WO1999019759A1 - Afficheur a projection - Google Patents

Afficheur a projection Download PDF

Info

Publication number
WO1999019759A1
WO1999019759A1 PCT/JP1998/004569 JP9804569W WO9919759A1 WO 1999019759 A1 WO1999019759 A1 WO 1999019759A1 JP 9804569 W JP9804569 W JP 9804569W WO 9919759 A1 WO9919759 A1 WO 9919759A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
optical system
illumination optical
lens
projection
Prior art date
Application number
PCT/JP1998/004569
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Akitaka Yajima
Yasunori Ogawa
Jiro Ito
Original Assignee
Seiko Epson Corporation
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 Seiko Epson Corporation filed Critical Seiko Epson Corporation
Priority to CNB988014947A priority Critical patent/CN100374902C/zh
Priority to BR9806312-0A priority patent/BR9806312A/pt
Priority to US09/319,534 priority patent/US6315417B1/en
Priority to AU95166/98A priority patent/AU742357C/en
Priority to KR10-1999-7004084A priority patent/KR100489459B1/ko
Priority to CA002264954A priority patent/CA2264954C/en
Priority to EP98947806A priority patent/EP0952473A4/en
Publication of WO1999019759A1 publication Critical patent/WO1999019759A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G02B27/0961—Lens arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
    • H04N5/7441—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3197—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using light modulating optical valves

Definitions

  • the present invention relates to a projection display device that modulates a light beam emitted from a light source by a light valve using a liquid crystal panel or the like, and enlarges and projects the modulated light beam through a projection optical system.
  • Type display devices are known.
  • the optical system of such a projection display device is shown in FIG.
  • the projection display apparatus 100 is provided with an illumination optical system 80 including a light source 81 and a uniform illumination optical system 82, and light is illuminated by the illumination optical system 80. It has a liquid crystal light valve 10OA and a projection optical system 60A that enlarges and projects the light emitted from the liquid crystal light valve 10OA onto the screen 900.
  • both the F-number F L and F P of the illumination optical system 8 0 and the projection optical system 6 OA is designed to be substantially equal.
  • the projection optical system 6OA is often represented by one lens body as shown in FIG. 6, but is usually composed of a plurality of lens bodies. This means that multiple lens bodies can be replaced with a single lens body that has the equivalent function as those configured. And F Nampa one F P of the projection optical system, one lens body F-number of which is replaced in this manner, that is, the value 1 p obtained by dividing the focal length 1 p of the single lens body in the diameter dp of the lens / dp.
  • the F-number of the illumination optical system refers to the multiple lens bodies included in the illumination optical system. Of these, the F-number of the lens body located on the most downstream side of the optical path, that is, the closest side to the liquid crystal light knob 100A, which is the object to be illuminated, is shown. Further, when the lens body disposed on the most downstream side of the optical path is a lens array composed of a plurality of small lenses as shown in FIG. 6, the illumination from the lens array is performed instead of the F-number of each lens.
  • the value of 1 L to the object divided by the maximum value of the lens array diameter d L (for example, the diameter for a circle, the length of the diagonal for a square), and l L / d L .
  • the area occupied by the black matrix increases, and conversely, the area of the pixel opening decreases.
  • a liquid crystal light valve is formed with a microlens array consisting of a plurality of microlenses, and the light is efficiently guided to the corresponding pixel opening by each microlens. Valves have been proposed.
  • a liquid crystal light valve with a microlens is incorporated in a projection display device 100 of the conventional configuration in which the F-numbers of both the illumination optical system 80 and the projection optical system 6OA are designed to be almost equal, Some of the light emitted from the liquid crystal light valve may not be swallowed by the projection optical system 6OA. As a result, light use efficiency is low. The projected image in lean becomes dark.
  • an object of the present invention is to provide a projection display device incorporating a light lens with a micro lens, by preventing a decrease in light use efficiency due to diffusion of light by the micro lens.
  • An object of the present invention is to provide a projection display device capable of obtaining a bright image and a projection image. Disclosure of the invention
  • the present invention includes a light valve that modulates a light beam emitted from an illumination optical system, and a projection optical system that enlarges and projects the light beam modulated by the light valve.
  • the valve is a projection display device including pixels arranged in a matrix and a microlens array having a plurality of microlenses for condensing incident light on the pixels, wherein the F-number of the projection optical system is It is characterized by being smaller than the F-number of the illumination optical system.
  • the F-number of the projection optical system is made smaller than the F-number of the illumination optical system, and the light emitted from the liquid crystal light valve diffused by the microlens is efficiently swallowed into the projection optical system. I am trying to be. For this reason, it is possible to prevent a decrease in light use efficiency due to the diffusion of light by the microlens, and to sufficiently obtain the effect of forming the microlens on the liquid crystal light valve. In other words, a large amount of light guided to the pixel opening by the microlens can efficiently reach the projection surface, and a projection display device in which a liquid crystal light valve with a microlens is incorporated can acquire a bright level and a projected image. .
  • the F-numbers of the projection optical system, the illumination optical system, and the microlens are respectively set to F P , and when the F M, the F-number F P of the projection optical system, the following formulas
  • the illumination optical system includes: a light source; a uniform light source configured to divide a light beam emitted from the light source into a plurality of partial light beams and to superimpose the respective partial light beams on the light valve.
  • a device having a bright optical system can be employed. By employing such an illumination optical system, it is possible to illuminate the liquid crystal light valve without unevenness, and to obtain a high contrast projected image.
  • the illumination optical system is divided by a first lens plate including a light source, a plurality of rectangular lenses that divides light emitted from the light source into a plurality of intermediate light beams, and the first lens plate. And a second lens plate having a plurality of rectangular lenses for superimposing the plurality of intermediate light beams on the light valve, so that there is no unevenness in the liquid crystal light valve. Lighting can be performed, and high contrast and projected images can be obtained.
  • the plurality of rectangular lenses forming the second lens plate may be eccentric lenses. This makes it possible to superimpose a plurality of intermediate light beams at a shorter distance.
  • a first and second lens plates each including a light source, a plurality of rectangular lenses for dividing light emitted from the light source into a plurality of intermediate light beams, and the first and second lens plates And a superimposing lens that superimposes the plurality of intermediate luminous fluxes divided by the light valve on the light valve.
  • a superimposing lens that superimposes the plurality of intermediate luminous fluxes divided by the light valve on the light valve.
  • the illumination optical system may include a light source, and a condenser lens that collects light emitted from the light source. If such an illumination optical system is adopted, the diffusion of light from the light source can be prevented by the condensing action of the condensing lens, so that the light use efficiency is improved and a bright and projected image can be obtained. It becomes possible.
  • a color separation optical system for separating a light beam emitted from the illumination optical system into light beams of a plurality of colors, and a plurality of light beams for modulating the light beams of respective colors separated by the color separation optical system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical system of a projection display device to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an equivalent optical system for a red light beam.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the F-number of the projection optical system.
  • FIGS. 4 (a), 4 (b), 5 (a) and 5 (b) are diagrams each showing a modification of the illumination optical system.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an optical system of a conventional projection display device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the projection display device of this example separates the light beam emitted from the illumination optical system into three color light beams of red, green, and blue, and passes each of these color light beams through a liquid crystal light valve to correspond to image information. It is a form of modulating, synthesizing the modulated luminous flux, and displaying it enlarged on the screen via the projection optical system.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical system incorporated in the projection display device 1 of the present example.
  • the optical system of the projection display device 1 of this example includes an illumination optical system 80 having a light source 81, a light beam W emitted from the illumination optical system 80 being a red light beam, a green light beam G, and a blue light beam B.
  • Color separation optics 9 2 4 that separates each color light beam R, G, and B three liquid crystal light valves 100 R, 100 G, and 100 B, and the color after modulation A dichroic prism 10 as a color combining optical system for combining light beams, a projection optical system 60 for enlarging and projecting the combined light beam onto the surface of the screen 900,
  • the light guide system 927 for guiding the liquid crystal light valve 100B corresponding to the blue light flux B is provided.
  • the illumination optical system 80 divides the light beam from the light source 81 and the light beam from the light source 81 into a plurality of partial light beams, and superimposes these partial light beams on the liquid crystal light valves 100 R, 100 G, and 100 B.
  • a uniform illumination optical system 82 is provided.
  • Light source 81 is a light source such as a halogen lamp, a metal halide lamp, or a xenon lamp.
  • a source lamp 81 1 and a reflector 812 that emits light emitted from the light source lamp 81 1 as substantially parallel light are provided.
  • the reflector 812 whose reflection surface has a parabolic shape, an elliptical shape, or the like is used.
  • the uniform illumination optical system 82 includes a first lens plate 821 having a plurality of rectangular lenses and a second lens plate 822.
  • a reflection mirror 823 is provided, and the optical axis 1a of the light emitted from the first lens plate 821 is bent at a right angle toward the front of the device.
  • the first and second lens plates 821 and 822 are arranged so as to be orthogonal to each other with the reflection mirror 823 interposed therebetween.
  • the light emitted from the light source 81 is divided into a plurality of intermediate light beams by a rectangular lens forming the first lens plate 821, and the liquid crystal light valve 100R is passed through the rectangular lens forming the second lens plate 822. , 100G, 100B.
  • the liquid crystal light valves 10R, 100G, and 100B are illuminated using the uniform illumination optical system 82, so that the liquid crystal light knobs 100R, 100G, and 100B are uneven. It can be illuminated with illumination light without any noise, and is effective for obtaining a high contrast projected image.
  • the color separation optical system 924 includes a blue-green reflecting dichroic mirror 941, a green reflecting dichroic mirror 942, and a reflecting mirror 943.
  • a blue-green reflecting dichroic mirror 941 the blue light beam B and the green light beam G included in the light beam W are reflected almost at right angles, and go toward the green reflecting dichroic mirror 942.
  • the red light beam R is transmitted through the blue-green reflecting dichroic mirror 941, is reflected at a substantially right angle by the rear-side reflection mirror 943, and is emitted from the emitting portion 944 of the red light beam R to the side of the dichroic prism 10.
  • the green reflecting dichroic mirror 942 of the blue and green luminous fluxes B and G reflected by the blue-green reflecting dichroic mirror 941, only the green luminous flux G is reflected almost at right angles, and the green luminous flux is reflected.
  • the light is emitted from the G emission part 945 to the dichroic prism 10 side.
  • the blue luminous flux B transmitted through the green reflection dichroic mirror 942 is emitted from the emission section 946 of the blue luminous flux B to the light guide system 927 side.
  • the distances at are set to be approximately equal.
  • -Condensing lenses 951 and 952 are arranged on the exit sides of the exit portions 944 and 945 of the red light beam R and the green light beam G of the color separation optical system 92.4, respectively. Accordingly, the red light beam R and the green light beam G emitted from the respective light emitting portions 944 and 945 enter these condensing lenses 951 and 952 and are parallelized.
  • the red light beam R and the green light beam G thus collimated are incident on the liquid crystal light valves 100R and 100G and modulated, and image information corresponding to each color light is added. That is, the switching of these liquid crystal light valves is controlled by driving means (not shown) in accordance with image information, whereby each color light passing therethrough is modulated.
  • driving means a known means can be used as it is.
  • the blue light flux B is guided to the corresponding liquid crystal light valve 100B via the light guide system 927, where it is similarly modulated according to image information.
  • the light guide system 927 includes a condenser lens 954 disposed on the exit side of the exit section 946 of the blue light flux B, an entrance-side reflection mirror 971, and an exit-side reflection mirror 972. It comprises an intermediate lens 973 disposed between the reflection mirrors and a condenser lens 953 disposed in front of the liquid crystal light valve 100B.
  • the length of the optical path of each color light beam that is, the distance from the light source 81 to each liquid crystal light valve is the longest for the blue light beam B, and therefore, the light amount loss of this light beam is the largest. However, the loss of light quantity can be suppressed by interposing the light guide system 927.
  • the dike aperture prism 10 has an X-shaped dichroic layer formed along the joint surface of the four right-angle prisms.
  • the color image synthesized by the dichroic prism 10 is enlarged and projected on the surface of a screen 900 at a predetermined position via a projection optical system 60 which is a component of the projection lens unit.
  • a projection optical system 60 a telecentric lens can be used as the projection optical system 60.
  • the path is bent in order to keep the optical system compact, etc.-
  • optically it is an optical system in which each lens is linearly arranged along the optical axis of the light source.
  • FIG. 2 shows an equivalent optical system for a red light beam.
  • the above-described color separation optical system 925, condenser lens 951, and dichroic prism 10 are omitted.
  • the equivalent optical systems for the green light beam and the blue light beam so that the description thereof will be omitted.
  • the liquid crystal light valve 10 OR has a microlens array 1 having a plurality of microlenses 101 on its light incident surface side in order to prevent a reduction in light use efficiency due to the refinement. 0 2 is formed.
  • Each microlens 101 is formed corresponding to the pixel opening, and has an optical characteristic so that light incident on the liquid crystal light valve 100OR is condensed to the corresponding pixel opening.
  • the light emitted from the liquid crystal light valve 100OR is diffused by the action of the microlens 101 as shown by the solid line in FIG.
  • the spread of the light emitted from the liquid crystal light valve 10OR becomes larger than the spread of the light emitted from the liquid crystal light valve (the broken line in FIG. 2) in the projection display device having the configuration.
  • the light emitted from the liquid crystal light valve 10 OR is efficiently swallowed by the projection optical system 60.
  • the projection optical system 6OA is often represented by one lens body as shown in FIG. 2, but is usually composed of a plurality of lens bodies. This means that multiple lens bodies can be replaced with a single lens body that has the equivalent function as those configured.
  • the F number F P of the projection optical system is the F number of one lens body replaced in this way, that is, the value obtained by dividing the focal length 1 p of the one lens body by the lens diameter dp 1 P / shall indicate dp.
  • the F-number P ⁇ of the illumination optical system refers to the most downstream side of the optical path among a plurality of lens bodies included in the illumination optical system, that is, the liquid crystal light valves 100 R, 100 G, and 100 G.
  • the F-number of the lens body arranged on the side closest to B is shown.
  • the lens body located on the most downstream side of the optical path is a lens array composed of a plurality of lenses as in this example, the object to be illuminated from the lens array instead of the F-number of each lens.
  • the distance 1 L to the maximum value d L of the diameter of the lens array (e.g., in the case of circular diameter, in the case of a square diagonal length) shall be the one showing the values l L / d L obtained by dividing. Therefore, when the projection display device 1 of this embodiment, the F-number F L of the illumination optical system, F-number of the second lens plate 822, i.e., the distance from the lens plate 822 to the liquid crystal Rye preparative valve 10 OR 1 L the maximum value of the diameter of the lens plate 822 d L (e.g., diameter in the case of a circle-shaped, in the case of a square diagonal length) divided by You.
  • one of the liquid crystal light valves 100R, 100G, and 100B which is the object to be illuminated, has one liquid crystal light valve 100B that is different from the others. It is often located far from the illumination optical system 80. In such a case, the distance from the lens array to the illuminated object refers to the distance from the illuminated object that is closer.
  • the condenser lens 954 disposed at substantially the same position as the liquid crystal light valves 100R and 100G can be regarded as an object to be illuminated. It is.
  • the color separation optical system 924, the light guide system 927, and the condenser lenses 951 and 952 shown in FIG. 1 are also included in the illumination optical system in a broad sense.
  • the illumination optical system 80 in the narrow sense mainly performs the function of irradiating the liquid crystal light valves 100R, 100G, and 100B with light.
  • the present invention is directed to such an illumination optical system 80 in a narrow sense.
  • the projection optical system 60 F-number F P, F-number of the microlenses 101 formed on the F-number F L and the liquid crystal Rye Tobarubu 100R of the illumination optical system F M has the following relationship.
  • F-number F M of the microlens 10 1 the focal length of each microlens 101 is a value obtained by dividing the respective diameters.
  • FIG. 3 shows the relationship between the F-numbers of the illumination optical system 80, the projection optical system 60, and the microlens 101.
  • the ray angle 0 L of the illumination optical system 80 and the ray angle 0 M by the microlens 101 are obtained by the following equations (1) and (2).
  • the entrance pupil of the projection optical system 60 is enlarged so that all of the light beams having the angle of 0 P are swallowed by the projection optical system 60 so that the F-number of the projection optical system 60 satisfies Equation (4). Is configured.
  • F-number F L of the illumination optical system 80 is 2.5, if the F-number F M of the microlens 101 is 3.5 is, F Nampa one projection optical system 60 FP is set to less than about 1.4. Further, when the F-number F L of the illumination optical system 80 is 5.
  • the projection display device 1 of this embodiment by previously defining the F-number F P of the projection optical system 60, the liquid crystal Lai Bokuno diffused by the microlens 101 W rev 100 R, 100 G, Light emitted from the 10 OB is efficiently swallowed by the projection optical system. For this reason, it is possible to avoid a situation in which a part of the output light of the liquid crystal light knobs 100R, 100G, and 10OB with the microlens deviates from the projection optical system 60, and the light use efficiency due to the diffusion by the microlens 101 is reduced.
  • Drop can be prevented. That is, a large amount of light guided to the pixel opening by the microlens 101 can efficiently reach the projection surface, and a bright projection image can be obtained in a projection display device including a liquid crystal light valve with a microlens.
  • the illumination optical system 80 described above can be replaced with illumination optical systems 80A to 80D as shown in FIGS. 4 (a), 4 (b), 5 (a), and 5 (b). It is possible. 4A to 5B, the same components as those of the illumination optical system 80 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the illumination optical system 80A shown in FIG. 4A includes a uniform illumination optical system 82A having two lens plates 821 and 822 and a superposition lens 824, and a light source 81.
  • the intermediate light beam split by the first lens plate 821 was superimposed on the liquid crystal light valves 100R, 100G, and 100B by the second lens plate 822.
  • the images are superimposed via the superimposing lens 824.
  • the F-number F L of the illumination optical system, the F-number of the superimposing lens 824 disposed on the light path downstream side.
  • the illumination optical system 80B shown in FIG. 4 (b) includes a portion constituted by the second lens plate 822 and the superimposing lens 824 in FIG. 4 (a), and a single eccentric lens plate 822A having these functions. Is replaced by For this example, F-number F L of the illumination optical system, a distance 1 L from the lens plate 822B, which is disposed in an optical path downstream side to the illuminated Akirabutsu, the maximum value d L of the diameter of the lens plate 822B (e.g. , in the case of circular diameter, in the case of a square the value l L / d L obtained by dividing the diagonal length).
  • the illumination optical system 80C shown in Fig. 5 (a) has a uniform structure with two lens plates 821C.
  • An illumination optical system 82C and a light source 81C are provided.
  • the light source 8 1 C includes a light source lamp 8 11 and an elliptical reflector 8 12 C. Unlike the light source 81 that emits parallel light described above, the light source 81 C of this example emits convergent light.
  • the lens plates 821C and 822C constituting the uniform illumination optical system 82C are set to have a width corresponding to the width of the convergent light emitted from the light source 81C.
  • the functions of the lens plates 8 21 C and 8 22 C are the same as the functions of the lens plates 8 21 and 8 22 in the illumination optical system 80.
  • F-number F L of the illumination optical system a distance 1 L from the lens plate 8 2 2 that is disposed in an optical path downstream side to the object to be illuminated, the maximum value of the diameter of the lens plate 8 2 2 d (Eg, diameter for a circle, diagonal length for a square) and lt / dL.
  • the illumination optical system 80D shown in FIG. 5 (b) includes a light source 81 and a condenser lens 825.
  • the condenser lens 8 25 prevents diffusion of light emitted from the light source 81.
  • the F number of the illumination optical system is the F number, and the F number of the condenser lens 825 arranged on the most downstream side of the optical path.
  • the above-described projection display device 1 is a front projection display device that performs projection from the side observing the projection surface, but the present invention provides a rear projection that performs projection from a direction opposite to the side observing the projection surface.
  • the present invention is also applicable to a type display device.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

明 細 書
技術分野
本発明は、 光源から出射された光束を液晶パネル等を用いたライ 卜バルブによ つて変調し、 変調後の光束を投写光学系を介して拡大投写する投写型表示装置に 関するものである。 背景技術
照明光学系から出射された光束を液晶ライトバルブを用いて画像情報に対応し た変調光束に変換して、当該変調光束を投写光学系を介してスクリーン（投写面） に拡大投写する構成の投写型表示装置が知られている。 このような投写型表示装 置の光学系を図 6に示してある。 この図に示すように、 投写型表示装置 1 0 0 0 は、 光源 8 1および均一照明光学系 8 2を備えた照明光学系 8 0と、 この照明光 学系 8 0によって光が照明される液晶ライトバルブ 1 0 O Aと、 この液晶ライ ト バルブ 1 0 O Aからの出射光をスクリーン 9 0 0に拡大投写する投写光学系 6 0 Aとを有している。
このような従来の構成の投写型表示装置 1 0 0 0では、 照明光学系 8 0および 投写光学系 6 O Aの双方の Fナンバー F Lおよび F Pはほぼ等しくなるように設 計されている。
なお、 一般的に、 投写光学系 6 O Aは、 図 6に示すように 1つのレンズ体で表 されることが多いが、 通常は複数のレンズ体によって構成されている。 これは、 複数のレンズ体が、 それらによって構成されるのと等価な機能を有する 1つのレ ンズ体に置き換えられることを意味している。 投写光学系の Fナンパ一F Pとは、 このようにして置き換えられた 1つのレンズ体の Fナンバー、 すなわち、 当該 1 つのレンズ体の焦点距離 1 pをレンズの径 d pで割った値 1 p / d pを示すものと する。
また、照明光学系の Fナンバー とは、照明光学系に含まれる複数のレンズ体 のうち、 光路最下流側、 すなわち、 被照明物である液晶ライトノ ノレブ 1 0 0 Aに - 最も近い側に配置されているレンズ体の Fナンバーを示すものとする。 さらに、 この光路最下流側に配置されたレンズ体が、 図 6に示された如く複数の小レンズ からなるレンズアレイである場合には、 各レンズの Fナンパ一ではなく、 レンズ アレイから被照明物までの距離 1 Lを、 レンズアレイの径の最大値 d L (例えば、 円形の場合は直径、 四角形の場合は対角線の長さ） で割った値 l L/d Lを示すも のとする。
一方、 近年、 投写型表示装置では、 高精細な画像を表示することが望まれてい る。 高精細な画像を表示するには液晶ライトバルブ画素数を増やしておく必要が ある。 ここで、 通常、 画素がマトリクス状に配置される液晶ライトバルブにおい て、 画素の周囲部はブラックマトリクスと呼ばれる遮光層によって遮光される。
従って、 液晶ライトバルブの画素数を増やせば増やす程、 ブラヅクマトリクスの 占める領域が増え、 反対に、 画素開口部の面積は減少する。 すなわち、 液晶ライ トバルブを精細ィ匕すればする程、 これから出射される光量は非常に少なくなるの で、 高精細な画像を表示しょうとすればする程、 投写型表示装置による投写画像 は暗くなつてしまう。
このような弊害を回避するために、 液晶ライトバルブに複数のマイクロレンズ からなるマイクロレンズアレイを形成し、 光を各マイクロレンズによって対応す る画素開口部に効率良く導くようにした構成の液晶ライトバルブが提案されてい る。
しかしながら、 マイクロレンズアレイが形成された液晶ライトバルブでは、 入 射光を効率良く画素開口部に導くことはできるが、 当該液晶ライトバルブからの 出射光はマイクロレンズアレイのレンズ効果によって拡散する。 このため、 マイ クロレンズ付きの液晶ライトバルブからの出射光の傾角は、 マイクロレンズのな い液晶ライ トバルブからの出射光の傾角より大きくなる。
従って、 照明光学系 8 0および投写光学系 6 O Aの双方の Fナンバーがほぼ等 しく設計されている従来構成の投写型表示装置 1 0 0 0に、 マイクロレンズ付き 液晶ライトバルブを組み込むと、 当該液晶ライトバルブからの出射光の一部は投 写光学系 6 O Aに呑み込まれなくなる恐れがある。 この結果、 光の利用効率が低 リーンでの投写画像が暗くなる。
本発明の課題は、 上記の点に鑑みて、 マイクロレンズ付きライトノ ^レブが組み 込まれた投写型表示装置において、 マイクロレンズによる光の拡散に起因した光 の利用効率の低下を防ぐことにより、 明るレ、投写画像を得ることができる投写型 表示装置を提供することにある。 発明の開示
上記の課題を解決するために、 本発明では、 照明光学系から出射された光束を 変調するライ トバルブと、 当該ライ トバルブによって変調された光束を拡大投写 する投写光学系とを有し、 前記ライ トバルブは、 マトリクス状に配置された画素 と、 入射光を前記画素に集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレン ズアレイとを備えてなる投写型表示装置において、 前記投写光学系の Fナンバー を前記照明光学系の Fナンバーよりも小さくしたことを特徴としている。
本発明の投写型表示装置では、 投写光学系の Fナンバ一を照明光学系の Fナン バーより小さくして、 マイクロレンズによって拡散された液晶ライトバルブから の出射光を投写光学系に効率良く呑み込まれるようにしている。 このため、 マイ クロレンズによる光の拡散に起因した光の利用効率の低下を防ぐことができ、 液 晶ライ トバルブにマイクロレンズを形成したことによる効果を十分に得ることが できる。 すなわち、 マイクロレンズによって画素開口部に導かれた多くの光量を 効率良く投写面まで到達させることができ、 マイクロレンズ付き液晶ライトバル ブが組み込まれた投写型表示装置において明るレ、投写画像を取得できる。
マイクロレンズによって拡散された液晶ラィトバルブからの出射光のほぼ全て を投写光学系に呑み込まれるようにするには、前記投写光学系、前記照明光学系、 および前記マイクロレンズの Fナンバーをそれぞれ、 F P、 および FMとした ときに、 前記投写光学系の Fナンバー F Pを、 下式
FP≤ [ t a n {t a n- 1 ( 2 x FM) -(- t a n- 1 ( 2 x F L) 一 9 0 ° } ] /2 を満足する関係にすれば良い。
前記照明光学系としては、 光源と、 当該光源から出射された光束を複数の部分 光束に分割して、 それぞれの部分光束を前記ライトバルブ上に重畳させる均一照 明光学系とを備えたものを採用できる。 このような照明光学系を採用することに - より、 液晶ライ トバルブに対してムラのない照明を行うことができ、 コントラス トの高い投写画像を得ることができる。
また、 照明光学系として、 光源と、 前記光源からの出射光を複数の中間光束に 分割する複数の矩形レンズを備えた第 1のレンズ板と、 前記第 1のレンズ板によ つて分割された前記複数の中間光束を前記ライ トバルブ上に重畳させる複数の矩 形レンズを備えた第 2のレンズ板と、 を備えたものを採用することによつても、 液晶ライ トバルブに対してムラのない照明を行うことができ、 コントラストの高 レ、投写画像を得ることができる。
なお、 このとき、 前記第 2のレンズ板を構成する複数の矩形レンズは偏心レン ズであっても良い。 このようにすれば、 複数の中間光束をより短距離で重畳させ ることが可會 ¾となる。
また、 照明光学系として、 光源と、 前記光源からの出射光を複数の中間光束に 分割する複数の矩形レンズを備えた第 1、 第 2のレンズ板と、 前記第 1、 第 2の レンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ライトバルブ上に重畳さ せる重畳レンズと、 を備えたものを採用することによつても、 液晶ライトバルブ に対してムラのない照明を行うことができ、 コントラス卜の高い投写画像を得る ことができる。 また、 重畳レンズを設けることにより、 複数の中間光束をより短 距離で重畳させることが可能となる。
また、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源からの出射光を集光する集光レン ズと、 を備えたものであっても良い。 このような照明光学系を採用すれば、 光源 からの光の拡散を集光レンズの集光作用によって防ぐことが可能となるため、 光 の利用効率が向上し、 明るぃ投写画像を得ることが可能となる。
本発明の投写型表示装置としては、 前記照明光学系から出射された光束を複数 色の光束に分離する色分離光学系と、 当該色分離光学系によって分離された各色 の光束を変調する複数の前記ライ トバルブと、 当該ライトバルブのそれぞれによ つて変調された各色の光束を合成する色合成光学系と、 当該色合成光学系によつ て合成された光束を拡大投写する前記投写光学系とを有する構成を採用できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明を適用した投写型表示装置の光学系の概略構成図である。 図 2は、 赤色光束用の等価光学系の概略構成図である。
図 3は、 投写光学系の Fナンバーを説明するための図である。
図 4 ( a ) 、 図 4 ( b ) 、 図 5 ( a ) 、 図 5 ( b ) は、 それぞれ、 照明光学系 の変形例を示す図である。
図 6は、 従来の投写型表示装置の光学系の概略構成図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 図面を参照して本発明を適用した投写型表示装置を説明する。 なお、 光学系の説明では、 便宜上、 互いに直交する 3つの方向を X、 Y、 Ζとし、 Ζを 光の進行方向とする。 本例の投写型表示装置は、 照明光学系から出射された光束 を赤、 緑、 青の 3色の色光束に分離し、 これらの各色光束を液晶ライ トバルブを 通して画像情報に対応させて変調し、 変調した後の各色光束を合成して、 投写光 学系を介してスクリーン上に拡大表示する形式のものである。
Α. 装置の構成
図 1には、 本例の投写型表示装置 1に組み込まれている光学系の概略構成を示 してある。 本例の投写型表示装置 1の光学系には、 光源 8 1を備えた照明光学系 8 0と、 照明光学系 8 0から出射される光束 Wを赤色光束； 、 緑色光束 G、 青色 光束 Bに分離する色分離光学系 9 2 4と、 各色光束 R、 G、 Bを変調する 3枚の 液晶ライトバルブ 1 0 0 R、 1 0 0 G、 1 0 0 Bと、 変調された後の色光束を合 成する色合成光学系としてのダイクロイツクプリズム 1 0と、 合成された光束を スクリーン 9 0 0の表面に拡大投写する投写光学系 6 0と、 各色光束 R、 G、 B のうち、 青色光束 Bに対応する液晶ライトバルブ 1 0 0 Bに導く導光系 9 2 7を 有している。
照明光学系 8 0は、光源 8 1と、光源 8 1から光束を複数の部分光束に分割し、 それらの部分光束を液晶ライ トバルブ 1 0 0 R、 1 0 0 G、 1 0 0 Bに重畳させ る均一照明光学系 8 2を備えている。
光源 8 1は、 ハロゲンランプ、 メタルハライドランプ、 キセノンランプ等の光 源ランプ 81 1と、 光源ランプ 81 1からの出射光をほぼ平行光として出射する リフレクタ 812を備えている。 リフレクタ 812は、 その反射面の开 がパラ ボラ形、 楕円面形等のものが使用される。
均一照明光学系 82は、 複数の矩形レンズを備えた第 1のレンズ板 821およ び第 2のレンズ板 822を備えている。 また、 反射ミラー 823を備えており、 第 1のレンズ板 821からの出射光の光軸 1 aを装置前方向に向けて直角に折り 曲げるようにしている。 この反射ミラ一 823を挟んで第 1および第 2のレンズ 板 821、 822が直交する状態に配置されている。
光源 81からの出射光は、 第 1のレンズ板 821を構成する矩形レンズによつ て複数の中間光束に分割され、 第 2のレンズ板 822を構成する矩形レンズを介 して液晶ライ トバルブ 100R、 100G、 100B上に重畳される。 このよう に本例の投写型表示装置 1では、 均一照明光学系 82を用いて液晶ライトバルブ 10 OR, 100G、 100Bを照明するようにしているので、 液晶ライトノ レ ブ 100R、 100G、 100Bをムラのない照明光で照射することができ、 コ ントラストの高い投写画像を得るのに有効である。
色分離光学系 924は、 青緑反射ダイクロイツクミラー 941と、 緑反射ダイ クロイツクミラー 942と、 反射ミラー 943から構成される。 まず、 青緑反射 ダイクロイツクミラー 941において、 光束 Wに含まれている青色光束 Bおよび 緑色光束 Gがほぼ直角に反射され、 緑反射ダイクロイツクミラー 942の側に向 かう。
赤色光束 Rはこの青緑反射ダイクロイツクミラー 941を透過し、 後方の反射 ミラ一 943でほぼ直角に反射されて、 赤色光束 Rの出射部 944からダイク口 イツクプリズム 10の側に出射される。 次に、 緑反射ダイクロイツクミラ一 94 2において、 青緑反射ダイクロイヅクミラー 941において反射された青色、 緑 色光束 B、 Gのうち、 緑色光束 Gのみがほぼ直角に反射されて、 緑色光束 Gの出 射部 945からダイクロイヅクプリズム 10の側に出射される。 この緑反射ダイ クロイツクミラ一 942を透過した青色光束 Bは、 青色光束 Bの出射部 946か ら導光系 927の側に出射される。 本例では、 照明光学系 80の光束 Wの出射部 から、 色分離光学系 924における各色光束の出射部 944、 945、 946ま での距離がほぽ等しくなるように設定されている。 - 色分離光学系 9 2 4の赤色光束 R、 緑色光束 Gの出射部 9 4 4、 9 4 5の出射 側には、 それぞれ集光レンズ 9 5 1、 9 5 2が配置されている。 したがって、 各 出射部 9 4 4、 9 4 5から出射した赤色光束 R、 緑色光束 Gは、 これらの集光レ ンズ 9 5 1、 9 5 2に入射して平行ィ匕される。
このように平行ィ匕された赤色光束 R、緑色光束 Gは液晶ライ 卜バルブ 1 0 0 R、 1 0 0 Gに入射して変調され、 各色光に対応した画像情報が付加される。 すなわ ち、 これらの液晶ライ トバルブは、 不図示の駆動手段によって画像情報に応じて スイッチング制御されて、 これにより、 ここを通過する各色光の変調が行われる。 このような駆動手段は公知の手段をそのまま使用することができる。 一方、 青色 光束 Bは、 導光系 9 2 7を介して対応する液晶ライ トバルブ 1 0 0 Bに導かれ、 ここにおいて、 同様に画像情報に応じて変調が施される。
導光系 9 2 7は、 青色光束 Bの出射部 9 4 6の出射側に配置した集光レンズ 9 5 4と、 入射側反射ミラー 9 7 1と、 出射側反射ミラ一 9 7 2と、 これらの反射 ミラ一の間に配置した中間レンズ 9 7 3と、 液晶ライトバルブ 1 0 0 Bの手前側 に配置した集光レンズ 9 5 3とから構成される。 各色光束の光路の長さ、 すなわ ち、 光源 8 1から各液晶ライ トバルブまでの距離は青色光束 Bが最も長くなり、 したがって、 この光束の光量損失が最も多くなる。 しかし、 導光系 9 2 7を介在 させることにより、 光量損失を抑制できる。
各液晶ライトバルブ 1 0 0 R、 1 0 0 G、 1 0 0 Bを通って変調された各色光 束 R、 G、 Bは、 ダイクロイツクプリズム 1 0に入射して合成される。 ダイク口 イツクプリズム 1 0は 4つの直角プリズムの接合面に沿つて X字状にダイクロイ ック層が形成されたものである。 このダイクロイツクプリズム 1 0によって合成 されたカラ一画像は、 投写レンズュニットの構成要素である投写光学系 6 0を介 して所定の位置にあるスクリーン 9 0 0の表面に拡大投写される。 なお、 投写光 学系 6 0としては、 テレセントリヅクレンズを用いることができる。
次に、 照明光学系 8 0の Fナンバーと投写光学系 6 0の Fナンバーとの関係に ついて説明する。 なお、 照明光学系 8 0から液晶ライトバルブ 1 0 0 R、 1 0 0 G、 1 0 0 Bおよび投写光学系 6 0を介してスクリーン 9 0 0に至るまでの各光 路は、 光学系をコンパクトに収める等の理由から折れ曲がつたものとされている - が、 光学的には光源光軸に沿って各レンズが直線的に配列されている光学系と実 質的に等価である。 図 2には赤色光束用の等価光学系を示してある。 但し、 前述 した色分離光学系 9 2 5、 集光レンズ 9 5 1、 ダイクロイツクプリズム 1 0は省 略してある。 また、 緑色光束および青色光束用の等価光学系も同様であるので、 これらの説明は省略する。
図 2に示すように、 液晶ライ 卜バルブ 1 0 O Rは、 その光入射面の側に、 精細 化に伴う光の利用効率の低下を防ぐために複数のマイクロレンズ 1 0 1からなる マイクロレンズアレイ 1 0 2が形成されている。 各マイクロレンズ 1 0 1は画素 開口部に対応して形成され、 液晶ライトバルブ 1 0 O Rに入射した光を対応する 画素開口部に集光するように、 その光学特性が付与されている。
従って、 本例の投写型表示装置 1では、 図 2に実線で示すように、 液晶ライ ト バルブ 1 0 O Rからの出射光は、マイクロレンズ 1 0 1の作用によって拡散する。 このため、 液晶ライトバルブ 1 0 O Rからの出射光の広がりは、 構成の投写 型表示装置における液晶ライトバルブからの出射光 （図 2における破線） の広が りより大きくなる。
本例の投写型表示装置 1においては、 投写光学系 6 0の Fナンパ一 F Pを、 照 明光学系の: Fナンバー F Lよりも小さくすることにより、 マイクロレンズ 1 0 1 によって拡散された液晶ライ トバルブ 1 0 O Rからの出射光が効率良く投写光学 系 6 0に呑み込まれるようにしてある。
ここで、 一般的に、 投写光学系 6 O Aは、 図 2に示すように 1つのレンズ体で 表されることが多いが、通常は複数のレンズ体によって構成されている。これは、 複数のレンズ体が、 それらによって構成されるのと等価な機能を有する 1つのレ ンズ体に置き換えられることを意味している。 投写光学系の Fナンバー F Pとは、 このようにして置き換えられた 1つのレンズ体の Fナンバー、 すなわち、 当該 1 つのレンズ体の焦点距離 1 pをレンズの径 d pで割った値 1 P/ d pを示すものと する。
また、照明光学系の Fナンバー P\とは、照明光学系に含まれる複数のレンズ体 のうち、 光路最下流側、 すなわち液晶ライトバルブ 1 0 0 R、 1 0 0 G、 1 0 0 Bに最も近い側に配置されているレンズ体の Fナンパ一を示している。 さらに、 ― この光路最下流側に配置されたレンズ体が、 本例のように、 複数のレンズからな るレンズアレイである場合には、 各レンズの Fナンバーではなく、 レンズアレイ から被照明物までの距離 1Lを、 レンズアレイの径の最大値 dL (例えば、 円形の 場合は直径、 四角形の場合は対角線の長さ） で割った値 lL/dLを示すものとす る。 従って、 本例の投写型表示装置 1の場合、 照明光学系の Fナンバー FLとは、 第 2のレンズ板 822の Fナンバー、 すなわち、 レンズ板 822から液晶ライ ト バルブ 10 ORまでの距離 1Lを、 レンズ板 822の径の最大値 dL (例えば、 円 形の場合は直径、 四角形の場合は対角線の長さ） で割った値
Figure imgf000011_0001
る。
また、 本例のようなダイクロイツクプリズム 10を用いた投写型表示装置 1に おいては、 被照明物である液晶ライ トバルブ 100R、 100G、 100Bのう ち、 ある液晶ライトバルブ 100Bが、 他より照明光学系 80に対して遠い位置 に配置されることが多い。 このような場合におけるレンズアレイから被照明物ま での距離 とは、 より近い被照明物までの距離をいうものとする。 特に、 本例 のように、 導光系 927を用いている場合には、 液晶ライトバルブ 100R、 1 00Gとほぼ同じ位置に配置されている集光レンズ 954を被照明物とみなすこ とが可能である。
なお、 照明領域である液晶ライトバルブ 100 R、 100 G、 100 Bに光を 照射する光学系全体、 すなわち、 液晶ライトバルブ 100R、 100 G、 100 Bまでの光路および光路上に存在する光学系を、 広義の照明光学系と呼ぶことが 可能である。 例えば、 図 1に示す色分離光学系 924や、 導光系 927、 集光レ ンズ 951、 952等も、 広義の照明光学系に含まれる。 しかしながら、 液晶ラ イ トバルブ 100R、 100G、 100Bに光を照射するという機能を主として 行うのは、 狭義の照明光学系 80である。 本発明では、 このような、 狭義の照明 光学系 80を対象としている。
さらに、 マイクロレンズ 101によって拡散された液晶ライトバルブ 10 OR からの出射光のほぼ全てを、 投写光学系 60に呑み込まれるようにするために、 本例では、 投写光学系 60の Fナンバー FP、 照明光学系の Fナンバー FLおよび 液晶ライ トバルブ 100Rに形成されているマイクロレンズ 101の Fナンバー FMを以下のような関係にしている。 なお、 マイクロレンズ 10 1の Fナンバー FMは、 個々のマイクロレンズ 101の焦点距離を、 各々の径で割った値である。 図 3には、 照明光学系 80、 投写光学系 60、 およびマイクロレンズ 101の それぞれの Fナンバーの関係を示してある。 この図から分かるように、 照明光学 系 80の光線角度 0Lおよびマイクロレンズ 101による光線角度 0Mは、 下記の 式 （1) および （2) で求められる。
0L=9 O° —t an-1 (2 XFL) ··· (" 0M=9 O° —t an-1 (2 xFM) ·'· (2) 投写光学系 60に導かれる光束は、 照明光学系 60からの光束の拡散に対して マイクロレンズ 101による拡散が付加されたものである。 このため、 投写光学 系 60に導かれる光束の角度 0Ρは、照明光学系 80の光線角度 6^とマイクロレ ンズ 101による光線角度 0Μの和であり、 下記の式 （3) から求められる。
θ ρ— σ L + θ Μ
= 180° —t an—1 (2 xFL) —t an-1 (2 xFM)
. . . (3)
本例では、 この角度 0Pの光束のすべてが投写光学系 60に呑み込まれるよう に、 投写光学系 60の入射瞳を大きくして、 投写光学系 60の Fナンバーが式 (4) を満たすように構成されている。
FP≤ {t an (90° - 0P) } /2 …（4) すなわち、 式 （3)、 （4) より、 本例の投写型表示装置では、 投写光学系の Fナンバー FP、 照明光学系の Fナンバー Fい マイクロレンズの Fナンバー FL が、 式 （5) を満たすように構成されている。
FP≤ [t an {t an-1 (2 xFM) +t an"1 (2 xFL) —90° } ] /2
•••(5) 従って、 例えば、 照明光学系 80の Fナンバー FLが 2. 5、 マイクロレンズ 101の Fナンバー FMが 3. 5である場合には、 投写光学系 60の Fナンパ一 FPは、 約 1. 4未満に設定される。 また、 照明光学系 80の Fナンバー FLが 5. 0、 マイクロレンズ 101の Fナンバー FMが 3. 5である場合には、 投写光学 系 60の Fナンバー FPは、 約 2. 0未満に設定される。 このように本例の投写型表示装置 1においては、 投写光学系 60の Fナンバー FPを規定しておくことにより、 マイクロレンズ 101によって拡散された液晶 ライ 卜ノ Wレブ 100 R、 100 G、 10 OBからの出射光が投写光学系に効率良 く呑み込まれるようにしている。 このため、 マイクロレンズ付き液晶ライトノ'ル ブ 100R、 100G、 10 OBの出射光の一部が投写光学系 60から外れてし まう事態を回避でき、 マイクロレンズ 101による拡散に起因した光利用効率の 低下を防ぐことができる。 すなわち、 マイクロレンズ 101によって画素開口部 に導かれた多くの光を効率良く投写面まで到達させることができ、 マイクロレン ズ付き液晶ライ トバルブを備えた投写型表示装置において明るい投写画像を取得 できる。
B ：照明光学系の変形例
先に説明した照明光学系 80は、 図 4 (a) 、 図 4 (b) 、 図 5 (a)、 図 5 ( b )に示したような照明光学系 80 A〜 80 Dに置き換えることが可能である。 図 4 (a) 〜図 5 (b) において、 照明光学系 80と同様の構成部分には同じ符 号を付し、 その詳細な説明は省略する。
図 4 ( a ) に示す照明光学系 80 Aは、 2つのレンズ板 821、 822及び重 畳レンズ 824を有する均一照明光学系 82 Aと、 光源 81とを備えている。 先 に説明した照明光学系 8 OAでは、 第 1のレンズ板 821によって分割された中 間光束は、第 2のレンズ板 822によって液晶ライトバルブ 100R、 100G、 100B上に重畳されていたが、 本例では、 重畳レンズ 824を介して重畳され ることになる。本例の場合、照明光学系の Fナンバー FLは、 光路最下流側に配置 されている重畳レンズ 824の Fナンバーとなる。
図 4 (b) に示す照明光学系 80Bは、 図 4 (a) において第 2のレンズ板 8 22と重畳レンズ 824によって構成される部分を、 これらの機能を合わせ持つ 1つの偏心レンズ板 822 Aによって置き換えたものである。 本例の場合、 照明 光学系の Fナンバー FLは、光路最下流側に配置されるレンズ板 822Bから被照 明物までの距離 1Lを、 レンズ板 822Bの径の最大値 dL (例えば、 円形の場合 は直径、 四角形の場合は対角線の長さ） で割った値 lL/dLとなる。
図 5 (a) に示す照明光学系 80 Cは、 2つのレンズ板 821 Cを有する均一 照明光学系 8 2 Cと、 光源 8 1 Cとを備えている。 光源 8 1 Cは、 光源ランプ 8 1 1と楕円开狱のリフレクタ 8 1 2 Cとを備えている。 先に説明した平行光を出 射する光源 8 1と異なり、 本例の光源 8 1 Cは収束光を出射する。 そして、 均一 照明光学系 8 2 Cを構成するレンズ板 8 2 1 C、 8 2 2 Cは、 光源 8 1 Cから出 射された収束光の幅に合わせた开狱とされている。 レンズ板 8 2 1 C、 8 2 2 C の機能は、照明光学系 8 0におけるレンズ板 8 2 1、 8 2 2の機能と同様である。 本例の場合、照明光学系の Fナンバー F Lは、光路最下流側に配置されるレンズ板 8 2 2から被照明物までの距離 1 Lを、 レンズ板 8 2 2の径の最大値 dし （例えば、 円形の場合は直径、 四角形の場合は対角線の長さ） で割った値 l t/ d Lとなる。 図 5 ( b ) に示す照明光学系 8 0 Dは、 光源 8 1と、 集光レンズ 8 2 5とを備 えている。 集光レンズ 8 2 5は、 光源 8 1から出射される光の拡散を防ぐもので ある。本例の場合、照明光学系の Fナンバー F ま、 光路最下流側に配置されてい る集光レンズ 8 2 5の Fナンバーとなる。
C . その他の実施の形態
上述した投写型表示装置 1は、 投写面を観察する側から投写を行う前面投写型 表示装置であるが、 本発明は、 投写面を観察する側とは反対の方向から投写を行 う背面投写型表示装置にも適用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 照明光学系から出射された光束を変調するライ 卜バルブと、 当該ライ ト バルブによって変調された光束を拡大投写する投写光学系とを有し、 前記ライ ト バルブは、 マトリクス状に配置された複数の画素と、 入射光を前記画素に集光さ せる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えてなる投写型 表示装置において、
前記投写光学系の Fナンパ一を前記照明光学系の Fナンバーよりも小さくした ことを特徴とする投写型表示装置。
2 . 請求項 1において、 前記照明光学系は、 光源と、 当該光源から出射され た光束を複数の部分光束に分割して、 それぞれに部分光束を前記ライ トバルブ上 に重畳させる均一照明光学系と、を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
3 . 請求項 1において、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源からの出射光 を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第 1のレンズ板と、 前記 第 1のレンズ板によつて分割された前記複数の中間光束を前記ラィトバルブ上に 重畳させる複数の矩形レンズを備えた第 2のレンズ板と、 を備えていることを特 徴とする投写型表示装置。
4 . 請求項 3において、 前記第 2のレンズ板を構成する複数の矩形レンズは 偏心レンズであることを特徴とする投写型表示装置。
5 . 請求項 1において、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源からの出射光 を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第 1、第 2のレンズ板と、 前記第 1、 第 2のレンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ライ ト バルブ上に重畳させる重畳レンズと、 を備えていることを特徴とする投写型表示
6. 請求項 1において、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源からの出射光 - を集光する集光レンズと、 を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
7. 請求項 1〜6のいずれかにおいて、 前記照明光学系から出射された光束 を複数色の光束に分離する色分離光学系と、 当該色分離光学系によつて分離され た各色の光束を変調する複数の前記ライトバルブと、 当該ライトバルブのそれぞ れによって変調された各色の光束を合成する色合成光学系と、 当該色合成光学系 によつて合成された光束を拡大投写する前記投写光学系とを有することを特徴と する投写型表示装置。
8. 照明光学系から出射された光束を変調するライトバルブと、 当該ライ 卜 バルブによって変調された光束を拡大投写する投写光学系とを有し、 前記ライト バルブは、 マトリクス状に配置された複数の画素と、 入射光を前記画素に集光さ せる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えてなる投写型 表示装置において、
前記投写光学系の Fナンバーを FP、 前記照明光学系の Fナンパ一を Fい 前記 マイクロレンズの Fナンバーを FMとしたときに、
FP≤ [tan {tan-1 (2 xFM) + tan -1 (2 xFL) — 90。 } ] /2 を満足することを特徴とする投写型表示装置。
9. 請求項 8において、 前記照明光学系は、 光源と、 当該光源から出射され た光束を複数の部分光束に分割して、 それぞれに部分光束を前記ライトバルブ上 に重畳させる均一照明光学系と、を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
10. 請求項 8において、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源からの出射 光を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第 1のレンズ板と、 前 記第 1のレンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ライ 卜バルブ上 に重畳させる複数の矩形レンズを備えた第 2のレンズ板と、 を備えていることを 特徴とする投写型表示装置。
1 1 . 請求項 1 0において、 前記第 2のレンズ板を構成する複数の矩形レン ズは偏心レンズであることを特徴とする投写型表示装置。
1 2 . 請求項 8において、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源からの出射 光を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第 1、 第 2のレンズ板 と、 前記第 1、 第 2のレンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ラ ィ トバルブ上に重畳させる重畳レンズと、 を備えていることを特徴とする投写型
1 3 . 請求項 8において、 前記照明光学系は、 光源と、 前記光源からの出射 光を集光する集光レンズと、 を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
1 4. 請求項 8〜1 3のいずれかにおいて、 前記照明光学系から出射された 光束を複数色の光束に分離する色分離光学系と、 当該色分離光学系によって分離 された各色の光束を変調する複数の前記ライトバルブと、 当該ライトバルブのそ れぞれによって変調された各色の光束を合成する色合成光学系と、 当該色合成光 学系によつて合成された光束を拡大投写する前記投写光学系とを有することを特 徴とする投写型表示装置。
PCT/JP1998/004569 1997-10-09 1998-10-09 Afficheur a projection WO1999019759A1 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB988014947A CN100374902C (zh) 1997-10-09 1998-10-09 投影型显示装置
BR9806312-0A BR9806312A (pt) 1997-10-09 1998-10-09 Dispositivo para exibição de rojeção
US09/319,534 US6315417B1 (en) 1997-10-09 1998-10-09 Projector
AU95166/98A AU742357C (en) 1997-10-09 1998-10-09 Projection type display
KR10-1999-7004084A KR100489459B1 (ko) 1997-10-09 1998-10-09 투사형 표시 장치
CA002264954A CA2264954C (en) 1997-10-09 1998-10-09 Projection display device
EP98947806A EP0952473A4 (en) 1997-10-09 1998-10-09 PROJECTION DISPLAY

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9/277849 1997-10-09
JP27784997 1997-10-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999019759A1 true WO1999019759A1 (fr) 1999-04-22

Family

ID=17589138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1998/004569 WO1999019759A1 (fr) 1997-10-09 1998-10-09 Afficheur a projection

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6315417B1 (ja)
EP (1) EP0952473A4 (ja)
KR (1) KR100489459B1 (ja)
CN (1) CN100374902C (ja)
AU (1) AU742357C (ja)
BR (1) BR9806312A (ja)
CA (1) CA2264954C (ja)
RU (1) RU2199144C2 (ja)
TW (1) TW408229B (ja)
WO (1) WO1999019759A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19844581A1 (de) * 1998-09-29 2000-04-20 Manfred Ludewig Vorrichtung zum elementweisen Steuern der Lichtintensität
JP2002350823A (ja) * 2001-05-28 2002-12-04 Sony Corp 液晶表示素子および投射型液晶表示装置
JP2003241304A (ja) * 2002-02-14 2003-08-27 Seiko Epson Corp プロジェクタ
JP4144384B2 (ja) * 2003-03-11 2008-09-03 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
KR100965877B1 (ko) * 2003-06-13 2010-06-24 삼성전자주식회사 고효율 프로젝션 시스템 및 칼라화상 형성방법
EA008119B1 (ru) * 2005-02-07 2007-04-27 Араик Дангян Способ формирования цветного видеоизображения для проекционных систем с одной электронно-лучевой трубкой
US7486854B2 (en) 2006-01-24 2009-02-03 Uni-Pixel Displays, Inc. Optical microstructures for light extraction and control
US7920214B2 (en) 2006-01-25 2011-04-05 Arayik Danghyan Method for formation of a color video image for projection systems with one cathode ray tube
US7766490B2 (en) * 2006-12-13 2010-08-03 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Multi-color primary light generation in a projection system using LEDs
TWI355520B (en) * 2008-08-21 2012-01-01 All Real Technology Co Ltd Artificial light source generator
CN102116932B (zh) * 2011-03-08 2012-12-26 广东威创视讯科技股份有限公司 光学图像放大装置和图像显示系统
JP6318670B2 (ja) * 2014-02-10 2018-05-09 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN106953999A (zh) * 2017-04-17 2017-07-14 苏州佳世达电通有限公司 扫描装置
CN114228608A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 一汽奔腾轿车有限公司 一种基于微透镜阵列的礼让行人光毯系统及其控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0749479A (ja) * 1993-06-04 1995-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd ライトバルブ投写装置
JPH0954279A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Sanyo Electric Co Ltd 投写装置
JPH09171150A (ja) * 1997-01-22 1997-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明光学装置とそれを用いた投写型表示装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8901077A (nl) * 1989-04-28 1990-11-16 Koninkl Philips Electronics Nv Optische belichtingsstelsel en projectie-apparaat voorzien van een dergelijk stelsel.
JP2815910B2 (ja) * 1989-07-19 1998-10-27 シャープ株式会社 投影形画像表示装置
JPH0749479Y2 (ja) * 1990-07-06 1995-11-13 日立造船株式会社 中性子ラジオグラフィ装置における撮影用カセッテ交換装置
JP2973750B2 (ja) * 1992-03-31 1999-11-08 松下電器産業株式会社 照明光学装置とそれを用いた投写型表示装置
TW374864B (en) * 1994-10-28 1999-11-21 Toshiba Corp Projecting type displaying device and photo-modulating elements array used therein
EP0726681B1 (en) * 1995-02-10 2003-04-23 Sharp Kabushiki Kaisha Projection type image display apparatus
US6005644A (en) * 1995-03-08 1999-12-21 Seiko Epson Corporation Projection display employing circular polarized light for reflection reduction
TW374857B (en) * 1996-06-19 1999-11-21 Toshiba Corp Display device, liquid crystal display panel, and a projection type display using a liquid crystal display panel
JP3473335B2 (ja) * 1996-08-19 2003-12-02 セイコーエプソン株式会社 投写型表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0749479A (ja) * 1993-06-04 1995-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd ライトバルブ投写装置
JPH0954279A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Sanyo Electric Co Ltd 投写装置
JPH09171150A (ja) * 1997-01-22 1997-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明光学装置とそれを用いた投写型表示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP0952473A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2264954A1 (en) 1999-04-22
CN100374902C (zh) 2008-03-12
AU742357C (en) 2002-09-19
KR20000068929A (ko) 2000-11-25
TW408229B (en) 2000-10-11
BR9806312A (pt) 2000-03-14
CA2264954C (en) 2003-01-21
EP0952473A1 (en) 1999-10-27
AU742357B2 (en) 2002-01-03
AU9516698A (en) 1999-05-03
EP0952473A4 (en) 2001-08-29
RU2199144C2 (ru) 2003-02-20
US6315417B1 (en) 2001-11-13
KR100489459B1 (ko) 2005-05-16
CN1241263A (zh) 2000-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7264358B2 (en) Illumination optical system and projection display optical system
EP1257128A1 (en) Projection-type display apparatus
WO1999019759A1 (fr) Afficheur a projection
JPH11194297A (ja) 投影装置
JP2007293033A (ja) プロジェクタ
US6429975B1 (en) Illumination optical system and projector using same
CN101067712A (zh) 投影机
US6705730B2 (en) Picture display device
JP3613256B2 (ja) 投写型表示装置
JPH0749494A (ja) 投写型表示装置
JP4497507B2 (ja) 照明光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP3486608B2 (ja) 投写型表示装置
JP2005099869A (ja) 投写型表示装置
JP5035879B2 (ja) 照明光学系および投写型表示装置
JP4487484B2 (ja) 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ
JP3610804B2 (ja) 照明装置及び投写型表示装置
JPH11271881A (ja) 像を投写・表示するシステム
JP3770054B2 (ja) 投射型映像表示装置
JP3680859B2 (ja) 投写型表示装置
JP3365412B2 (ja) 投写型表示装置
AU764904B2 (en) Projection display device
JP3506142B1 (ja) 投写型表示装置
JP4007407B2 (ja) フレネルレンズシート
JP2001264879A (ja) 照明光学系およびそれを用いた投射型映像表示装置
JPH10228062A (ja) 液晶プロジェクタ

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 98801494.7

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2264954

Country of ref document: CA

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU BR CA CN JP KR RU US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1019997004084

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09319534

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 95166/98

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998947806

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998947806

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1019997004084

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 95166/98

Country of ref document: AU

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1019997004084

Country of ref document: KR

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 1998947806

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1998947806

Country of ref document: EP