JPH11311762A - Lighting device for liquid crystal projector - Google Patents

Lighting device for liquid crystal projector

Info

Publication number
JPH11311762A
JPH11311762A JP10121242A JP12124298A JPH11311762A JP H11311762 A JPH11311762 A JP H11311762A JP 10121242 A JP10121242 A JP 10121242A JP 12124298 A JP12124298 A JP 12124298A JP H11311762 A JPH11311762 A JP H11311762A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
fly
light
lens
eye
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP10121242A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3413099B2 (en
Inventor
Hisayuki Mihara
久幸 三原
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.)
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba AVE 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 Toshiba Corp, Toshiba AVE Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP12124298A priority Critical patent/JP3413099B2/en
Publication of JPH11311762A publication Critical patent/JPH11311762A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3413099B2 publication Critical patent/JP3413099B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To structure a fly-eye lighting optical system with high efficiency and high quality by adding irreducible components such as a fly-eye lens and an optical correcting means when a lighting angle needs to have telecentricity (state wherein a light beam is parallel to an optical axis). SOLUTION: This lighting device is provided with an elliptic reflector 12 which converges and reflects the light emitted by a light source 11 placed at 1st focus on 2nd focus, a fly-eye lens part 14 which divides the light emitted by the elliptic reflector by an arbitrary number and projects the light beams inputted to division parts so that the whole liquid crystal panel 18 is irradiated, a condenser lens 15, and a projection lens 20, and also provided with an optical correcting means 13 which makes optical corrections so that the effective diameter of the elliptic reflector becomes small.

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】本発明は光源ランプと液晶パ
ネルを用いた液晶プロジェクタ、液晶プロジェクション
テレビ等に有効な液晶プロジェクタの照明装置に属す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device for a liquid crystal projector which is effective for a liquid crystal projector using a light source lamp and a liquid crystal panel, a liquid crystal projection television, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】比較的大きな照明発散角が許容される3
板式やカラーフィルタを用いた単板方式の液晶パネルの
照明装置については、特開平5−346557号公報や
論文「異形開口レンズアレイによるプロジェクタ用照明
光学系」(MICRO OPTICS NEWSVol.14/No3 1996-9-26
)等に開示されている。この装置では、有限長光源か
らの出射光を効率よく液晶へ集光させることが可能とな
っている。
2. Description of the Related Art A relatively large illumination divergence angle is allowed.
For an illumination device for a single-panel type liquid crystal panel using a plate type or a color filter, see JP-A-5-346557 and a paper entitled "Illumination optical system for projectors using a modified aperture lens array" (MICRO OPTICS NEWS Vol.14 / No3 1996- 9-26
). In this device, it is possible to efficiently condense the light emitted from the finite light source to the liquid crystal.

【0003】しかしながら、耐熱条件より現状光源形状
を維持したままで更なる小型化を図ろうとすれば、液晶
パネルは更に小型化することになり、光源原理から、一
定光源より発する光を集光照明する面積が小さくなれ
ば、その分照明発散角は拡大する。
However, if it is attempted to further reduce the size of the liquid crystal panel while maintaining the current shape of the light source under heat-resistant conditions, the size of the liquid crystal panel will be further reduced. The smaller the area to be used, the larger the divergence angle of illumination.

【0004】一方、投射条件では、液晶が微細化(小型
高精細化)するに従い解像度や諸性能を達成するために
は、液晶透過発散角は、寧ろ小さくしなければ現状コス
トは維持できない。
On the other hand, under projection conditions, in order to achieve resolution and various performances as the liquid crystal becomes finer (small size and higher definition), the current cost cannot be maintained unless the liquid crystal divergence angle is made smaller.

【0005】従って、照明発散角をより小さくすること
で液晶透過発散角を小さくし、投射レンズの負担を軽減
する必要があることは自ずと導かれる。そして従来の照
明手段では集光効率を維持したままで照明発散角を小さ
くする手段は光路長延長以外の具体的解決策が示されて
おらず、これは小型化の主目的に相反する結果となる。
Accordingly, it is naturally derived that it is necessary to reduce the liquid crystal transmission divergence angle by reducing the illumination divergence angle and to reduce the load on the projection lens. In the conventional illuminating means, there is no specific solution other than the optical path length extension in the means for reducing the illuminating divergence angle while maintaining the light collection efficiency, which is contrary to the main purpose of miniaturization. Become.

【0006】併せてこれから説明する図1、図2に示す
液晶画素毎に配されたマイクロレンズと角度偏差を持た
せて分光・照射するダイクロイックミラーによるマイク
ロレンズカラーセパレーション方式照明光学系等では、
原理的に照明発散角が非常に厳しいために、多画素化に
伴って多大な光路長が確保できたとしても、結果として
フライアイレンズの光源側の有効な発散角範囲は縮小
し、高集光効率確保可能な有効な光学系構築手段が示さ
れていないのが現状である。
The microlens arranged for each liquid crystal pixel shown in FIGS. 1 and 2 and a microlens color separation type illumination optical system using a dichroic mirror for spectrally irradiating and irradiating with an angular deviation are described below.
In principle, the divergence angle of illumination is very severe, so even if a large optical path length can be secured with the increase in the number of pixels, the effective divergence angle range on the light source side of the fly-eye lens is reduced as a result, resulting in high light collection efficiency At present, there is no effective optical system construction means that can be secured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、装
置全体の小型化を実現しつつ、フライアイレンズにおけ
る光利用効率を向上し、液晶プロジェクタの表示性能の
向上も得ることができる液晶プロジェクタの照明装置を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a liquid crystal projector capable of improving the light use efficiency of a fly-eye lens and improving the display performance of the liquid crystal projector while realizing the miniaturization of the entire apparatus. An object is to provide a lighting device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、第1焦点に置かれた光源より発する光
を第2焦点に集光反射させる楕円リフレクタと、前記楕
円リフレクタと液晶パネルの間に配され、前記楕円リフ
レクタより発する光を任意複数に分割し、それぞれの分
割部に入力された光を前記液晶パネルの全体が照射され
るよう出射するフライアイレンズと、前記フライアイレ
ンズから前記楕円リフレクタを見た前記フライアイレン
ズの仮想複数光源より、前記液晶パネルに向かい発する
光を略平行光に制御する集光レンズと、前記集光レンズ
より出射される光を映像信号にあわせて透過量を制御す
る前記液晶パネルと、前記液晶パネルの通過光をスクリ
ーンに拡大投影する投射レンズより構成される液晶プロ
ジェクタに於いて、前記フライアイレンズよりみた前記
リフレクタの有効径が小さくなる光学的補正手段を前記
リフレクタと前記フライアイレンズ間の光学路に配置し
たことを特徴とするものである。これにより、前記フラ
イアイレンズは現状フライアイの小さなNAのままで前
記楕円リフレクタからの光を有効に利用できるようにな
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an elliptical reflector for condensing and reflecting light emitted from a light source placed at a first focal point to a second focal point, the elliptical reflector and a liquid crystal. A fly-eye lens disposed between the panels, splitting light emitted from the elliptical reflector into a plurality of light beams, and emitting light input to each of the split portions so that the entire liquid crystal panel is irradiated; A condensing lens that controls light emitted toward the liquid crystal panel from the virtual multiple light sources of the fly-eye lens as viewed from the lens to the liquid crystal panel into substantially parallel light, and converts light emitted from the condensing lens into a video signal. In the liquid crystal projector, the liquid crystal panel includes a liquid crystal panel that controls a transmission amount and a projection lens that enlarges and projects light passing through the liquid crystal panel onto a screen. Is characterized in that it has placed an optical correction means effective diameter of the reflector as viewed from the fly's eye lens is smaller in the optical path between the reflector and the fly-eye lens. As a result, the fly-eye lens can effectively use the light from the elliptical reflector while keeping the fly-eye small NA.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1は、光学系にこの発明が適
用されたマイクロレンズカラーセパレーション方式液晶
プロジェクタを示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a microlens color separation type liquid crystal projector in which the present invention is applied to an optical system.

【0010】11はメタルハライドランプあるいは高圧
水銀ランプによる光源であり、本方式原理から必然的に
小さなフライアイ構成をとっており、元来、楕円リフレ
クタ12を用いてフライアイレンズ部14の第1素子に
集光するように制御反射を行っている。この楕円リフレ
クタ12で集光反射された光は、この発明の特徴部を構
成する光学的補正手段13を通して、フライアイレンズ
部14に入射される。フライアイレンズ部14は、第
1、第2のフライアイレンズで構成され、楕円リフレク
タ12より発する光を任意複数に分割し、それぞれの分
割部に入力された光を液晶パネル18の全体を照射する
ように出射する。フライアイレンズ部14のフライアイ
レンズは、例えば水平垂直方向に4つのレンズアレイを
対向させた形で構成されている。
Reference numeral 11 denotes a light source formed by a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp, which has a small fly-eye configuration inevitably based on the principle of the present system. Control reflection is performed so that light is condensed at The light condensed and reflected by the elliptical reflector 12 is incident on a fly-eye lens unit 14 through an optical correction unit 13 constituting a characteristic part of the present invention. The fly-eye lens unit 14 is configured by first and second fly-eye lenses, divides light emitted from the elliptical reflector 12 into a plurality of light beams, and irradiates the light input to each of the divided units to the entire liquid crystal panel 18. To emit light. The fly-eye lens of the fly-eye lens unit 14 is configured such that, for example, four lens arrays face each other in the horizontal and vertical directions.

【0011】フライアイレンズ部14から出射された光
は、集光レンズ15により集光されて光軸に対して傾斜
して3枚がほぼ重なるように配置されたダイクロイック
ミラー16B,16R,16Gに入射される。
The light emitted from the fly-eye lens unit 14 is condensed by a condensing lens 15 and is directed to dichroic mirrors 16B, 16R, and 16G, which are inclined with respect to the optical axis and arranged so that three mirrors substantially overlap each other. Incident.

【0012】ここでダイクロイックミラー16Rは、赤
の波長帯域の光を90度方向へ反射し、ダイクロイック
ミラー16Bは、青の波長帯域の光を90度よりも鈍角
な方向に反射し、ダイクロイックミラー16Gは、緑の
波長帯域の光を90度よりも鋭角な方向に反射する。ダ
イクロイックミラー16R,16B,16Gから反射さ
れた光はいずれも偏板板17を通して、液晶パネル18
に照射される。液晶パネル18は、図示しない液晶ドラ
イブ回路から供給される映像信号に応じて、各R,G,
Bのセルの光透過量が制御されている。
Here, the dichroic mirror 16R reflects the light in the red wavelength band in the direction of 90 degrees, the dichroic mirror 16B reflects the light in the blue wavelength band in the direction at an obtuse angle less than 90 degrees, and the dichroic mirror 16G. Reflects light in the green wavelength band in directions that are sharper than 90 degrees. The light reflected from the dichroic mirrors 16R, 16B, and 16G all passes through the polarizing plate 17 and passes through the liquid crystal panel 18
Is irradiated. The liquid crystal panel 18 controls each of R, G, and R in accordance with a video signal supplied from a liquid crystal drive circuit (not shown).
The light transmission amount of the cell B is controlled.

【0013】液晶パネル18から出射された光空間変調
像、つまりカラー光学像は、検光子19を介して投射レ
ンズ20に入射される。投射レンズ20は、入射したカ
ラー光学像を拡大してスクリーンに投射する。背面投射
あるいは前面投射のいずれのタイプでもよい。
The spatial light modulation image emitted from the liquid crystal panel 18, that is, the color optical image, enters the projection lens 20 via the analyzer 19. The projection lens 20 enlarges the incident color optical image and projects it on a screen. Either rear projection or front projection may be used.

【0014】図2は、図1の点線円形で囲む部分を一部
拡大して示している。図2に示すように、このプロジェ
クタ装置は、マイクロレンズカラーセオパレーション方
式であり、液晶パネル18は、液晶表示素子18aの前
面にマイクロレンズ18bが配置されている。このマイ
クロレンズ18bの各レンズ部は、液晶表示素子18a
の各信号電極に対応するもので、マイクロレンズ18b
の1つのレンズ部が表示素子の3(G,R,B)つの開
口部(1カラー画素分の開口部)に対応する如く配置さ
れている。
FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion surrounded by a dotted circle in FIG. As shown in FIG. 2, this projector device is of a microlens color separation type, and a liquid crystal panel 18 has a microlens 18b disposed in front of a liquid crystal display element 18a. Each lens portion of the micro lens 18b is provided with a liquid crystal display element 18a.
Corresponding to each signal electrode of the micro lens 18b
Are arranged so as to correspond to three (G, R, B) openings (openings for one color pixel) of the display element.

【0015】図2において、各開口部R,G,Bに入射
する光18R,18G,18Bはそれぞれ、ダイクロイ
ックミラー16R,16G,16Bから出射されたもの
である。光18Rは、直進してくるので、マイクロレン
ズ部の真下の開口(赤用)に入射する。しかし、他の光
18G,18Bはそれぞれマイクロレンズ部に対して角
度を持って入射するために、集光する位置が赤用の開口
からずれている開口、つまり各G,B用の開口に入射す
る。
In FIG. 2, lights 18R, 18G, and 18B incident on the openings R, G, and B are emitted from dichroic mirrors 16R, 16G, and 16B, respectively. Since the light 18R travels straight, it enters the opening (for red) immediately below the microlens portion. However, since the other lights 18G and 18B are incident on the microlens portion at an angle, the light condensing position is shifted from the opening for red, that is, incident on the openings for G and B. I do.

【0016】これにより、液晶パネル18から出射され
る光学像は、カラー光学像として出力されることにな
る。ここで、上記の照明装置及び各部に要求される項目
を述べると以下のようになる。
Thus, the optical image emitted from the liquid crystal panel 18 is output as a color optical image. Here, the items required for the above-described lighting device and each unit will be described as follows.

【0017】図3ようにの光18Rと18R’とのなす
角度θは本ライトバルブとして有効となる有効照明角で
あり、高精度で小さい角度が要求される。液晶の高精細
化が進むと、有効照明角も小さくなるとともに高精度化
も要求される。照明条件がこの有効照明角を確保できな
かったり、光学部品配置誤差等にて有効照明角を超えて
いくと、照明光として有効にならないばかりか、液晶非
有効部を照射し発熱・迷光源となり、悪影響を及ぼし、
さらに角度が大きくなると、照明光がとなりの開口部へ
漏れ込みいわゆる混色の原因となり、色純度が維持でき
なくなる不具合が発生する。
The angle θ between the light 18R and the light 18R 'as shown in FIG. 3 is an effective illumination angle effective as the present light valve, and a small angle with high accuracy is required. As the definition of the liquid crystal increases, the effective illumination angle becomes smaller and the accuracy is required to be higher. If the lighting conditions cannot secure this effective lighting angle or exceed the effective lighting angle due to optical component placement errors, etc., it will not only be effective as illumination light, but it will also illuminate the ineffective area of the liquid crystal and generate heat and stray light. Have a negative effect,
If the angle is further increased, the illumination light leaks into the next opening, causing so-called color mixing, and a problem occurs in which color purity cannot be maintained.

【0018】一方、フライアイレンズ部14は、楕円リ
フレクタ12からフライアイレンズの素子Aの各々のレ
ンズアイに照射された光を集光レンズ15にて桔像させ
るリレーレンズとして機能するとともに、集光レンズ1
5にて桔像状態を維持したまま液晶パネル18へ重畳平
均化される、ここで有効照明角θの大きさは液晶位置よ
りみたフライアイレンズ14の大きさにより影響を受け
る。
On the other hand, the fly-eye lens unit 14 functions as a relay lens that causes the light radiated from the elliptical reflector 12 to each lens eye of the element A of the fly-eye lens to be imaged by the condenser lens 15 and collects light. Optical lens 1
At 5, superimposition and averaging are performed on the liquid crystal panel 18 while maintaining the imaging state. Here, the size of the effective illumination angle θ is affected by the size of the fly-eye lens 14 as viewed from the liquid crystal position.

【0019】これはフライアイレンズ14がリフレクタ
より集光した光を分割重畳するためフライアイ形状に応
じた複数の仮想光源を有するためであり、上記の有効照
明角を小さくするためには、仮想光源の分布範囲を小さ
くする、即ち超小型のフライアイレンズが要求されるこ
とになる。このためフライアイ分割数と併せてフライア
イへの有効入射発散角(NA)も小さくならざるを得な
いと言うところにある。したがって、光利用効率確保の
ためには、フライアイより要求される楕円リフレクタ1
2は、小さくするか又は有効角範囲に収まるまでフライ
アイレンズ14からリフレクタまでの距離を大きく取る
必要が生じる。
This is because the fly-eye lens 14 has a plurality of virtual light sources corresponding to the fly-eye shape in order to split and condense the light collected from the reflector. It is necessary to reduce the distribution range of the light source, that is, to provide a very small fly-eye lens. For this reason, the effective incident divergence angle (NA) to the fly eye must be reduced together with the number of fly eye divisions. Therefore, in order to ensure the light use efficiency, the elliptical reflector 1 required from the fly eye
In the case of 2, the distance from the fly-eye lens 14 to the reflector needs to be increased until it falls within the effective angle range.

【0020】しかし他方では、熱問題からリフレクタの
小型化には制限があるとともに有限長を有する現実光源
で、フライアイレンズ14からリフレクタまでの距離を
大きくとると、有限アークによる反射指向性から効率よ
く小型フライアイレンズ14にや集光できないためであ
る。
On the other hand, on the other hand, there is a limit to miniaturization of the reflector due to thermal problems, and if the distance from the fly-eye lens 14 to the reflector is increased with a real light source having a finite length, the efficiency is reduced due to the reflection directivity due to the finite arc. This is because the light cannot be focused on the small fly-eye lens 14 well.

【0021】そこでこの発明は、フライアイレンズ部1
4の設計条件を満足しつつ、また楕円リフレクタ12の
設計条件を満足しつつ上記の難題を解決し、装置全体の
小型化を実現しつつ、フライアイレンズにおける光利用
効率を向上し、液晶プロジェクタの表示性能の向上も得
る用にしている。
Accordingly, the present invention provides a fly-eye lens unit 1
In addition to satisfying the design conditions of No. 4 and the design conditions of the elliptical reflector 12, the above-mentioned difficult problem is solved, the miniaturization of the entire device is realized, the light use efficiency of the fly-eye lens is improved, and the liquid crystal projector is improved. The display performance is also improved.

【0022】その具体的手段の例としては、図1に示す
ようにフライアイレンズ部14よりみた楕円リフレクタ
12の有効径が小さくなる光学的補正手段13を設けて
いることである。
As an example of the specific means, as shown in FIG. 1, there is provided an optical correction means 13 for reducing the effective diameter of the elliptical reflector 12 as viewed from the fly-eye lens unit 14.

【0023】図4には上記の光学的補正手段13の他の
具体的形状の例を示している。図4の例は、フライアイ
レンズ部14と楕円リフレクタ12の開口との間におい
て、光軸を同軸とする円錐レンズ21を設けている。図
に示すようにメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等
による光源11を用いた場合、光源11から第2焦点f
2までは、光軸及び光軸の周りには光が到達しない構造
となっている。これは中抜けと言われる。この装置は、
この中抜けの影響で光りが不均一になることも防止して
いる。
FIG. 4 shows another specific example of the shape of the optical correction means 13 described above. In the example of FIG. 4, a conical lens 21 having the optical axis coaxial is provided between the fly-eye lens unit 14 and the opening of the elliptical reflector 12. As shown in the figure, when a light source 11 such as a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp is used, a second focus f
Up to 2, the light does not reach the optical axis and around the optical axis. This is said to be a bunch. This device is
This prevents the light from becoming non-uniform due to the influence of this hollow.

【0024】つまりフライアイレンズ部14からみたリ
フレクタ系が小さくなる、即ちフライアイ入射角が小さ
くなる光学手段として、円錐レンズ21を適用した実施
例である。図よりわかるように、フライアイレンズ部1
4のNAと楕円リフレクタ12のアーク特性に鑑み、最
も適切な円錐レンズ頂角を適用することで、フライアイ
入射角を半減することが可能である。また同時に、中抜
けの部分に対応して、円錐レンズ12の出射光は、光軸
にて光がミックスされるため、少ないフライアイ分割数
でも高品位な照明系が構築可能である。特に最近主流と
なりつつある高圧水銀ランプはアーク安定性が悪いた
め、非常に有効な手段である。
That is, in this embodiment, the conical lens 21 is applied as an optical means for reducing the reflector system viewed from the fly-eye lens unit 14, that is, for reducing the fly-eye incident angle. As can be seen from the figure, the fly-eye lens unit 1
In consideration of the NA of 4 and the arc characteristics of the elliptical reflector 12, it is possible to reduce the fly-eye incident angle by half by applying the most appropriate conical lens apex angle. At the same time, since the light emitted from the conical lens 12 is mixed along the optical axis corresponding to the hollow portion, a high-quality illumination system can be constructed with a small number of fly-eye divisions. In particular, high-pressure mercury lamps, which have recently become mainstream, have poor arc stability and are very effective means.

【0025】図5(A)は、更にこの発明の他の光学的
補正手段13の具体的形状の例を示している。図5
(B)は、一部を拡大して示している。この例は、円錐
レンズ21が楕円リフレクタ12の第2焦点f2を跨ぐ
ように配置することで、より光のミックス頻度を向上さ
せ、照明品位向上を図ったものである。即ち楕円リフレ
クタ12が第2焦点f2上に配置される。
FIG. 5A shows an example of the specific shape of another optical correction means 13 according to the present invention. FIG.
(B) is a partially enlarged view. In this example, by arranging the conical lens 21 so as to straddle the second focal point f2 of the elliptical reflector 12, the frequency of light mixing is further improved, and the illumination quality is improved. That is, the elliptical reflector 12 is disposed on the second focal point f2.

【0026】この例によれば光束ミックス頻度は向上す
るものの、フライアイ入射光のテレセン性はやや劣化す
るため、集光レンズ22を配してもよい。そして第1フ
ライアイレンズ14aの光源側にレンズ処理を施すこと
で、テレセン性を図3の例程度まで復活させている。
According to this example, although the frequency of luminous flux mixing is improved, the telecentricity of the fly-eye incident light is slightly deteriorated. Therefore, a condenser lens 22 may be provided. By performing lens processing on the light source side of the first fly-eye lens 14a, telecentricity is restored to the level shown in FIG.

【0027】この例では円錐レンズ21のみならず、さ
らに集光レンズ22が追加されるが、集光レンズ機能は
フライアイレンズ14aの光源側および円錐レンズ21
の形状を工夫することで集光レンズ22の機能を含有さ
せることが可能であるため、殆どの場合において素子追
加はない。
In this example, not only the conical lens 21 but also a condenser lens 22 is added. The condenser lens function is provided on the light source side of the fly-eye lens 14a and the conical lens 21.
It is possible to incorporate the function of the condenser lens 22 by devising the shape of, and in most cases, there is no additional element.

【0028】図6の例は、楕円リフレクタ12とフライ
アイレンズ部14間で、光軸の折り曲げが必要となった
場合に、先の凹レンズ23と同様効果の得られる凸ミラ
ー24を追加した実施例である。プロジェクタの光学サ
イズが限定され、ミラーの追加を余儀なくされた場合、
最も高効率となる凹レンズを配置することが不可能とな
る場合、このように凸ミラー24を利用すれば、同様の
効果が得られ、且つ、構成前提条件としてもともと必要
であったミラーの変形であることから、部品数の追加な
く効率向上効果が得られ、より低コストにて本発明適用
が可能となる。
In the example shown in FIG. 6, when the optical axis must be bent between the elliptical reflector 12 and the fly-eye lens unit 14, a convex mirror 24 having the same effect as the concave lens 23 is added. It is an example. If the optical size of the projector is limited and you need to add a mirror,
When it becomes impossible to arrange the concave lens which has the highest efficiency, the same effect can be obtained by using the convex mirror 24 in this manner, and the deformation of the mirror which was originally required as a configuration precondition is achieved. Because of this, the effect of improving efficiency can be obtained without adding the number of parts, and the present invention can be applied at lower cost.

【0029】次に、本発明に至る背景となった思考経過
を示すことにする。このリフレクタ12を見るフライア
イレンズ部14は、ある程度の照明角余裕があれば小型
・高効率にて実現可能であるが、マイクロレンズカラー
セパレーション方式では、高精細傾向から多画素化が要
求されると、パネルが大きくなり投写レンズのNAが確
保できないかまたは液晶開口率が非常に小さくなり、何
れにしろ有効照明角θが小さくなるのが常である。
Next, the process of thinking that became the background to the present invention will be described. The fly-eye lens unit 14 for viewing the reflector 12 can be realized with a small size and high efficiency if there is a certain illumination angle margin, but the micro-lens color separation method requires a large number of pixels due to the high definition tendency. In this case, the size of the panel becomes large and the NA of the projection lens cannot be secured, or the liquid crystal aperture ratio becomes very small, and in any case, the effective illumination angle θ always becomes small.

【0030】水平方向のみに着目した例を示せば、液晶
表示素子における開口率40%以上を確保するために水
平画素ピッチWp が90μmであったとすれば、各ドッ
トピッチWd は30μm、開口幅2Wo は20μ程度と
なる。
If an example focusing only on the horizontal direction is shown, assuming that the horizontal pixel pitch Wp is 90 μm in order to secure an aperture ratio of 40% or more in the liquid crystal display element, each dot pitch Wd is 30 μm and the aperture width is 2 Wo. Is about 20 μ.

【0031】このときの液晶サイズを通常テレビを意識
してVGAクラス解像度のワイドアスペクト比とすれ
ば、パネルサイズは、3.5インチ程度となる。民生を
意識した光学システムにて、この解像度とサイズとコス
トを意識すれば、Fnoは2程度を限界と考えるのが常識
である。よって投写レンズの硝子内での集光角範囲Θは
9.47度程度となる。この中に第5図に示す全ての液
晶透過光が有効光となるマイクロレンズから液晶セル間
距離Lは、510μm程度となる。これに対する照明側
から見た有効照明角範囲θは1.71度程度となる。
If the liquid crystal size at this time is set to a wide aspect ratio of VGA class resolution in consideration of a normal television, the panel size becomes about 3.5 inches. It is common sense that Fno is considered to be about 2 as a limit if this resolution, size and cost are considered in a consumer-oriented optical system. Therefore, the condensing angle range 硝 of the projection lens in the glass is about 9.47 degrees. In this, the distance L between the liquid crystal cells and the microlens where all the liquid crystal transmitted light shown in FIG. 5 becomes effective light is about 510 μm. The effective illumination angle range θ as viewed from the illumination side is about 1.71 degrees.

【0032】仮に液晶からフライアイレンズ部までの距
離Lcdを300mmとすると、許されるフライアイレンズ
部の最大水平サイズWf は17.9mm程度となる。仮に
フライアイレンズ部を水平方向で4分割するとすれば、
1面当たりの水平幅Wfpは4.5mm程度となる。
Assuming that the distance Lcd from the liquid crystal to the fly-eye lens portion is 300 mm, the allowable maximum horizontal size Wf of the fly-eye lens portion is about 17.9 mm. If the fly-eye lens part is divided into four parts in the horizontal direction,
The horizontal width Wfp per surface is about 4.5 mm.

【0033】次に以上の条件より求まるフライアイレン
ズ部のNAを算出する。液晶サイズは上式より76.8
mmであるから、第1と第2のフライアイレンズ間隔dは
4.5mm程度となる。よってフライアイ有効集光角θfe
は7.3度程度であり即ちフライアイのNAfeは0.1
3 程度に過ぎない。
Next, the NA of the fly-eye lens portion obtained from the above conditions is calculated. The liquid crystal size is 76.8 from the above formula.
mm, the distance d between the first and second fly-eye lenses is about 4.5 mm. Therefore, fly-eye effective focusing angle θfe
Is about 7.3 degrees, that is, NAfe of fly's eye is 0.1
Only about three.

【0034】仮にリフレクタ開口部から第1フライアイ
レンズまでの距離Lr を150mmとすると、許されるリ
フレクタの有効開口径φは38.4mm程度である。当然
ながら楕円リフレクタ12にも幾つかの制約が存在す
る。まずは熱問題からランプ電力に応じて楕円リフレク
タ12の最短反射部までの距離、つまり第1焦点距離f
1 がある数値以上である必要が生じる。ランプ破裂時の
危険防止から保護硝子等にて密閉すると、当然この値も
拡大させる必要が生じる。具体例では、仮に高輝度を狙
って250Wランプ等を使用すると、熱膨張係数αが3
4〜38程度の従来硝材や蒸着コートの耐熱性から上記
f1 は最低でも12mmは必要となる。
Assuming that the distance Lr from the reflector opening to the first fly-eye lens is 150 mm, the permissible effective aperture diameter φ of the reflector is about 38.4 mm. Of course, the elliptical reflector 12 also has some restrictions. First, from the heat problem, the distance to the shortest reflecting portion of the elliptical reflector 12 according to the lamp power, that is, the first focal length f
1 needs to be greater than or equal to a number. When the lamp is sealed with protective glass or the like to prevent danger at the time of lamp rupture, it is naturally necessary to increase this value. In a specific example, if a 250 W lamp or the like is used for high luminance, the thermal expansion coefficient α is 3
Due to the heat resistance of the conventional glass material or the vapor deposition coat of about 4 to 38, the above f1 is required to be at least 12 mm.

【0035】ここでランプの配光特性を考慮する必要が
生じる。一般にランプの発光範囲は130度程度である
ため、かなりの立体角範囲をカバーしなければ配光特性
損失が大きくなり、高効率フライアイを使用する意味を
失う。
Here, it is necessary to consider the light distribution characteristics of the lamp. Generally, since the light emission range of the lamp is about 130 degrees, unless a considerable solid angle range is covered, the light distribution characteristic loss increases, and the meaning of using a high-efficiency fly eye is lost.

【0036】70%以上をカバーするとした場合の開口
径はおよそ90mmφに達する。従って開口32mmφの楕
円リフレクタでは、配光カバー率が極端に少ないか、極
小電力ランプかまたは高価な結晶化硝子材使用のリフレ
クタと多くの冷却工夫が必要となる。
The aperture diameter when covering 70% or more reaches approximately 90 mmφ. Therefore, an elliptical reflector having an aperture of 32 mmφ requires an extremely small light distribution coverage, a reflector with a very low power lamp, or a reflector using an expensive crystallized glass material and many cooling measures.

【0037】この不具合を避けるために楕円リフレクタ
の第2焦点を大きくとり、集光角範囲をフライアイ部1
4のNAにマッチングさせる手段が考えられる。90mm
φの全面をカバーするフライアイ部14とリフレクタ間
距離Lf は350mm程度。
In order to avoid this problem, the second focal point of the elliptical reflector is set large, and the focusing angle range is set to
Means for matching with NA of 4 can be considered. 90mm
The distance Lf between the fly-eye portion 14 covering the entire surface of φ and the reflector is about 350 mm.

【0038】以上の条件を満たす楕円鏡パラメータは概
略以下の通りとなる。f1 =12mm,f2 =400mm,
f=194mm,長軸a=206mm,短軸b 69.3m
m,有効開口径 90mm、開口部Xo =49.5mm,楕
円リフレクタの開口部〜フライアイ間距離Lf 350
mm このとき、光源ランプの発光範囲Larc (アーク長)が
1.5mmであったとし、ランプ固着のためのネック側開
口位置Xk =2mmとしたとき、ネック開口dφは19.
3mm程度。f1 より最短反射面V位置までの距離Lv は
13.9mm程度。
The elliptic mirror parameters satisfying the above conditions are roughly as follows. f1 = 12mm, f2 = 400mm,
f = 194 mm, major axis a = 206 mm, minor axis b 69.3 m
m, effective opening diameter 90 mm, opening Xo = 49.5 mm, distance Lf 350 between the opening of the elliptical reflector and the fly's eye
mm At this time, when the light emission range Larc (arc length) of the light source lamp is 1.5 mm, and when the neck side opening position Xk for fixing the lamp is 2 mm = 2 mm, the neck opening dφ is 19.
About 3mm. The distance Lv from f1 to the position of the shortest reflecting surface V is about 13.9 mm.

【0039】最短反射面RN よりみたアークの光軸上角
度範囲をθarc と示せば、4.4度となる。よって光源
より発した光がリフレクタ反射面Vにて反射し、開口部
フライアイ位置に到達する幅範囲の半径Rslは15.1
mm程度である。
If the angle range on the optical axis of the arc as viewed from the shortest reflecting surface RN is represented as θarc, it is 4.4 degrees. Accordingly, the light emitted from the light source is reflected by the reflector reflection surface V, and the radius Rsl of the width range reaching the opening fly-eye position is 15.1.
mm.

【0040】一方、先に求まったフライアイ存在範囲は
9mmであるから、リフレクタネック近傍反射面Rn にて
反射された光は、殆どフライアイ有効範囲内に集光して
いないことが解る。
On the other hand, since the fly-eye existence range determined previously is 9 mm, it is understood that the light reflected by the reflector surface near the reflector neck Rn is hardly converged within the fly-eye effective range.

【0041】以上により、マイクロレンズと角度偏差を
用いた図1のような有効照明角の厳しい照明光学系で
は、液晶と投写レンズより定まるフライアイ照明光学系
では、リフレクタ全面より到達する光全てを液晶面に集
光できず効率が劣化するかまたは、フライアイはリフレ
クタ全面をカバーできるが、アークより発する光の全て
をフライアイ有効面に集光しきれず、効率が劣化する。
As described above, in an illumination optical system having a strict effective illumination angle as shown in FIG. 1 using a microlens and an angle deviation, a fly-eye illumination optical system determined by a liquid crystal and a projection lens causes all light arriving from the entire surface of a reflector to pass through. Efficiency deteriorates because the light cannot be condensed on the liquid crystal surface, or the fly eye can cover the entire surface of the reflector, but not all the light emitted from the arc can be condensed on the fly eye effective surface, and the efficiency deteriorates.

【0042】そこでこの発明では、フライアイレンズよ
りみた楕円リフレクタの有効径が小さくなる光学的補正
手段を前記楕円リフレクタと前記フライアイレンズ間の
光学路に配置し品位向上を得るものである。
Therefore, in the present invention, an optical correction means for reducing the effective diameter of the elliptical reflector as viewed from the fly-eye lens is arranged in the optical path between the elliptical reflector and the fly-eye lens to improve the quality.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、照明角に
高度なテレセントリック(光線が光軸と平行な状態)性
が要求された場合に、フライアイレンズ及び光学的補正
手段の最低限の部品追加で、高効率・高品位なフライア
イ照明光学系の構築が可能である。
As described above, according to the present invention, when a high degree of telecentricity (a state in which light rays are parallel to the optical axis) is required for the illumination angle, the fly-eye lens and the optical correction By adding parts, it is possible to construct a highly efficient and high-quality fly-eye illumination optical system.

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

【図1】 この発明の一実施の形態を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の一部を拡大して示す図。FIG. 2 is an enlarged view showing a part of FIG. 1;

【図3】 図2の一部を更に示す図。FIG. 3 is a diagram further showing a part of FIG. 2;

【図4】 この発明のまた他の実施の形態を示す図。FIG. 4 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の更にまた他の実施の形態を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図6】 この発明のまた他の実施の形態を示す図。FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…光源、12…楕円リフレクタ、13…光学的補正
手段、14…フライアイレンズ部、15…集光レンズ、
16R,16B,16G…ダイクロイックミラー、17
…偏光板、18…液晶パネル、19…検光子、20…投
射レンズ。
11: light source, 12: elliptical reflector, 13: optical correction means, 14: fly-eye lens unit, 15: condenser lens,
16R, 16B, 16G ... dichroic mirror, 17
... a polarizing plate, 18 ... a liquid crystal panel, 19 ... an analyzer, 20 ... a projection lens.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1焦点に置かれた光源より発する光を
第2焦点に集光反射させる楕円リフレクタと、 前記楕円リフレクタと液晶パネルの間に配され、前記楕
円リフレクタより発する光を任意複数に分割し、それぞ
れの分割部に入力された光を前記液晶パネルの全体が照
射されるように出射する用に構成されたフライアイレン
ズ部と、 前記フライアイレンズ部の前記分割部における仮想複数
光源より発する光を略平行光に制御する集光レンズと、 前記集光レンズより出射される光を映像信号にあわせて
透過量を制御する前記液晶パネルと、 前記液晶パネルの通過光をスクリーンに拡大投影する投
射レンズと、 前記フライアイレンズ部よりみた前記楕円リフレクタの
有効径が光学的に小さくなるように光学的補正を行う光
学的補正手段とを具備したことを特徴とする液晶プロジ
ェクタの照明装置。
1. An elliptical reflector for condensing and reflecting light emitted from a light source placed at a first focal point to a second focal point, and disposed between the elliptical reflector and a liquid crystal panel to arbitrarily generate a plurality of lights emitted from the elliptical reflector. And a fly-eye lens unit configured to emit light input to each of the division units so that the entire liquid crystal panel is irradiated, and a virtual plurality of the fly-eye lens units in the division unit. A condenser lens that controls light emitted from the light source into substantially parallel light; a liquid crystal panel that controls the amount of light transmitted from the condenser lens in accordance with a video signal; and a light that passes through the liquid crystal panel on a screen. A projection lens for enlarging and projecting; and an optical correction means for performing optical correction so that an effective diameter of the elliptical reflector as viewed from the fly-eye lens portion is optically small. Lighting apparatus for a liquid crystal projector, characterized in that the.
【請求項2】 前記光学的補正手段は、円錐レンズであ
ることを特徴とする請求項1記載の液晶プロジェクタの
照明装置。
2. The illumination device according to claim 1, wherein said optical correction means is a conical lens.
【請求項3】 前記光学的補正手段は、凹レンズである
ことを特徴とする請求項1記載の液晶プロジェクタの照
明装置。
3. The illumination device of a liquid crystal projector according to claim 1, wherein said optical correction means is a concave lens.
【請求項4】 前記光学的補正手段は、凸ミラーである
ことを特徴とする請求項1記載の液晶プロジェクタの照
明装置。
4. The illumination device of a liquid crystal projector according to claim 1, wherein said optical correction means is a convex mirror.
【請求項5】 前記液晶パネルは、液晶表示素子の各画
素に1対1対応したマイクロレンズアレイを装備してお
り、折り返しのダイクロイックミラーにより赤、青、緑
毎に前記マイクロレンズアレイに入射する照明入射角を
変化させるマイクロレンズ色分離方式の液晶プロジェク
タ照明装置に具備されていることを特徴とする投写型液
晶プロジェクタの照明装置。
5. The liquid crystal panel is provided with a microlens array corresponding to each pixel of the liquid crystal display element on a one-to-one basis, and enters the microlens array for each of red, blue, and green by a folded dichroic mirror. An illumination device for a projection-type liquid crystal projector, which is provided in a microlens color separation type liquid crystal projector illumination device that changes an illumination incident angle.
JP12124298A 1998-04-30 1998-04-30 Lighting device for LCD projector Expired - Fee Related JP3413099B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12124298A JP3413099B2 (en) 1998-04-30 1998-04-30 Lighting device for LCD projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12124298A JP3413099B2 (en) 1998-04-30 1998-04-30 Lighting device for LCD projector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11311762A true JPH11311762A (en) 1999-11-09
JP3413099B2 JP3413099B2 (en) 2003-06-03

Family

ID=14806429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12124298A Expired - Fee Related JP3413099B2 (en) 1998-04-30 1998-04-30 Lighting device for LCD projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3413099B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030031582A (en) * 2001-10-15 2003-04-23 엘지전자 주식회사 Reflection type projector
EP1356348A2 (en) * 2000-08-01 2003-10-29 Riake Corporation Illumination device and method for laser projector
JP2005017785A (en) * 2003-06-27 2005-01-20 Hitachi Ltd Optical unit and projection type image display device using the same
JP2009211095A (en) * 2009-06-18 2009-09-17 Hitachi Ltd Optical unit and projection type image display device using the same
US8398244B2 (en) 2008-12-25 2013-03-19 Seiko Epson Corporation Projector
JP2014089455A (en) * 2013-12-02 2014-05-15 Seiko Epson Corp Lighting device and projector
JP2017090816A (en) * 2015-11-16 2017-05-25 セイコーエプソン株式会社 Illumination device and projector

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1356348A2 (en) * 2000-08-01 2003-10-29 Riake Corporation Illumination device and method for laser projector
KR20030031582A (en) * 2001-10-15 2003-04-23 엘지전자 주식회사 Reflection type projector
JP2005017785A (en) * 2003-06-27 2005-01-20 Hitachi Ltd Optical unit and projection type image display device using the same
US8398244B2 (en) 2008-12-25 2013-03-19 Seiko Epson Corporation Projector
JP2009211095A (en) * 2009-06-18 2009-09-17 Hitachi Ltd Optical unit and projection type image display device using the same
JP2014089455A (en) * 2013-12-02 2014-05-15 Seiko Epson Corp Lighting device and projector
JP2017090816A (en) * 2015-11-16 2017-05-25 セイコーエプソン株式会社 Illumination device and projector

Also Published As

Publication number Publication date
JP3413099B2 (en) 2003-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100382953B1 (en) Picture display device
US5993010A (en) Two-dimensional illumination optical system and liquid crystal projector using same
US6464375B2 (en) Lens element and illumination optical apparatus and projection display apparatus
US6222674B1 (en) Projective image display apparatus
JP4479686B2 (en) Lighting device and projector
JP4122594B2 (en) Optical device, and projector device, rear projector device, and multi-projector device using the same
US6461001B2 (en) Illumination apparatus and projection type display apparatus
JP2004326129A (en) Illuminator and projection type display device
JP2000305167A (en) Illumination optical system and projection type display device using the same
JP4420087B2 (en) Lighting device and projector
JPH0815686A (en) Liquid crystal display device
JP2001337394A (en) Illumination optical device and projection type display device
JPH11281923A (en) Projection display device
JP3413099B2 (en) Lighting device for LCD projector
WO2010067504A1 (en) Projection display device
JP3896248B2 (en) Projection type display device and multi-screen display device using the same
JPH0675200A (en) Illuminating optical system device
JPH08129155A (en) Projection type picture display device
JP2008234897A (en) Light source device and projector
JPH08227103A (en) Projection type display device
US7798654B2 (en) Image display apparatus
JPH11202429A (en) Projection type single-plate liquid crystal display device
JP3202686B2 (en) Lighting device for liquid crystal projector
JP2000122178A (en) Illuminator
JP2002296679A (en) Projector device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080328

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090328

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100328

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100328

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120328

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130328

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130328

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140328

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees