.

【0131】以上6つの実施の形態において光源部につ
いて言えば必ずしもインテグレータ光学系を用いる必要
が無く、このときは第2レンズアレイの有効面(見かけ
の発光面)をリフレクター出射面として取り扱えば問題
はない。またインテグレータ手段でも各レンズアレイを
構成する小型レンズを偏心させても構成することが出来
る。
In the above six embodiments, it is not always necessary to use an integrator optical system for the light source section. In this case, if the effective surface (apparent light emitting surface) of the second lens array is treated as the reflector emission surface, the problem will be raised. Absent. Also, the integrator means can be configured by decentering the small lenses constituting each lens array.

【0132】また、光路分割光学系を用いる場合には光
路を分割される境界部分が光路分割ミラーの端面にあた
り有効に光が取り込めない可能性がある。このときは前
述のインテグレータ手段で各レンズアレイを構成する小
型レンズを偏心させて第2レンズアレイの有効面(見か
けの発光面)に光が導かれない領域を前記光路分割ミラ
ーの端面に相当する部分に作れば解決できる。
When an optical path splitting optical system is used, there is a possibility that light cannot be effectively taken in because a boundary portion where the optical path is split hits the end face of the optical path splitting mirror. In this case, the area where light is not guided to the effective surface (apparent light emitting surface) of the second lens array by decentering the small lenses constituting each lens array by the integrator means corresponds to the end surface of the optical path dividing mirror. It can be solved by making it in part.

【0133】光路分割光学系を用いる場合に第2レンズ
アレイの有効面(見かけの発光面)を2分割した構成で
説明してきたが、必要があればこれ以上の分割数にして
も応用可能である。また集光レンズについては上記実施
の形態においてフレネルレンズとしたが必ずしもこの必
要性はなく、球面レンズでも構成可能なことは言うまで
もない。液晶パネル入射側のマイクロレンズアレイは実
際に球面の形状をしたマイクロレンズの集合体であって
も、屈折率を部分的に変えた形であっても、屈折率の違
う材料を組み合わせた構成であってもレンズとして機能
すれば問題ない。
In the case where the optical path splitting optical system is used, the configuration in which the effective surface (apparent light emitting surface) of the second lens array is divided into two has been described. However, if necessary, the number of divisions can be increased. is there. Although the condenser lens is a Fresnel lens in the above embodiment, it is not always necessary, and it goes without saying that a spherical lens can be used. The microlens array on the liquid crystal panel entrance side is composed of a combination of materials with different refractive indices, whether it is actually a set of microlenses with a spherical shape or a partially changed refractive index. There is no problem if it functions as a lens.

【0134】画像表示装置としてノーマリーホワイト
(無信号時に白表示)モードの透過型TN(ツイストネ
マティック)液晶を用いて説明したがこれに限定される
ものではなく、入射光を多数の画素開口毎に入力信号に
応じて調光できれば良いわけであるからノーマリーブラ
ックでも、垂直配光でも、分散型等でも応用可能なこと
は言うまでもない。
The transmission type TN (twisted nematic) liquid crystal of a normally white (white display when no signal is applied) mode has been described as an image display device. However, the present invention is not limited to this. It is needless to say that normally dimming can be performed according to an input signal, so that it can be applied to normally black, vertical light distribution, dispersion type, and the like.

【0135】また前記実施の形態においては液晶パネル
上の画像を投写レンズで拡大投写する投写型画像表示装
置として説明してきたが投写レンズを用いず、直接液晶
パネル上の画像を見る画像表示装置と出来ることは言う
までもない。
Further, in the above embodiment, the projection type image display device for enlarging and projecting the image on the liquid crystal panel with the projection lens has been described. However, the image display device for directly viewing the image on the liquid crystal panel without using the projection lens is described. It goes without saying that you can do it.

【0136】[0136]

【発明の効果】以上のように、本発明によればライトバ
ルブ側から見た光源部発光面形状をライトバルブ上の画
素開口形状と略相似形に構成する、ライトバルブ上の画
素開口形状とライトバルブ側から見た光源部発光面形状
とが略相似形になるよう複数のマイクロレンズにより画
素開口上で光源部発光面形状像を合成するよう構成する
ことにより集光効率を改善できることから1枚の液晶パ
ネルで構成する単板方式で高効率な投写型画像表示装置
を提供することが出来る。従って市場に比較的安価で、
明るい画像を得られる商品を提供することが出来る。
As described above, according to the present invention, the shape of the light emitting surface of the light source section viewed from the light valve side is substantially similar to the shape of the pixel opening on the light valve. The light-collecting efficiency can be improved by composing a light-emitting-part light-emitting surface shape image on a pixel aperture by a plurality of microlenses so that the light-source-part light-emitting surface shape seen from the light valve side is substantially similar. It is possible to provide a single-panel type high-efficiency projection-type image display device including a single liquid crystal panel. Therefore it is relatively inexpensive in the market,
Products that can obtain bright images can be provided.

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

【図1】実施の形態1の全体構成図FIG. 1 is an overall configuration diagram of a first embodiment.

【図2】実施の形態1の第2レンズアレイ外観図FIG. 2 is an external view of a second lens array according to the first embodiment.

【図3】実施の形態1の液晶パネル画素構造説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a liquid crystal panel pixel structure according to the first embodiment.

【図4】実施の形態1の液晶パネルとマイクロレンズア
レイの構成説明図(1)
FIG. 4 is a configuration explanatory view of a liquid crystal panel and a microlens array according to the first embodiment (1)

【図5】実施の形態1の液晶パネルとマイクロレンズア
レイの構成説明図(2)
FIG. 5 is a configuration explanatory view of a liquid crystal panel and a microlens array according to the first embodiment (2).

【図6】実施の形態1の別の全体構成図FIG. 6 is another overall configuration diagram of the first embodiment.

【図7】実施の形態2の全体構成図FIG. 7 is an overall configuration diagram of a second embodiment.

【図8】実施の形態2の液晶パネル画素構造説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a pixel structure of a liquid crystal panel according to a second embodiment.

【図9】実施の形態2の液晶パネルとマイクロレンズア
レイの構成説明図
FIG. 9 is a configuration explanatory view of a liquid crystal panel and a microlens array according to the second embodiment.

【図10】実施の形態3の全体構成図FIG. 10 is an overall configuration diagram of a third embodiment.

【図11】実施の形態3の液晶パネル画素構造説明図FIG. 11 is an explanatory diagram of a liquid crystal panel pixel structure according to a third embodiment.

【図12】実施の形態3の液晶パネルとマイクロレンズ
アレイの構成説明図
FIG. 12 is a configuration explanatory view of a liquid crystal panel and a microlens array according to a third embodiment.

【図13】実施の形態4の全体構成図FIG. 13 is an overall configuration diagram of a fourth embodiment.

【図14】実施の形態4の液晶パネル画素構造説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of a liquid crystal panel pixel structure according to a fourth embodiment.

【図15】実施の形態4の液晶パネルとマイクロレンズ
アレイの構成説明図
FIG. 15 is a configuration explanatory view of a liquid crystal panel and a microlens array according to a fourth embodiment.

【図16】実施の形態5の全体構成図FIG. 16 is an overall configuration diagram of a fifth embodiment.

【図17】実施の形態5の液晶パネル画素構造説明図FIG. 17 is an explanatory diagram of a pixel structure of a liquid crystal panel according to a fifth embodiment.

【図18】実施の形態5の液晶パネルとマイクロレンズ
アレイの構成説明図
FIG. 18 is a configuration explanatory view of a liquid crystal panel and a microlens array according to a fifth embodiment.

【図19】実施の形態6の全体構成図FIG. 19 is an overall configuration diagram of a sixth embodiment.

【図20】実施の形態6の液晶パネル画素構造説明図FIG. 20 is an explanatory diagram of a pixel structure of a liquid crystal panel according to a sixth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100、200、300、400、500、600
投写型画像表示装置 101 光源部 102、401、601 光路分割光学系 103、201 色分解光学系 104、202、301、402、501、602 液
晶パネルユニット 105 投写レンズ 106 光源 107 リフレクター 108 インテグレーター光学系 109 第1レンズアレイ 110 第2レンズアレイ 111、203、302、403、502、603 液
晶パネル 112、124、208、303、409、504、6
09 システム光軸 113、114、404、405、604、605 分
割反射ミラー 115、119、122、206、406、407、6
06、607 折り返しミラー 116、120、204 青透過ダイクロイックミラー 117、121、205 緑反射ダイクロイックミラー 118 反射ミラー 123、207、304、408、503、608 フ
レネル集光レンズ 125、209、305、410、505、610 コ
リメーターレンズ 126 平行平面板 127 入射側偏光板 128、130、210、306、308、411、5
06、611カラー画素 129B、131B、211B、307B、309B、
412B、507B、612B 青の画素開口 129G、131G、211G、307G、309G、
412G、507G、612G 緑の画素開口 129R、131R、211R、307R、309R、
412R、507R、612R 赤の画素開口 132、212、310、413、508、613 マ
イクロレンズアレイ
100, 200, 300, 400, 500, 600
Projection image display device 101 Light source unit 102, 401, 601 Optical path splitting optical system 103, 201 Color separation optical system 104, 202, 301, 402, 501, 602 Liquid crystal panel unit 105 Projection lens 106 Light source 107 Reflector 108 Integrator optical system 109 First lens array 110 Second lens array 111, 203, 302, 403, 502, 603 Liquid crystal panel 112, 124, 208, 303, 409, 504, 6
09 System optical axis 113, 114, 404, 405, 604, 605 Divided reflection mirror 115, 119, 122, 206, 406, 407, 6
06, 607 Folding mirror 116, 120, 204 Blue transmission dichroic mirror 117, 121, 205 Green reflection dichroic mirror 118 Reflection mirror 123, 207, 304, 408, 503, 608 Fresnel condenser lens 125, 209, 305, 410, 505 , 610 Collimator lens 126 Parallel plane plate 127 Incident side polarizing plate 128, 130, 210, 306, 308, 411, 5
06, 611 color pixels 129B, 131B, 211B, 307B, 309B,
412B, 507B, 612B Blue pixel apertures 129G, 131G, 211G, 307G, 309G,
412G, 507G, 612G Green pixel aperture 129R, 131R, 211R, 307R, 309R,
412R, 507R, 612R Red pixel aperture 132, 212, 310, 413, 508, 613 Micro lens array

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 9/31 H04N 9/31 C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H04N 9/31 H04N 9/31 C

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 白色の光を一方向に射出する光源手段
と、光源手段からの白色の光を赤、緑、青の色光に分解
する色分解手段と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に
対する入力信号に対しそれぞれ独立して入射光を変調で
きる多数の画素からなるライトバルブ手段と、前記ライ
トバルブ手段の入射側に備えられた多数のマイクロレン
ズを2次元的に配置してなるマイクロレンズアレイから
なり、しかも光源手段からの光は前記光源手段と色分解
手段との間に設けられた複数の反射ミラーからなる光路
分割手段により複数の光路に分割されていることを特徴
とする画像表示装置。
1. A light source means for emitting white light in one direction, a color separation means for separating white light from the light source means into red, green, and blue light, and red, green, and blue by one element. A light valve means comprising a large number of pixels which can independently modulate incident light with respect to an input signal for each color light, and a large number of microlenses provided on the incident side of the light valve means are two-dimensionally arranged. The light from the light source means is divided into a plurality of optical paths by an optical path dividing means comprising a plurality of reflection mirrors provided between the light source means and the color separation means. Image display device.
【請求項2】 白色の光を一方向に射出する光源手段
と、光源手段からの白色の光を赤、緑、青の色光に分解
する色分解手段と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に
対する入力信号に対しそれぞれ独立して入射光を変調で
きる多数の画素からなるライトバルブ手段と、前記ライ
トバルブ手段の入射側に備えられた多数のマイクロレン
ズを2次元的に配置してなるマイクロレンズアレイから
なり、しかも前記ライトバルブ手段上の画素有効部分の
形状は長方形であり、かつ前記マイクロレンズアレイ上
のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手段上の画素有
効部分の長手方向に曲率中心の異なる複数の更に微小な
マイクロレンズからなっていることを特徴とする画像表
示装置
2. A light source means for emitting white light in one direction, a color separation means for separating white light from the light source means into red, green, and blue light, and red, green, and blue by one element. A light valve means comprising a large number of pixels which can independently modulate incident light with respect to an input signal for each color light, and a large number of microlenses provided on the incident side of the light valve means are two-dimensionally arranged. And the shape of the pixel effective portion on the light valve means is rectangular, and the micro lens on the micro lens array has a center of curvature in the longitudinal direction of the pixel effective portion on the light valve means. Image display device comprising a plurality of finer microlenses different in size
【請求項3】 白色の光を一方向に射出する光源手段
と、光源手段からの白色の光を赤、緑、青の色光に分解
する色分解手段と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に
対する入力信号に対しそれぞれ独立して入射光を変調で
きる多数の画素からなるライトバルブ手段と、前記ライ
トバルブ手段の入射側に備えられた多数のマイクロレン
ズを2次元的に配置してなるマイクロレンズアレイから
なり、しかも前記ライトバルブ手段上の画素有効部分の
形状は長方形であり、かつ前記マイクロレンズアレイ上
のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手段上の画素有
効部分の長手方向に曲率中心の異なる複数の更に微小な
マイクロレンズからなっており、更に、光源手段からの
光は前記光源手段と色分解手段との間に設けられた複数
の反射ミラーからなる光路分割手段により複数の光路に
分割されていることを特徴とする画像表示装置。
3. A light source means for emitting white light in one direction, a color separation means for separating white light from the light source means into red, green and blue light, and red, green and blue with one element. A light valve means comprising a large number of pixels which can independently modulate incident light with respect to an input signal for each color light, and a large number of microlenses provided on the incident side of the light valve means are two-dimensionally arranged. And the shape of the pixel effective portion on the light valve means is rectangular, and the micro lens on the micro lens array has a center of curvature in the longitudinal direction of the pixel effective portion on the light valve means. And light from the light source means comprises a plurality of reflection mirrors provided between the light source means and the color separation means. An image display device which is divided into a plurality of optical paths by an optical path dividing unit.
【請求項4】 白色の光を一方向に射出する光源手段
と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に対する入力信号
に対しそれぞれ独立して入射光を変調できる多数の画素
からなるライトバルブ手段と、前記ライトバルブ上、あ
るいはその入射側に備えられ、ライトバルブ手段の各色
光に応じた入力信号で駆動される各画素毎に入力信号に
合った任意の色光だけを選択できるカラーフィルター
と、前記カラーフィルターの入射側に備えられた多数の
マイクロレンズを2次元的に配置してなるマイクロレン
ズアレイからなり、しかも光源手段からの光は前記光源
手段とマイクロレンズアレイとの間に設けられた複数の
反射ミラーからなる光路分割手段により複数の光路に分
割されていることを特徴とする画像表示装置。
4. A light comprising a light source means for emitting white light in one direction and a plurality of pixels which can modulate incident light independently of input signals for red, green and blue light with one element. A valve means and a color filter provided on the light valve or on the light incident side thereof and capable of selecting only an arbitrary color light corresponding to the input signal for each pixel driven by an input signal corresponding to each color light of the light valve means. And a microlens array in which a plurality of microlenses provided on the incident side of the color filter are two-dimensionally arranged, and light from the light source means is provided between the light source means and the microlens array. An image display device, wherein the image is divided into a plurality of optical paths by an optical path dividing means including a plurality of reflecting mirrors.
【請求項5】 白色の光を一方向に射出する光源手段
と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に対する入力信号
に対しそれぞれ独立して入射光を変調できる多数の画素
からなるライトバルブ手段と、前記ライトバルブ上、あ
るいはその入射側に備えられ、ライトバルブ手段の各色
光に応じた入力信号で駆動される各画素毎に入力信号に
合った任意の色光だけを選択できるカラーフィルター
と、前記カラーフィルターの入射側に備えられた多数の
マイクロレンズを2次元的に配置してなるマイクロレン
ズアレイからなり、しかも前記ライトバルブ手段上の画
素有効部分の形状は長方形であり、かつ前記マイクロレ
ンズアレイ上のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手
段上の画素有効部分の長手方向に曲率中心の異なる複数
の更に微小なマイクロレンズからなっていることを特徴
とする画像表示装置
5. A light comprising a light source means for emitting white light in one direction and a plurality of pixels which can modulate incident light independently of input signals for red, green and blue light with one element. A valve means and a color filter provided on the light valve or on the light incident side thereof and capable of selecting only an arbitrary color light corresponding to the input signal for each pixel driven by an input signal corresponding to each color light of the light valve means. A microlens array in which a large number of microlenses provided on the incident side of the color filter are two-dimensionally arranged, and the shape of a pixel effective portion on the light valve means is rectangular, and The microlens on the microlens array includes a plurality of finer microlenses having different centers of curvature in the longitudinal direction of the pixel effective portion on the light valve means. Image display device characterized by comprising
【請求項6】 白色の光を一方向に射出する光源手段
と、1つの素子で赤、緑、青の各色光に対する入力信号
に対しそれぞれ独立して入射光を変調できる多数の画素
からなるライトバルブ手段と、前記ライトバルブ上、あ
るいはその入射側に備えられ、ライトバルブ手段の各色
光に応じた入力信号で駆動される各画素毎に入力信号に
合った任意の色光だけを選択できるカラーフィルター
と、前記カラーフィルターの入射側に備えられた多数の
マイクロレンズを2次元的に配置してなるマイクロレン
ズアレイからなり、しかも前記ライトバルブ手段上の画
素有効部分の形状は長方形であり、かつ前記マイクロレ
ンズアレイ上のマイクロレンズは、前記ライトバルブ手
段上の画素有効部分の長手方向に曲率中心の異なる複数
の更に微小なマイクロレンズからなっており、更に、光
源手段からの光は前記光源手段とマイクロレンズアレイ
との間に設けられた複数の反射ミラーからなる光路分割
手段により複数の光路に分割されていることを特徴とす
る画像表示装置。
6. A light comprising a light source means for emitting white light in one direction, and a plurality of pixels capable of modulating incident light independently of input signals for red, green and blue light with one element. A valve means and a color filter provided on the light valve or on the light incident side thereof and capable of selecting only an arbitrary color light corresponding to the input signal for each pixel driven by an input signal corresponding to each color light of the light valve means. A microlens array in which a large number of microlenses provided on the incident side of the color filter are two-dimensionally arranged, and the shape of a pixel effective portion on the light valve means is rectangular, and The microlens on the microlens array includes a plurality of finer microlenses having different centers of curvature in the longitudinal direction of the pixel effective portion on the light valve means. And light from the light source means is split into a plurality of light paths by an optical path splitting means comprising a plurality of reflection mirrors provided between the light source means and the microlens array. Image display device.
【請求項7】 前記光源装置は放電ランプと反射傘から
構成されていることを特徴とする請求項1〜6記載の画
像表示装置。
7. The image display device according to claim 1, wherein said light source device comprises a discharge lamp and a reflector.
【請求項8】 前記光源装置は放電ランプと反射傘とイ
ンテグレータ光学系から構成されていることを特徴とす
る請求項1〜6記載の画像表示装置。
8. The image display device according to claim 1, wherein said light source device comprises a discharge lamp, a reflector and an integrator optical system.
【請求項9】 前記光源装置からの光をライトバルブ手
段上に集光する集光レンズが備えられていることを特徴
とする請求項1〜6記載の画像表示装置。
9. The image display device according to claim 1, further comprising a condenser lens for condensing light from said light source device on a light valve means.
【請求項10】 前記光源装置をライトバルブ側から見
たときの発光部のうち、光路分割手段で分割される境界
の部分には光の通らない無効域が設けられている光源装
置を備えたことを特徴とする請求項1、3、4、6記載
の画像表示装置。
10. A light source device, wherein a light-emitting portion of the light-emitting portion when viewed from the light valve side has an ineffective area through which light does not pass at a boundary portion divided by an optical path dividing means. 7. The image display device according to claim 1, wherein:
【請求項11】 前記光路分割手段を経た光を分割され
たうちの一つの光束について見ると、分割前の光が形成
する前記光源装置をライトバルブ側から見たときの発光
部の形状よりも縦横比が大きくなるよう光源装置からの
光が分割されることを特徴とする請求項1、3、4、6
記載の画像表示装置。
11. Looking at one of the split beams of the light that has passed through the optical path splitting means, the light source device formed by the light before splitting has a shape that is smaller than the shape of the light emitting portion when viewed from the light valve side. The light from the light source device is split so that the aspect ratio is increased.
The image display device as described in the above.
【請求項12】 前記光路分割手段により前記光源装置
をライトバルブ側から見たときの発光部は2分割されて
いることを特徴とする請求項1、3、4、6記載の画像
表示装置。
12. The image display device according to claim 1, wherein the light-emitting portion when the light source device is viewed from a light valve side is divided into two by the optical path dividing means.
【請求項13】 前記光路分割手段を介して前記光源装
置をライトバルブ側から見たときの発光部の形状は、前
記ライトバルブ手段上の任意の単色光に対応する画素に
ついて見たときの画素形状、画素ピッチに略相似形であ
ることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置
13. The shape of a light emitting portion when the light source device is viewed from a light valve side via the light path dividing means is a pixel when viewed from a pixel corresponding to an arbitrary monochromatic light on the light valve means. 2. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is substantially similar in shape and pixel pitch.
【請求項14】 前記光源装置をライトバルブ側から見
たときの発光部の形状は、前記ライトバルブ手段上の画
素を前記マイクロレンズ1つを形成する微小なマイクロ
レンズの数で縦横比が小さくなる方向に分割した画素形
状に略相似形であることを特徴とする請求項2、5記載
の画像表示装置
14. The shape of the light emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side is such that the pixels on the light valve means have a small aspect ratio due to the number of minute micro lenses forming one micro lens. 6. The image display device according to claim 2, wherein the image display device has a shape substantially similar to a pixel shape divided in a certain direction.
【請求項15】 前記光路分割手段を介して前記光源装
置をライトバルブ側から見たときの発光部の形状は、前
記ライトバルブ手段上の任意の単色光に対応する画素に
ついて見たときの画素形状、画素ピッチを前記マイクロ
レンズ1つを形成する微小なマイクロレンズの数で縦横
比が小さくなる方向に分割した形状に略相似形であるこ
とを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。
15. The shape of the light emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side via the light path dividing means is a pixel when viewed from a pixel corresponding to an arbitrary monochromatic light on the light valve means. 4. The image display device according to claim 3, wherein the shape and the pixel pitch are substantially similar to a shape obtained by dividing the shape and the pixel pitch in a direction in which the aspect ratio is reduced by the number of minute microlenses forming one microlens.
【請求項16】 前記光路分割手段を介して前記光源装
置をライトバルブ側から見たときの発光部の形状は、前
記ライトバルブ手段上の複数の画素形状、隣り合う画素
との配列ピッチに対して略相似形であることを特徴とす
る請求項4記載の画像表示装置。
16. The shape of the light emitting portion when the light source device is viewed from the light valve side via the light path dividing means is a shape of a plurality of pixels on the light valve means and an arrangement pitch between adjacent pixels. The image display device according to claim 4, wherein the image display device has a substantially similar shape.
【請求項17】 前記光路分割手段を介して前記光源装
置をライトバルブ側から見たときの発光部の形状は、前
記ライトバルブ手段上の複数の画素形状、隣り合う画素
との配列ピッチを前記マイクロレンズ1つを形成する微
小なマイクロレンズの数で縦横比が小さくなる方向に分
割した形状に略相似形であることを特徴とする請求項6
記載の画像表示装置。
17. The shape of a light emitting portion when the light source device is viewed from a light valve side via the light path dividing means is a shape of a plurality of pixels on the light valve means and an arrangement pitch between adjacent pixels. 7. A shape substantially similar to a shape divided in a direction in which the aspect ratio is reduced by the number of minute micro lenses forming one micro lens.
The image display device as described in the above.
【請求項18】 前記請求項1〜6記載の画像表示装置
において前記ライトバルブ手段上の画像を拡大投写可能
に投写レンズが備えられていることを特徴とする投写型
画像表示装置。
18. An image display device according to claim 1, further comprising a projection lens capable of enlarging and projecting an image on said light valve means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9746758B2 (en) 2014-04-01 2017-08-29 Canon Kabushiki Kaisha Illumination optical system and image projection apparatus with the same
US11237471B2 (en) 2019-12-24 2022-02-01 Seiko Epson Corporation Light source device and projector
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