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JP2001109070A - An illumination optical device and a projection display device using the same. - Google Patents

An illumination optical device and a projection display device using the same.

Info

Publication number
JP2001109070A
JP2001109070A JP28969899A JP28969899A JP2001109070A JP 2001109070 A JP2001109070 A JP 2001109070A JP 28969899 A JP28969899 A JP 28969899A JP 28969899 A JP28969899 A JP 28969899A JP 2001109070 A JP2001109070 A JP 2001109070A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lens
array plate
illumination optical
lens array
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.)
Pending
Application number
JP28969899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Tanaka
孝明 田中
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 JP28969899A priority Critical patent/JP2001109070A/en
Publication of JP2001109070A publication Critical patent/JP2001109070A/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)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御レンズの配置により、装置の小型化を図
りつつ、光利用効率を向上させた照明光学装置及びこれ
を用いた投写型表示装置を提供する。 【解決手段】 光源30からの放射光を集光する集光手
段31と、集光手段31から入射した光を多数の光束に
分割する第1のレンズアレイ板32と、第1のレンズア
レイ板32からの光が入射する第2のレンズアレイ板3
3と、画像形成手段40と第2のレンズアレイ板33と
の間の光学的な距離z2′を、画像形成手段40と第2
のレンズアレイ板33との間の物理的な距離z2より短
くなるように制御するレンズ37とを備えている。この
ことにより、光学部品の配置空間を確保するための物理
的な距離を確保しつつ、光学的に照明用の光路長を短く
制御できるので、装置の小型化を図りつつ、光利用効率
を向上できる。
(57) [Problem] To provide an illumination optical device in which the size of the device is reduced and the light use efficiency is improved by arranging a control lens, and a projection display device using the same. SOLUTION: A light condensing means 31 for condensing light emitted from a light source 30, a first lens array plate 32 for dividing light incident from the light condensing means 31 into a large number of light beams, and a first lens array plate The second lens array plate 3 on which the light from 32 is incident
3 and the optical distance z2 'between the image forming means 40 and the second lens array plate 33,
And a lens 37 for controlling the distance from the lens array plate 33 to be shorter than the physical distance z2. As a result, the optical path length for illumination can be optically controlled to be short while securing the physical distance for securing the arrangement space for the optical components, thereby improving the light use efficiency while reducing the size of the device. it can.

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、光源からの光を画
像形成手段に照明する照明光学装置と、画像形成手段に
形成された画像を照明光で照射し、この画像を投写レン
ズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置と
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical device for illuminating image forming means with light from a light source, and irradiates an image formed on the image forming means with illumination light, and this image is projected on a screen by a projection lens. And a projection display device for enlarging and projecting the image.

【0002】[0002]

【従来の技術】大画面の画像を得るために、映像信号に
応じた光学像を形成する小型の画像形成手段には、光源
からの光を照明し、投写レンズによりその光学像をスク
リーン上に投写、拡大する投写型表示装置が用いられて
いる。画像形成手段には、アクティブマトリクス方式
で、偏光を利用して光を変調する液晶パネルが広く実用
的に用いられている。
2. Description of the Related Art In order to obtain a large screen image, a small image forming means for forming an optical image corresponding to a video signal is illuminated with light from a light source, and the optical image is projected on a screen by a projection lens. A projection display device that performs projection and enlargement is used. As an image forming unit, a liquid crystal panel that modulates light using polarized light in an active matrix system is widely and practically used.

【0003】例えば特開平3−111806号公報に
は、液晶パネルに光源からの光を照明する照明光学装置
として、それぞれが複数のレンズから構成される2枚の
レンズアレイ板が提案されている。この2枚のレンズア
レイ板は、光源側に配置された一方のレンズアレイ板に
入射する光束を多数に分割し、分割された各光束を液晶
パネル上に重畳し、効率よく均一に照明するものであ
る。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-111806 proposes two lens array plates each including a plurality of lenses as an illumination optical device for illuminating a liquid crystal panel with light from a light source. These two lens array plates divide a light beam incident on one of the lens array plates disposed on the light source side into a large number, superimpose each of the divided light beams on a liquid crystal panel, and illuminate efficiently and uniformly. It is.

【0004】また、例えば特開平8−304739号公
報には、偏光を利用した液晶パネルを用いた投写型表示
装置の照明光学装置の一例が提案されている。これは、
偏光分離手段である偏光分離プリズムと、偏光回転手段
である1/2波長板とを用いたものであり、自然光を偏
光方向が一方向の光に変換する偏光変換光学部材を構成
し、投写型表示装置の光利用効率を向上させ、かつ高輝
度化を図るものである。
[0004] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-304739 proposes an example of an illumination optical device of a projection display device using a liquid crystal panel using polarized light. this is,
A projection type, which uses a polarization splitting prism as a polarization splitting means and a half-wave plate as a polarization rotating means, and constitutes a polarization conversion optical member for converting natural light into light having one polarization direction. An object of the present invention is to improve the light use efficiency of a display device and increase the luminance.

【0005】図9に、従来の照明光学装置を導入した投
写型表示装置の一例を示している。光源である放電ラン
プ1からの放射光は放物面鏡2により集光され、略平行
光の光束に変換される。それぞれの平行光束は対応する
第1のレンズアレイ板3に入射する。第1のレンズアレ
イ板3は複数の矩形のレンズ素子で構成されており、各
矩形のレンズ素子により入射光束を多数に分割し、それ
ぞれを第2のレンズアレイ板4に形成された複数の各レ
ンズに収束させる。
FIG. 9 shows an example of a projection type display device incorporating a conventional illumination optical device. Radiation light from a discharge lamp 1 as a light source is condensed by a parabolic mirror 2 and converted into a substantially parallel light beam. Each parallel light beam enters the corresponding first lens array plate 3. The first lens array plate 3 is composed of a plurality of rectangular lens elements, and divides an incident light beam into a large number by each rectangular lens element. Focus on the lens.

【0006】第2のレンズアレイ板4の各レンズ素子に
は、多数の微小な光源像が形成される。第2のレンズア
レイ板4を出射した光は、偏光変換プリズム素子5に入
射する。偏光変換プリズム素子5は自然光の光を2つの
偏光方向に分離した後、一方向の偏光光に変換する。第
2のレンズアレイ板4と集光レンズ6は、第1のレンズ
アレイ板3の各レンズ素子からの光束を液晶パネル1
9,20,21上に重畳結像させる。集光レンズ6を出
射した光は、ミラー8で反射し、ダイクロイックミラー
9,10により、緑、赤、青の3原色光に分離した後、
一部の色光はそれぞれ反射ミラー11〜13で反射さ
れ、それぞれの色光に対応する液晶パネル19,20,
21に入射する。このようにして、分割した多数の光束
を液晶パネル上に重畳させて均一な照明を行う。
[0006] Many minute light source images are formed on each lens element of the second lens array plate 4. The light emitted from the second lens array plate 4 enters the polarization conversion prism element 5. The polarization conversion prism element 5 separates natural light into two polarization directions and then converts the light into one-way polarized light. The second lens array plate 4 and the condensing lens 6 transmit the light flux from each lens element of the first lens array plate 3 to the liquid crystal panel 1.
Images are superimposed and formed on 9, 20, and 21. The light emitted from the condenser lens 6 is reflected by a mirror 8 and separated into three primary colors of green, red and blue by dichroic mirrors 9 and 10.
Some of the color lights are reflected by the reflection mirrors 11 to 13, respectively, and the liquid crystal panels 19, 20, and
21. In this way, a large number of split light beams are superimposed on the liquid crystal panel to perform uniform illumination.

【0007】リレーレンズ14、15は、第2のレンズ
アレイ板4から各液晶パネルまでの距離である照明光路
長の違いによる各液晶パネルへの照明光の強度差を補正
するためのものである。フィールドレンズ16、17、
18はそれぞれ、液晶パネル19、20、21への照明
光を投写レンズ23の瞳面に集光させるためのものであ
る。
[0007] The relay lenses 14 and 15 are for correcting the difference in the intensity of illumination light to each liquid crystal panel due to the difference in the illumination optical path length, which is the distance from the second lens array plate 4 to each liquid crystal panel. . Field lenses 16, 17,
Numeral 18 is for condensing illumination light to the liquid crystal panels 19, 20, and 21 on the pupil plane of the projection lens 23, respectively.

【0008】液晶パネル19、20、21から出射した
緑、赤、青の3原色光は、ダイクロイックプリズム22
により合成された後、投写レンズ23に入射する。投写
レンズ23は液晶パネル19、20、21の画像をスク
リーン(図示せず)上に拡大投写する。このような投写
型表示装置によって、明るく、均一な大画面の画像が得
られるようになっており、さらなる高輝度化、小型化が
望まれている。
The three primary color lights of green, red and blue emitted from the liquid crystal panels 19, 20 and 21 are reflected by a dichroic prism 22.
After being combined by the above, the light enters the projection lens 23. The projection lens 23 projects the images of the liquid crystal panels 19, 20, and 21 on a screen (not shown) in an enlarged manner. With such a projection display device, a bright and uniform large-screen image can be obtained, and further higher brightness and smaller size are desired.

【0009】投写型表示装置の小型化を図るためには、
例えば1つの画像形成手段を用いて投写型表示装置を構
成する方法、画像形成手段や光学構成部品を小型化する
方法がある。1つの画像形成手段を用いた投写型表示装
置として、各画素に青、緑、赤のカラーフィルタを形成
した液晶パネルに、白色光を照明し、投写レンズにより
拡大投写するものがある。
In order to reduce the size of the projection display device,
For example, there are a method of configuring a projection display apparatus using one image forming unit, and a method of reducing the size of the image forming unit and optical components. As a projection display device using one image forming unit, there is a projection display device that illuminates a liquid crystal panel in which each pixel has a blue, green, and red color filter with white light, and performs enlarged projection with a projection lens.

【0010】また、例えば特開平4−60538号公報
には、カラーフィルタを形成せず、青、緑、赤の色信号
が独立に印加される液晶パネルの各画素に、対応する各
色光を入射させるマイクロレンズを配置した液晶パネル
を用いた投写型表示装置が提案されている。この装置で
は、光源からの白色光はダイクロイックミラーにより
青、緑、赤の色光に分離され、各色光は異なる角度で、
マイクロレンズを配置した液晶パネルに入射する。液晶
パネル上に形成された画像は投写レンズにより拡大投写
される。このような作用を有するするマイクロレンズ
を、以下色分離型のマイクロレンズと呼ぶとすると、色
分離型のマイクロレンズを用いると、カラーフィルタで
の損失がないため、明るい投写型表示装置が構成でき
る。
[0010] For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-60538, a color filter is not formed, and corresponding color light is incident on each pixel of a liquid crystal panel to which blue, green, and red color signals are independently applied. There has been proposed a projection display apparatus using a liquid crystal panel on which a microlens to be arranged is arranged. In this device, white light from a light source is separated into blue, green, and red color lights by a dichroic mirror, and each color light is at a different angle,
The light enters the liquid crystal panel on which the microlenses are arranged. The image formed on the liquid crystal panel is enlarged and projected by the projection lens. A microlens having such an effect is hereinafter referred to as a color separation type microlens. If a color separation type microlens is used, there is no loss in a color filter, so that a bright projection display device can be configured. .

【0011】さらに、別の画像形成手段として、1つの
デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いた投
写型表示装置がある。
Further, as another image forming means, there is a projection type display apparatus using one digital micromirror device (DMD).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな従来の投写型表示装置には、以下のような問題があ
った。
However, the above-mentioned conventional projection display apparatus has the following problems.

【0013】図9の投写型表示装置に用いられる照明光
学装置を図10に示している。図10では、光源である
ランプ1から出射した一部の光束が第1及び第2のレン
ズアレイ板3、4のレンズ素子を透過した後、液晶パネ
ル19に到達する光線を示している。
FIG. 10 shows an illumination optical device used in the projection type display device shown in FIG. FIG. 10 shows a light beam that reaches a liquid crystal panel 19 after a part of the light beam emitted from the lamp 1 as a light source passes through the lens elements of the first and second lens array plates 3 and 4.

【0014】本図に示したように、放電ランプのアーク
長をAL、放物面鏡2の焦点距離をfp、放物面鏡の集
光角をα、第2のレンズアレイ板4から液晶パネル19
までの物理的な照明光路長をz2、第1のレンズアレイ
板3と第2のレンズアレイ板4との間の距離をz1、第
2のレンズアレイ板4、第1のレンズアレイ板3、放物
面鏡2の有効径をD、光束の光軸に対する角度をθ、照
明光のFナンバーをF、第2のレンズアレイ板4のレン
ズ素子の2次光源像の大きさをdsとすると、近似的
に、以下の各式の関係が成立する。
As shown in FIG. 1, the arc length of the discharge lamp is AL, the focal length of the parabolic mirror 2 is fp, the condensing angle of the parabolic mirror is α, and the liquid crystal is transmitted from the second lens array plate 4 to the liquid crystal. Panel 19
, The distance between the first lens array plate 3 and the second lens array plate 4 is z1, the second lens array plate 4, the first lens array plate 3, and so on. When the effective diameter of the parabolic mirror 2 is D, the angle of the light beam with respect to the optical axis is θ, the F number of the illumination light is F, and the size of the secondary light source image of the lens element of the second lens array plate 4 is ds. Approximately, the following equations are established.

【0015】 式(1) F=1/2sinθ 式(2) tanθ=D/2z2 式(3) ds=z2・g(α)・AL/2mfp 式(4) m=z2/z1 式(5) g(α)=(1+cos(α))sin(α) ここで、mは第1のレンズアレイ3のレンズ素子の外形
と液晶パネル19の外形との比を示す倍率、g(α)
は、放物面鏡2の焦点と放物面鏡2の任意の点との角度
αの関数である。
Equation (1) F = 1 / sin θ Equation (2) tan θ = D / 2z2 Equation (3) ds = z2 · g (α) · AL / 2mfp Equation (4) m = z2 / z1 Equation (5) g (α) = (1 + cos (α)) sin (α) where m is a magnification indicating a ratio of the outer shape of the lens element of the first lens array 3 to the outer shape of the liquid crystal panel 19, and g (α)
Is a function of the angle α between the focal point of the parabolic mirror 2 and any point on the parabolic mirror 2.

【0016】第2のレンズアレイ板4の各レンズ素子上
に形成される2次光源像dsが、レンズ素子開口や偏光
変換プリズムアレイ素子の開口より大きくなると、光損
失となる。このため、照明光学装置の光利用効率を向上
させて投写型表示装置の高輝度化を図るためには、2次
光源像を小さくして、光損失を低減する必要がある。
If the secondary light source image ds formed on each lens element of the second lens array plate 4 becomes larger than the lens element aperture or the aperture of the polarization conversion prism array element, light loss occurs. For this reason, in order to improve the light use efficiency of the illumination optical device and increase the brightness of the projection display device, it is necessary to reduce the secondary light source image and reduce the light loss.

【0017】一方、照明光学装置の高輝度化を図る手法
の一つとして、光源の全光束に対する凹面鏡からの出射
光束の比である集光率を高くする手法がある。図10の
例では、光源であるランプ1からの光ができるだけ集光
するように、放物面鏡2の集光角αを大きくし、かつ有
効径Dを大きくすることにより高輝度化が図れる。
On the other hand, as one of the techniques for increasing the brightness of the illumination optical device, there is a technique of increasing the light collection rate, which is the ratio of the light beam emitted from the concave mirror to the total light beam of the light source. In the example of FIG. 10, the brightness is increased by increasing the converging angle α of the parabolic mirror 2 and increasing the effective diameter D so that the light from the lamp 1 as the light source is condensed as much as possible. .

【0018】しかしながら、有効径Dを大きくすると、
放物面鏡、レンズアレイ板、ミラー等の光学部品の大型
化やこれらを配置する空間の拡大等により、照明光学装
置及び投写型表示装置の大型化してしまう問題があっ
た。
However, when the effective diameter D is increased,
There has been a problem in that the size of optical components such as a parabolic mirror, a lens array plate, and a mirror and the space in which these components are arranged are enlarged, and the size of the illumination optical device and the projection display device is increased.

【0019】また、比較的小さい有効径の放物面鏡で
は、集光角αを大きくとるために、放物面鏡の焦点距離
fpを短くすることが考えられるが、前記式(3)から
分かるようにfpが短くなると、2次光源像が大きくな
り、光損失が大きくなるという問題があった。また、放
電ランプが放物面鏡に接触して放電ランプを配置できな
いという問題もあった。
In a parabolic mirror having a relatively small effective diameter, it is conceivable to shorten the focal length fp of the parabolic mirror in order to increase the converging angle α. As can be seen, when fp is shortened, there is a problem that the secondary light source image becomes large and the light loss becomes large. There is also a problem that the discharge lamp cannot be arranged because the discharge lamp contacts the parabolic mirror.

【0020】高輝度化の別の手法として、一定の集光率
が確保できる有効径と焦点距離を有する放物面鏡で、照
明光学装置のFナンバーを小さくする手法がある。この
手法では、式(1)〜(5)から分かるように、照明光
路長z2を小さくすれば、Fナンバーを小さくし、かつ
2次光源像を小さくできため、照明光学装置の光利用効
率を向上させ、投写型表示装置の高輝度化ができる。
As another method of increasing the brightness, there is a method of reducing the F-number of the illumination optical device using a parabolic mirror having an effective diameter and a focal length capable of securing a constant light-collecting rate. In this method, as can be seen from Equations (1) to (5), if the illumination optical path length z2 is reduced, the F-number can be reduced and the secondary light source image can be reduced, so that the light utilization efficiency of the illumination optical device can be reduced. The brightness of the projection display device can be increased.

【0021】しかしながら、この手法では照明光学装置
を構成する上で、ダイクロイックミラー、反射ミラー、
集光レンズ、第1及び第2のレンズアレイ板等の構成部
品の配置の制約があり、光学設計上、集光レンズや第1
及び第2のレンズアレイ板の必要な配置空間の制約があ
る。すなわち、照明光路長z2を短くして、照明光学装
置の光利用効率を向上させ、かつ小型化を図ることは、
物理的制約があり困難であるという問題があった。
However, in this method, a dichroic mirror, a reflecting mirror,
There are restrictions on the arrangement of components such as the condenser lens and the first and second lens array plates.
In addition, there is a restriction on a necessary arrangement space for the second lens array plate. In other words, shortening the illumination optical path length z2, improving the light use efficiency of the illumination optical device, and achieving miniaturization are:
There was a problem that it was difficult due to physical restrictions.

【0022】一方、色分離型のマイクロレンズアレイを
配置した液晶パネルを用いて投写型表示装置を構成する
場合は、青、緑、赤の各色光の照明光は、マイクロレン
ズアレイに異なる角度で入射するように構成している。
その各色光のマイクロレンズに対する主光線の入射角
は、液晶パネルの画素ピッチ、マイクロレンズの焦点距
離などにより決まるが、各色光での光線入射角の差は8
度程度であり、その場合、照明光のFナンバーは比較的
大きなFナンバー(例えばF7以上)が必要となる。照
明光学装置の凹面鏡の集光率を確保するため、その有効
径Dを一定の大きさにして、必要なFナンバーを確保す
ると、照明光路長z2が長くなり、投写型表示装置が大
型化するという問題があった。
On the other hand, when a projection type display device is configured by using a liquid crystal panel on which a color separation type micro lens array is arranged, the illumination light of each color of blue, green and red is applied to the micro lens array at different angles. It is configured to be incident.
The incident angle of the principal ray of each color light to the microlens is determined by the pixel pitch of the liquid crystal panel, the focal length of the microlens, and the like.
In this case, the F number of the illumination light requires a relatively large F number (for example, F7 or more). If the effective diameter D of the concave mirror of the illumination optical device is secured at a constant size to secure a necessary F-number in order to secure the light collection rate of the illumination mirror, the illumination optical path length z2 increases, and the projection display device increases in size. There was a problem.

【0023】本発明は、前記のような従来の問題を解決
するものであり、画像形成手段とレンズアレイ板との間
の光学的な距離を制御する制御レンズとを備えることに
より、装置の小型化を図りつつ、光利用効率を向上させ
た照明光学装置及びこれを用いた投写型表示装置を提供
することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and includes a control lens for controlling an optical distance between an image forming means and a lens array plate, thereby reducing the size of the apparatus. It is an object of the present invention to provide an illumination optical device in which the light use efficiency is improved while achieving a higher efficiency, and a projection display device using the same.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第1番目の照明光学装置は、光源からの光
を集光し、この集光された光を画像形成手段に照明する
照明光学装置であって、光源と、前記光源からの放射光
を集光する集光手段と、複数のレンズ素子で構成され前
記集光手段から入射した光を多数の光束に分割する第1
のレンズアレイ板と、複数のレンズ素子で構成され前記
第1のレンズアレイ板からの光が入射する第2のレンズ
アレイ板と、前記第2のレンズアレイ板からの光が入射
し、前記画像形成手段と前記第2のレンズアレイ板との
間の光学的な距離を、前記画像形成手段と前記第2のレ
ンズアレイ板との間の物理的な距離より短くなるように
制御する制御レンズとを備えたことを特徴とする。前記
のような照明光学装置によれば、光学部品の配置空間を
確保するための物理的な距離を確保しつつ、光学的に照
明用の光路長を短く制御することができる。このため、
照明光学装置の小型化を図りつつ、Fナンバーを小さく
し、かつ2次光源像を小さくすることができるので、照
明光学装置の光利用効率が向上する。
To achieve the above object, a first illumination optical device of the present invention condenses light from a light source and illuminates the condensed light on an image forming means. An illumination optical device, comprising: a light source; a light condensing means for condensing light emitted from the light source; and a plurality of lens elements for dividing light incident from the light condensing means into a number of light fluxes.
And a second lens array plate composed of a plurality of lens elements and receiving light from the first lens array plate, and receiving light from the second lens array plate and receiving the image A control lens for controlling an optical distance between a forming unit and the second lens array plate to be shorter than a physical distance between the image forming unit and the second lens array plate; It is characterized by having. According to the illumination optical device as described above, the optical path length for illumination can be optically controlled to be short while securing a physical distance for securing a space for disposing optical components. For this reason,
Since the F number and the secondary light source image can be reduced while the size of the illumination optical device is reduced, the light use efficiency of the illumination optical device is improved.

【0025】前記第1番目の照明光学装置においては、
前記制御レンズが正のパワーを有するレンズであること
が好ましい。
In the first illumination optical device,
Preferably, the control lens is a lens having a positive power.

【0026】次に本発明の第2番目の照明光学装置は、
光源からの光を集光し、この集光された光を画像形成手
段に照明する照明光学装置であって、光源と、前記光源
からの放射光を集光する集光手段と、複数のレンズ素子
で構成され前記集光手段から入射した光を多数の光束に
分割する第1のレンズアレイ板と、複数のレンズ素子で
構成され前記第1のレンズアレイ板からの光が入射する
第2のレンズアレイ板と、前記第2のレンズアレイ板か
らの光が入射し、前記画像形成手段と前記第2のレンズ
アレイ板との間の光学的な距離を、前記画像形成手段と
前記第2のレンズアレイ板との間の物理的な距離より長
くなるように制御する制御レンズとを備えたことを特徴
とする。前記のような照明光学装置によれば、物理的な
照明光路長が短くても、光学的に照明光路長を長く制御
することができる。このため、投写型表示装置を構成す
る上で比較的大きなFナンバーの照明光が必要な場合
に、照明光学装置の高輝度化図りつつ、装置を小型化で
きる。
Next, a second illumination optical device according to the present invention comprises:
An illumination optical device for condensing light from a light source and illuminating the condensed light on an image forming unit, comprising: a light source; a condensing unit for condensing light emitted from the light source; and a plurality of lenses. A first lens array plate composed of elements for dividing light incident from the condensing means into a large number of light fluxes, and a second lens array composed of a plurality of lens elements and receiving light from the first lens array plate. Light from the lens array plate and the second lens array plate is incident thereon, and the optical distance between the image forming unit and the second lens array plate is changed by the distance between the image forming unit and the second lens array plate. A control lens for controlling the distance to be longer than the physical distance between the lens and the lens array plate. According to the illumination optical device as described above, the illumination optical path length can be optically controlled to be long even if the physical illumination optical path length is short. For this reason, when illuminating light of a relatively large F number is required to constitute the projection display device, the size of the illumination optical device can be reduced while increasing the luminance.

【0027】前記第2番目の照明光学装置においては、
前記制御レンズが負のパワーを有するレンズであること
が好ましい。
In the second illumination optical device,
Preferably, the control lens is a lens having negative power.

【0028】また、前記各照明光学装置においては、前
記制御レンズのレンズ形状が非球面であることが好まし
い。前記のように、非球面の形状を有するレンズとすれ
ば、レンズ周辺を透過する光を有効に画像形成手段に導
くことができる。
In each of the illumination optical devices, the control lens preferably has an aspherical lens shape. As described above, if the lens has an aspherical shape, light transmitted around the lens can be effectively guided to the image forming unit.

【0029】また、前記第2のレンズアレイ板からの出
射光を受けて、自然光を一方向の偏光方向の光に変換す
る偏光変換光学部材を、前記第2のレンズアレイ板と前
記制御レンズとの間に備えたことが好ましい。前記のよ
うな照明光学装置によれば、自然光を一方向の偏光光に
変換できるので、光利用効率を向上させることができ、
高輝度化が可能になる。
Also, a polarization conversion optical member that receives light emitted from the second lens array plate and converts natural light into light in one direction of polarization is provided by the second lens array plate and the control lens. It is preferable to provide between. According to the illumination optical device as described above, since natural light can be converted into polarized light in one direction, light use efficiency can be improved,
High brightness can be achieved.

【0030】次に、本発明の第1番目の投写型表示装置
は、前記各照明光学装置を用いた投写型表示装置であっ
て、前記照明光学装置からの白色光を青、緑、及び赤の
色成分の光に分離する色分離光学手段と、前記色分離光
学手段からの各色の光が入射し映像信号に応じて光学像
を形成する3つの画像形成手段と、前記画像形成手段か
らの青、緑、及び赤の出射光を受けて青、緑、及び赤の
色光を合成する色合成光学手段と、前記画像形成手段の
光学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを備えた
ことを特徴とする。前記のような投写型表示装置によれ
ば、装置の小型化を図りつつ、光利用効率を向上させ
て、高輝度化が可能になる。
Next, a first projection type display device according to the present invention is a projection type display device using each of the illumination optical devices, wherein the white light from the illumination optical device is converted into blue, green and red light. A color separation optical unit that separates the light into light components of three color components; three image forming units that receive light of each color from the color separation optical unit and form an optical image in accordance with a video signal; Blue, green, and red, and a color synthesizing optical unit that synthesizes blue, green, and red color lights by receiving the emitted light, and a projection lens that projects an optical image of the image forming unit onto a screen. Features. According to the projection display device as described above, it is possible to improve the light use efficiency and increase the brightness while reducing the size of the device.

【0031】次に、本発明の第2番目の投写型表示装置
は、前記各照明光学装置を用いた投写型表示装置であっ
て、前記照明光学装置からの光が入射し映像信号に応じ
て光学像を形成する1つの画像形成手段と、前記画像形
成手段の光学像をスクリーン上に投写する投写レンズと
を備えたことを特徴とする。前記のような投写型表示装
置によれば、装置の小型化を図りつつ、光利用効率を向
上させて、高輝度化が可能になる。また、液晶パネルが
1枚であるため、非常に小型で、低コストな投写型表示
装置を構成できる。
Next, a second projection type display device according to the present invention is a projection type display device using each of the illumination optical devices, wherein light from the illumination optical device is incident and responds to a video signal. It is characterized by comprising one image forming means for forming an optical image, and a projection lens for projecting the optical image of the image forming means on a screen. According to the projection display device as described above, it is possible to improve the light use efficiency and increase the brightness while reducing the size of the device. Also, since there is only one liquid crystal panel, a very small and low-cost projection display device can be configured.

【0032】次に、本発明の第3番目の投写型表示装置
は、前記各照明光学装置を用いた投写型表示装置であっ
て、前記照明光学装置からの白色光を青、緑、及び赤の
色成分の光に分離する色分離光学手段と、前記色分離光
学手段からの各色の光が入射し映像信号に応じて光学像
を形成する1つの画像形成手段と、前記画像形成手段の
光学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを備えた
ことを特徴とする。前記のような投写型表示装置によれ
ば、装置の小型化を図りつつ、光利用効率を向上させ
て、高輝度化が可能になる。また、液晶パネルが1枚で
あるため、非常に小型で、低コストな投写型表示装置を
構成できる。
Next, a third projection type display device according to the present invention is a projection type display device using each of the illumination optical devices, wherein the white light from the illumination optical device is converted into blue, green and red light. Color separation optical means for separating the light into the light of the color components; one image forming means for receiving light of each color from the color separation optical means to form an optical image according to a video signal; And a projection lens for projecting an image on a screen. According to the projection display device as described above, it is possible to improve the light use efficiency and increase the brightness while reducing the size of the device. Also, since there is only one liquid crystal panel, a very small and low-cost projection display device can be configured.

【0033】前記第1〜3番目の投写型表示装置におい
ては、前記画像形成手段が液晶パネルであることが好ま
しい。
In the first to third projection display devices, it is preferable that the image forming means is a liquid crystal panel.

【0034】前記第2番目の投写型表示装置において
は、前記画像形成手段が、前記光源側にカラーフィルタ
を形成した液晶パネルであることが好ましい。
In the second projection display device, it is preferable that the image forming means is a liquid crystal panel having a color filter formed on the light source side.

【0035】前記第3番目の投写型表示装置において
は、前記画像形成手段は、青、緑、及び赤の色光毎に前
記画像形成手段の対応する画素開口部に光を収束させる
マイクロレンズアレイを形成した液晶パネルであること
が好ましい。前記のような投写型表示装置によれば、カ
ラーフィルタを形成しないため、カラーフィルタでの損
失がなく、1枚の液晶パネルを用いる場合であっても明
るい投写型表示装置を構成できる。
In the third projection display device, the image forming means includes a microlens array for converging light for each of blue, green, and red color light to a corresponding pixel opening of the image forming means. It is preferable that the liquid crystal panel is formed. According to the projection display device as described above, since no color filter is formed, there is no loss in the color filter and a bright projection display device can be configured even when one liquid crystal panel is used.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0037】(実施の形態1)図1は、実施形態1に係
る照明光学装置の構成を示したものである。本図に示し
た照明光学装置38は、画像形成手段として偏光を利用
して光を変調する液晶パネル40を用いている。照明光
学装置38は、光源である放電ランプ30、放電ランプ
30からの光を集光する集光手段である放物面鏡31、
第1のレンズアレイ板32、第2のレンズアレイ板3
3、集光レンズ35、第2のレンズアレイ板33から液
晶パネル40の面までの間の光学的な距離、すなわち光
学的な照明光路長を短く制御するレンズ37を備えてい
る。本図では、レンズ37は1枚構成であるが、複数枚
で構成してもよい。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a configuration of an illumination optical apparatus according to Embodiment 1. The illumination optical device 38 shown in the figure uses a liquid crystal panel 40 that modulates light using polarized light as an image forming unit. The illumination optical device 38 includes a discharge lamp 30 that is a light source, a parabolic mirror 31 that is a condensing unit that condenses light from the discharge lamp 30,
First lens array plate 32, second lens array plate 3
3, a condenser lens 35, and a lens 37 for controlling the optical distance from the second lens array plate 33 to the surface of the liquid crystal panel 40, that is, the optical illumination optical path length. In this drawing, the number of lenses 37 is one, but a plurality of lenses may be used.

【0038】図中、光学的なパラメータを記号で示して
おり、ALはランプ30のアーク長、fpは放物面鏡3
1の焦点距離、αは放物面鏡31の集光角、Dは第2の
レンズアレイ板32の有効径、z1は第1のレンズアレ
イ板32と第2のレンズアレイ板33との間の距離、z
2は第2のレンズアレイ板32と液晶パネル40との間
の物理的な距離、すなわち物理的な照明光路長を示して
いる。これら光学パラメータは近似的に、前記の式
(1)から(5)に示した関係を満足している。
In the drawing, optical parameters are indicated by symbols, where AL is the arc length of the lamp 30, and fp is the parabolic mirror 3.
1 is the focal length, α is the converging angle of the parabolic mirror 31, D is the effective diameter of the second lens array plate 32, and z1 is between the first lens array plate 32 and the second lens array plate 33. The distance of z
Reference numeral 2 denotes a physical distance between the second lens array plate 32 and the liquid crystal panel 40, that is, a physical illumination optical path length. These optical parameters approximately satisfy the relations shown in the above equations (1) to (5).

【0039】メタルハライドランプ、超高圧水銀ラン
プ、又はキセノンランプ等の放電ランプ30から放射さ
れた光は放物面鏡31により集光され、略平行光に変換
される。略平行光に変換された光は、複数のレンズから
構成された第1のレンズアレイ板32に入射する。第1
のレンズアレイ板32に入射した光束は多数の光束に分
割される。分割された多数の光束は、複数のレンズから
構成される第2のレンズアレイ板33に収束する。
Light emitted from a discharge lamp 30 such as a metal halide lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, or a xenon lamp is condensed by a parabolic mirror 31 and converted into substantially parallel light. The light converted into the substantially parallel light is incident on a first lens array plate 32 composed of a plurality of lenses. First
The light beam incident on the lens array plate 32 is divided into a number of light beams. A large number of split light beams converge on a second lens array plate 33 composed of a plurality of lenses.

【0040】第2のレンズアレイ板33上には多数の微
小な2次光源像が形成される。図中に、第2のレンズア
レイ板33の一つのレンズ素子34に形成される2次光
源像36の様子を示している。第1のレンズアレイ板3
2のレンズ素子の焦点距離は、第1のレンズアレイ板3
2と第2のレンズアレイ板33との間の距離であるz1
としている。第1のレンズアレイ板32のレンズ素子は
液晶パネル40と相似形の開口形状である。
On the second lens array plate 33, a number of minute secondary light source images are formed. In the figure, a state of a secondary light source image 36 formed on one lens element 34 of the second lens array plate 33 is shown. First lens array plate 3
The focal length of the second lens element is the first lens array plate 3
Z1 which is the distance between the second lens array plate 33 and the second lens array plate 33
And The lens elements of the first lens array plate 32 have an opening shape similar to that of the liquid crystal panel 40.

【0041】第2のレンズアレイ板33のレンズ素子3
4は、第1のレンズアレイ板32面と液晶パネル面40
とが略共役関係となるように、レンズ37のパワーを考
慮して焦点距離を決めている。集光レンズ35は第2の
レンズアレイ板33の各レンズ素子34からの出射した
光を液晶パネル40上に重畳照明するためのレンズであ
る。第2のレンズアレイ板33から出射した多数の光束
は、集光レンズ35、レンズ37、フィールドレンズ3
9を透過、屈折した後、液晶パネル40上に重畳され、
液晶パネル40上に高効率で均一に照明される。
The lens element 3 of the second lens array plate 33
4 denotes a first lens array plate 32 surface and a liquid crystal panel surface 40
The focal length is determined in consideration of the power of the lens 37 so that the two have a substantially conjugate relationship. The condenser lens 35 is a lens for superimposing and illuminating the light emitted from each lens element 34 of the second lens array plate 33 on the liquid crystal panel 40. A large number of light beams emitted from the second lens array plate 33 are collected by a condenser lens 35, a lens 37, and a field lens 3.
9, after being transmitted and refracted, is superimposed on the liquid crystal panel 40,
The light is uniformly illuminated on the liquid crystal panel 40 with high efficiency.

【0042】フィールドレンズ39は液晶パネル40上
に照明される光を投写レンズの瞳面(図示せず)に集光
するためのものである。投写レンズの瞳面と第2のレン
ズアレイ板33面とは略共役関係となる。図1では、ラ
ンプ30から出射した光束の一部について、この光束が
第1及び第2のレンズアレイ板32、33のレンズ素子
を透過した後、液晶パネル40に到達する光線の様相を
示している。
The field lens 39 focuses light illuminated on the liquid crystal panel 40 on a pupil plane (not shown) of the projection lens. The pupil plane of the projection lens and the second lens array plate 33 have a substantially conjugate relationship. FIG. 1 shows the appearance of a part of the light beam emitted from the lamp 30, which light beam reaches the liquid crystal panel 40 after passing through the lens elements of the first and second lens array plates 32 and 33. I have.

【0043】レンズ37は、一定長さの物理的な照明光
路長z2を確保した状態で、光学的に照明光路長を短く
する作用を持つレンズである。レンズ37は、正のパワ
ーを有するレンズであり、投写型表示装置を構成する場
合のダイクロイックミラーや反射ミラーの間の空間を利
用して配置される。図1に破線で示した光線は、レンズ
37が配置されたことにより、光学的な照明光路長z
2′が物理的な照明光路長z2より短くなったことを示
している。レンズ37の焦点距離は、光学的な照明光路
長z2′を物理的な照明光路長z2より短くし、かつ、
第1のレンズアレイ板32のレンズ素子と液晶パネル4
0が共役関係となるように、第2のレンズアレイ板33
のレンズ素子の焦点距離、集光レンズ35の焦点距離、
及びフィールドレンズ39の各光学素子のパワーを考慮
して決めている。
The lens 37 is a lens having the function of optically shortening the illumination optical path length while maintaining a certain physical illumination optical path length z2. The lens 37 is a lens having a positive power, and is disposed by utilizing a space between a dichroic mirror and a reflection mirror when configuring a projection display device. The light beam indicated by the broken line in FIG. 1 has an optical illumination optical path length z due to the arrangement of the lens 37.
2 'is shorter than the physical illumination optical path length z2. The focal length of the lens 37 is such that the optical illumination optical path length z2 'is shorter than the physical illumination optical path length z2, and
Lens element of first lens array plate 32 and liquid crystal panel 4
The second lens array plate 33 so that 0 has a conjugate relationship.
Focal length of the lens element, focal length of the condenser lens 35,
And the power of each optical element of the field lens 39 is determined.

【0044】このように、レンズ37の配置により、光
学的に照明光路長を短くしたことは、物理的な照明光路
長z2を短くしたことと等価であり、前記の式(1)、
(2)から分かるように、θが大きくなるのでFナンバ
ーを小さくすることができる。さらに前記の式(3)〜
(5)から分かるように、2次光源像を小さくできる。
すなわちレンズ37を配置したことにより、Fナンバー
を小さくし、かつ2次光源像を小さくできるので、第2
のレンズアレイ板33上での光損失を低減できる。この
場合、光学的に照明光路長を短くしても、物理的な照明
光路長には変化はないので、投写型表示装置を構成する
上で必要なダイクロイックミラー、反射ミラー等の光学
部品の配置空間は確保されている。
As described above, optically shortening the illumination optical path length by the arrangement of the lens 37 is equivalent to shortening the physical illumination optical path length z2.
As can be seen from (2), θ increases, so that the F-number can be reduced. Further, the above formulas (3) to
As can be seen from (5), the secondary light source image can be reduced.
That is, by disposing the lens 37, the F-number can be reduced and the secondary light source image can be reduced.
Light loss on the lens array plate 33 can be reduced. In this case, even if the illumination optical path length is shortened optically, there is no change in the physical illumination optical path length, and thus the arrangement of optical components such as dichroic mirrors and reflection mirrors necessary for configuring the projection display device. Space is reserved.

【0045】また、光学的に照明光路長を短くすること
により、第1のレンズアレイ板32と第2のレンズアレ
イ板33との間の距離z1を短くできるので、照明光学
装置を小型化できる。また、第1及び第2のレンズアレ
イ板32、33、放物面鏡31の有効径Dを大きくする
ことなく、Fナンバーを小さくできるので、このことに
よっても、照明光学装置を小型化できる。
Further, since the distance z1 between the first lens array plate 32 and the second lens array plate 33 can be shortened by optically shortening the illumination optical path length, the illumination optical device can be downsized. . Further, the F-number can be reduced without increasing the effective diameters D of the first and second lens array plates 32 and 33 and the parabolic mirror 31, so that the illumination optical device can be downsized.

【0046】なお、集光レンズ35は、第2のレンズア
レイ板33の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネ
ル40上に重畳照明するためのレンズであるが、その作
用をレンズ37に持たせてもよい。この場合は、集光レ
ンズ35とレンズ37の2枚のレンズを1枚で構成でき
る。
The condensing lens 35 is a lens for illuminating the light emitted from each lens element of the second lens array plate 33 on the liquid crystal panel 40 in a superimposed manner. You may let it. In this case, the two lenses, the condenser lens 35 and the lens 37, can be constituted by one.

【0047】また、第2のレンズアレイ板33の各レン
ズ素子は矩形にしているが、光利用効率を向上させるた
め、適切に開口形状を異ならせてもよい。
Although each lens element of the second lens array plate 33 has a rectangular shape, the aperture shape may be appropriately changed in order to improve light use efficiency.

【0048】また、レンズ37を非球面の形状を有する
レンズとすれば、レンズ素子周辺を透過する光を有効に
液晶パネル40に導くことができ、光利用効率の向上が
図れる。さらに、レンズ37を樹脂で作製すれば、レン
ズ素子及び照明光学装置の軽量化と低コスト化が図れ
る。
Further, if the lens 37 is a lens having an aspherical shape, the light transmitted around the lens element can be effectively guided to the liquid crystal panel 40, and the light use efficiency can be improved. Further, if the lens 37 is made of resin, the weight and cost of the lens element and the illumination optical device can be reduced.

【0049】以上のように、本実施形態では、投写型表
示装置を構成する上で必要なダイクロイックミラー、反
射ミラー等の光学部品の配置空間を確保するための物理
的な照明光路長を確保しつつ、光学的に照明光路長を短
く制御するレンズを配置している。このため、照明光学
装置の小型化を図りつつ、Fナンバーを小さくし、かつ
2次光源像を小さくすることができるので、照明光学装
置の光利用効率が向上し、投写型表示装置の高輝度化が
可能になる。
As described above, in the present embodiment, a physical illumination optical path length for securing an arrangement space for optical components such as dichroic mirrors and reflection mirrors necessary for configuring a projection display apparatus is secured. In addition, a lens for optically controlling the illumination optical path length is arranged. Therefore, the F-number and the secondary light source image can be reduced while the size of the illumination optical device is reduced, so that the light use efficiency of the illumination optical device is improved and the brightness of the projection display device is increased. Becomes possible.

【0050】(実施の形態2)図2は、実施形態2に係
る照明光学装置の構成を示している。画像形成手段とし
て、偏光を利用して光を変調する液晶パネル58を用い
ている。照明光学装置56は、光源である放電ランプ5
0、放電ランプ50からの光を集光する集光手段である
放物面鏡51、第1のレンズアレイ板52、第2のレン
ズアレイ板53、及び集光レンズ54を備えている。ま
た、液晶パネル58上に照明される光を投写レンズの瞳
面(図示せず)に集光するためのフィールドレンズ57
が設けられている。この構成は、前記実施形態1に係る
照明光学装置の構成と同様である。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows a configuration of an illumination optical apparatus according to Embodiment 2. As the image forming means, a liquid crystal panel 58 that modulates light using polarized light is used. The illumination optical device 56 includes a discharge lamp 5 serving as a light source.
0, a parabolic mirror 51 which is a condensing means for condensing light from the discharge lamp 50, a first lens array plate 52, a second lens array plate 53, and a condensing lens 54. A field lens 57 for condensing light illuminated on the liquid crystal panel 58 on a pupil plane (not shown) of the projection lens.
Is provided. This configuration is the same as the configuration of the illumination optical device according to the first embodiment.

【0051】実施形態2に係る照明光学装置が、実施形
態1に係る照明光学装置と異なるのは、第2のレンズア
レイ板53から液晶パネル58の面までの光学的な照明
光路長を長く制御するレンズ55を配置している点であ
る。図2では、レンズ55は1枚構成であるが、複数枚
で構成してもよい。
The illumination optical device according to the second embodiment differs from the illumination optical device according to the first embodiment in that the optical illumination optical path length from the second lens array plate 53 to the surface of the liquid crystal panel 58 is controlled to be long. This is the point that the lens 55 is arranged. In FIG. 2, the lens 55 has a single lens configuration, but may include a plurality of lenses.

【0052】放電ランプ50から放射された光は放物面
鏡51により集光され、略平行光に変換される。略平行
光に変換された光は、複数のレンズから構成される第1
のレンズアレイ板52に入射する。第1のレンズアレイ
板52に入射した光束は多数の光束に分割される。分割
された多数の光束は、複数のレンズから構成される第2
のレンズアレイ板53に収束する。第2のレンズアレイ
板53上には多数の微小な2次光源像が形成される。
The light emitted from the discharge lamp 50 is condensed by the parabolic mirror 51 and is converted into substantially parallel light. The light converted into the substantially parallel light is the first light that is composed of a plurality of lenses.
To the lens array plate 52. The light beam incident on the first lens array plate 52 is split into many light beams. A large number of split light fluxes form a second lens composed of a plurality of lenses.
Converge on the lens array plate 53. Many small secondary light source images are formed on the second lens array plate 53.

【0053】第1のレンズアレイ板52のレンズ素子の
焦点距離は、第1のレンズアレイ板52と第2のレンズ
アレイ板53との間の距離z1としている。第1のレン
ズアレイ板52のレンズ素子は液晶パネルと相似形の開
口形状である。第2のレンズアレイ板53のレンズ素子
は第1のレンズアレイ板52の面と液晶パネル58の面
とが略共役関係となるように、レンズ55のパワーを考
慮して焦点距離を決めている。集光レンズ54は第2の
レンズアレイ板53の各レンズ素子からの出射した光を
液晶パネル58上に重畳照明するためのレンズである。
The focal length of the lens elements of the first lens array plate 52 is the distance z1 between the first lens array plate 52 and the second lens array plate 53. The lens elements of the first lens array plate 52 have an opening shape similar to that of the liquid crystal panel. The focal length of the lens elements of the second lens array plate 53 is determined in consideration of the power of the lens 55 so that the surface of the first lens array plate 52 and the surface of the liquid crystal panel 58 have a substantially conjugate relationship. . The condenser lens 54 is a lens for superimposing and illuminating light emitted from each lens element of the second lens array plate 53 on the liquid crystal panel 58.

【0054】第2のレンズアレイ板53から出射する多
数の光束は、集光レンズ54、レンズ55、及びフィー
ルドレンズ57を透過、屈折した後、液晶パネル58上
に重畳され、液晶パネル58上に高効率で均一に照明さ
れる。投写レンズの瞳面と第2のレンズアレイ板53面
とは略共役関係となる。図2には、ランプ50から出射
した光束の一部について、この光束が第1及び第2のレ
ンズアレイ板52、53のレンズ素子を透過した後、液
晶パネル58に到達する光線の様相を示している。
A large number of light beams emitted from the second lens array plate 53 are transmitted and refracted through a condenser lens 54, a lens 55, and a field lens 57, and then superimposed on a liquid crystal panel 58. High efficiency and uniform illumination. The pupil plane of the projection lens and the second lens array plate 53 have a substantially conjugate relationship. FIG. 2 shows the appearance of a part of the light beam emitted from the lamp 50, which light beam reaches the liquid crystal panel 58 after passing through the lens elements of the first and second lens array plates 52 and 53. ing.

【0055】レンズ55は、一定長さの物理的な照明光
路長z2を確保した状態で、光学的に照明光路長を長く
する作用を持つレンズ55である。レンズ55は、負の
パワーを有するレンズである。図2に破線で示した光線
は、レンズ55の配置により、光学的な照明光路長z
2′が長くなることを示すものである。
The lens 55 is a lens 55 having the function of optically extending the illumination optical path length while maintaining a certain physical illumination optical path length z2. The lens 55 is a lens having negative power. The light beam indicated by the broken line in FIG.
2 'is longer.

【0056】レンズ55の焦点距離は、光学的な照明光
路長z2′を物理的な照明光路長z2より長くし、かつ
第1のレンズアレイ板53のレンズ素子と液晶パネル5
8とが共役関係となるように、第2のレンズアレイ板5
3のレンズ素子の焦点距離、集光レンズ54の焦点距
離、及びフィールドレンズ57の各光学素子のパワーを
考慮して決めている。
The focal length of the lens 55 is such that the optical illumination optical path length z2 'is longer than the physical illumination optical path length z2, and the lens element of the first lens array plate 53 and the liquid crystal panel 5
8 is in a conjugate relationship with the second lens array plate 5.
The focal length of the lens element 3, the focal length of the condenser lens 54, and the power of each optical element of the field lens 57 are determined.

【0057】ここで、色分離型のマイクロレンズアレイ
を配置した液晶パネルを用いて投写型表示装置を構成す
る場合、照明光のFナンバーは比較的大きなFナンバー
(例えばF7以上)が必要となる。このように、比較的
大きなFナンバーに制約される照明光学装置では、照明
光学装置の凹面鏡の集光率を確保するため、その有効径
Dを一定の大きさにして、必要な照明光Fナンバーを規
定すると、照明光路長z2が長くなり、投写型表示装置
が大型化するという問題がある。本実施形態では、レン
ズ55を配置したことにより、一定の凹面鏡の集光率を
確保しつつ、一定長さの物理的な照明光路長z2を確保
した状態で、すなわち物理的な照明光路長z2を長くす
ることなく光学的に照明光路長を長くすることができる
ので、照明光学装置の小型化を図ることができる。
Here, when a projection type display device is constructed using a liquid crystal panel on which a color separation type microlens array is arranged, the F number of the illumination light needs to be a relatively large F number (for example, F7 or more). . As described above, in the illumination optical device which is restricted by a relatively large F-number, the effective diameter D is set to a certain size in order to secure the condensing rate of the concave mirror of the illumination optical device. When this is defined, there is a problem that the illumination optical path length z2 becomes long and the projection display device becomes large. In the present embodiment, by arranging the lens 55, a certain length of the physical illumination optical path length z2 is ensured while maintaining a constant condensing rate of the concave mirror, that is, the physical illumination optical path length z2. Since the length of the illumination optical path can be increased optically without increasing the length, the size of the illumination optical device can be reduced.

【0058】以上のように、本実施形態は物理的な照明
光路長が短くても、光学的に照明光路長を長く制御する
レンズを配置している。このため、投写型表示装置を構
成する上で比較的大きなFナンバーの照明光が必要な場
合に、照明光学装置の高輝度化図りつつ、照明光学装置
及び投写型表示装置を小型化できる。
As described above, in the present embodiment, the lens for controlling the illumination optical path length to be optically long even if the physical illumination optical path length is short is arranged. For this reason, when illumination light having a relatively large F number is required to constitute the projection display device, the illumination optical device and the projection display device can be downsized while increasing the luminance of the illumination optical device.

【0059】(実施の形態3)図3は、第1の投写型表
示装置に係る実施形態の構成を示したものである。画像
形成手段として、偏光を利用して光を変調する液晶パネ
ルを用いている。照明光学装置77は、光源である放電
ランプ70、放物面鏡71、第1のレンズアレイ板7
2、第2のレンズアレイ板73、集光レンズ74、光路
を折り曲げるための反射ミラー75、及び第2のレンズ
アレイ板から液晶パネル面までの光学的な照明光路長を
短く制御するレンズ76を備えている。図3では、レン
ズ76は1枚構成であるが、複数枚で構成してもよい。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows the configuration of an embodiment according to the first projection display apparatus. A liquid crystal panel that modulates light using polarized light is used as an image forming unit. The illumination optical device 77 includes a discharge lamp 70 as a light source, a parabolic mirror 71, and a first lens array plate 7.
2, a second lens array plate 73, a condenser lens 74, a reflecting mirror 75 for bending the optical path, and a lens 76 for controlling the optical illumination optical path length from the second lens array plate to the liquid crystal panel surface to be short. Have. In FIG. 3, the lens 76 has a single lens configuration, but may include a plurality of lenses.

【0060】色分離光学手段80は、青透過のダイクロ
イックミラー78と、緑反射のダイクロイックミラー7
9とで構成されている。
The color separation optical means 80 includes a blue transmitting dichroic mirror 78 and a green reflecting dichroic mirror 7.
9.

【0061】さらに、本実施形態では、リレーレンズ8
1,82、反射ミラー83,84、85、フィールドレ
ンズ86,87,88、画像形成手段である液晶パネル
89,90,91、色合成光学手段であるダイクロイッ
クプリズム94、投写レンズ95を備えている。ダイク
ロイックプリズム94は、青反射のダイクロイックミラ
ー92と赤反射のダイクロイックミラー93とで構成さ
れている。
Further, in this embodiment, the relay lens 8
1, 82, reflection mirrors 83, 84, 85, field lenses 86, 87, 88, liquid crystal panels 89, 90, 91 as image forming means, dichroic prism 94 as color synthesizing optical means, and projection lens 95. . The dichroic prism 94 includes a dichroic mirror 92 that reflects blue and a dichroic mirror 93 that reflects red.

【0062】照明光学装置77から出射した光は、色分
離光学手段80に入射する。色分離光学手段80に入射
した光は、青反射のダイクロイックミラー78、緑反射
のダイクロイックミラー79により、青、緑、赤の色光
に分離される。緑の色光はフィールドレンズ86を透過
し、液晶パネル89に入射する。青の色光は反射ミラー
85で反射した後、フィールドレンズ87を透過し、液
晶パネル90に入射する。
The light emitted from the illumination optical device 77 enters the color separation optical means 80. The light incident on the color separation optical means 80 is separated into blue, green, and red color lights by a dichroic mirror 78 that reflects blue and a dichroic mirror 79 that reflects green. The green light passes through the field lens 86 and enters the liquid crystal panel 89. After the blue color light is reflected by the reflection mirror 85, it passes through the field lens 87 and enters the liquid crystal panel 90.

【0063】赤の色光はリレーレンズ81,82、及び
反射ミラー83,84を透過、反射して、フィールドレ
ンズ88を透過後、液晶パネル91に入射する。3枚の
液晶パル91,92,93はアクティブマトリックス方
式であって、映像信号に応じた画素への印加電圧の制御
により光を変調し、それぞれ赤、緑、青の画像を形成す
る。液晶パネル91,92,93を透過した色光は、色
合成光学手段であるダイクロイックプリズム94によ
り、青、赤の各色光がそれぞれ青反射のダイクロイック
ミラー92、赤反射のダイクロイックミラー93によっ
て反射し、緑の色光と合成され、投写レンズ95により
スクリーン(図示せず)上に拡大投写される。
The red light is transmitted and reflected by the relay lenses 81 and 82 and the reflection mirrors 83 and 84, passes through the field lens 88, and then enters the liquid crystal panel 91. The three liquid crystal pallets 91, 92, and 93 are of an active matrix type, and modulate light by controlling a voltage applied to a pixel according to a video signal to form red, green, and blue images, respectively. The color lights transmitted through the liquid crystal panels 91, 92, and 93 are reflected by a dichroic prism 94 as a color combining optical unit, and blue and red color lights are reflected by a dichroic mirror 92 that reflects blue and a dichroic mirror 93 that reflects red, respectively. And is enlarged and projected by a projection lens 95 on a screen (not shown).

【0064】光学的に照明光路長を短く制御するレンズ
76は、反射ミラー75と青透過のダイクロイックミラ
ー78との間に配置されている。レンズ76は正のパワ
ーを有しており、焦点距離は、光学的な照明光路長を物
理的な照明光路長より短くし、かつ第1のレンズアレイ
板72のレンズ素子と液晶パネル89,90,91とが
共役関係となるように、第2のレンズアレイ板73のレ
ンズ素子の焦点距離、集光レンズ74の焦点距離、及び
フィールドレンズ86の各光学素子のパワーを考慮して
決められている。
A lens 76 for optically shortening the illumination optical path length is disposed between the reflection mirror 75 and the blue transmitting dichroic mirror 78. The lens 76 has a positive power, the focal length is such that the optical illumination optical path length is shorter than the physical illumination optical path length, and the lens elements of the first lens array plate 72 and the liquid crystal panels 89, 90 , 91 have a conjugate relationship in consideration of the focal length of the lens element of the second lens array plate 73, the focal length of the condenser lens 74, and the power of each optical element of the field lens 86. I have.

【0065】レンズ76が配置されていることにより、
光学的に照明光路長を短くできるので、実施形態1で説
明したように、Fナンバーを小さくし、かつ2次光源像
を小さくでき、第2のレンズアレイ板73上のレンズ素
子開口での光損失を低減できる。また、光学的に照明光
路長を短くできるので、第1のレンズアレイ板72と第
2のレンズアレイ板74との間の距離を短くでき、照明
光学装置を小型化できる。さらに、第1及び第2のレン
ズアレイ板72,74、及び放物面鏡71の有効径を大
きくすることなく、Fナンバーを小さくできるので、こ
のことによっても、照明光学装置を小型化できる。
Since the lens 76 is provided,
Since the illumination optical path length can be shortened optically, as described in the first embodiment, the F-number can be reduced and the secondary light source image can be reduced, and light at the lens element aperture on the second lens array plate 73 can be reduced. Loss can be reduced. Further, since the illumination optical path length can be shortened optically, the distance between the first lens array plate 72 and the second lens array plate 74 can be shortened, and the illumination optical device can be downsized. Further, the F-number can be reduced without increasing the effective diameters of the first and second lens array plates 72 and 74 and the parabolic mirror 71, and thus the illumination optical device can be downsized.

【0066】以上のように、本実施形態に係る投写型表
示装置は、光学的に照明光路長を短く制御するレンズを
備えた照明光学装置を用いているので、投写型表示装置
の小型化を図りつつ、光利用効率を向上させて、投写型
表示装置の高輝度化が可能になる。
As described above, the projection display apparatus according to the present embodiment uses the illumination optical apparatus having the lens for optically controlling the illumination optical path length, so that the size of the projection display apparatus can be reduced. While improving the light use efficiency, it is possible to increase the brightness of the projection display device.

【0067】(実施の形態4)図4は、第2の投写型表
示装置に係る実施形態の構成を示している。画像形成手
段として、偏光を利用して光を変調する液晶パネルを用
いている。照明光学装置108は、光源である放電ラン
プ100、放物面鏡101、第1のレンズアレイ板10
2、第2のレンズアレイ板103、集光レンズ104、
光路を折り曲げるための反射ミラー105、及び第2の
レンズアレイ板103から液晶パネル面までの光学的な
照明光路長を短く制御するレンズ106を備えている。
本図では、レンズ106は1枚構成であるが、複数枚で
構成してもよい。色分離光学手段111は、青透過のダ
イクロイックミラー109と、緑反射のダイクロイック
ミラー110とで構成される。
(Embodiment 4) FIG. 4 shows the configuration of an embodiment according to the second projection display apparatus. A liquid crystal panel that modulates light using polarized light is used as an image forming unit. The illumination optical device 108 includes a discharge lamp 100 as a light source, a parabolic mirror 101, and a first lens array plate 10.
2, the second lens array plate 103, the condenser lens 104,
A reflection mirror 105 for bending the optical path and a lens 106 for controlling the optical illumination optical path length from the second lens array plate 103 to the liquid crystal panel surface to be short are provided.
In this drawing, the lens 106 has a single lens configuration, but may include a plurality of lenses. The color separation optical unit 111 includes a dichroic mirror 109 that transmits blue light and a dichroic mirror 110 that reflects green light.

【0068】さらに、本実施形態は、リレーレンズ11
2,113、反射ミラー114,115,116、フィ
ールドレンズ117,118,119、画像形成手段で
ある液晶パネル120,121,122、色合成光学手
段125、及び投写レンズ126を備えている。色合成
光学手段125は、青反射のダイクロイックミラー12
3と赤反射のダイクロイックミラー124とで構成され
ている。
Further, in the present embodiment, the relay lens 11
2, 113, reflection mirrors 114, 115, 116, field lenses 117, 118, 119, liquid crystal panels 120, 121, 122 as image forming means, color combining optical means 125, and projection lens 126. The color synthesizing optical unit 125 includes the blue reflecting dichroic mirror 12.
3 and a red reflecting dichroic mirror 124.

【0069】以上の構成は、前記第1の投写型表示装置
の構成と同様である。本実施形態が第1の投写型表示装
置と異なるのは、第2のレンズアレイ板103と集光レ
ンズ104との間に、偏光変換光学部材107を配置し
ている照明光学装置を備えている点である。
The above configuration is the same as the configuration of the first projection display device. The present embodiment is different from the first projection display device in that an illumination optical device in which a polarization conversion optical member 107 is arranged between a second lens array plate 103 and a condenser lens 104 is provided. Is a point.

【0070】偏光変換光学部材107は、図5に示した
ような微小な偏光分離プリズムアレイ130を、第2の
レンズアレイ板103のレンズ素子ピッチの約1/2ピ
ッチで配列したものである。一つの偏光分離プリズムに
入射した光は偏光分離膜131によりP偏光は透過し、
S偏光は反射する。
The polarization conversion optical member 107 is formed by arranging minute polarization separation prism arrays 130 as shown in FIG. 5 at a pitch of about 約 of the lens element pitch of the second lens array plate 103. The light incident on one polarization separation prism transmits P-polarized light through the polarization separation film 131,
S-polarized light is reflected.

【0071】反射したS偏光の光は、隣の反射膜131
に入射し再び反射され、1/2波長板132に入射す
る。1/2波長板132は入射した光の偏光方向を90
°回転するように配置され、入射したS偏光の光をP偏
光に変換する。このように、偏光変換光学部材107に
より自然光を一つの偏光方向の光に変換し、この変換さ
れた光は集光レンズ104に入射する。
The reflected S-polarized light is reflected by the adjacent reflection film 131.
And is reflected again, and enters the half-wave plate 132. The half-wave plate 132 sets the polarization direction of the incident light to 90.
It is arranged so as to rotate by ° and converts incident S-polarized light into P-polarized light. In this manner, natural light is converted into light in one polarization direction by the polarization conversion optical member 107, and the converted light enters the condenser lens 104.

【0072】照明光学装置108から出射した光は、色
分離光学手段111に入射する。色分離光学手段111
に入射した光は、青反射のダイクロイックミラー10
9、緑反射のダイクロイックミラー110により、青、
緑、赤の色光に分離される。緑の色光はフィールドレン
ズ117を透過し、液晶パネル120に入射する。青の
色光は反射ミラー116で反射した後、フィールドレン
ズ118を透過し、液晶パネル121に入射する。赤の
色光はリレーレンズ112、113、及び反射ミラー1
14,115を透過、反射して、フィールドレンズ11
9を透過後、液晶パネル122に入射する。
The light emitted from the illumination optical device 108 enters the color separation optical means 111. Color separation optical means 111
Is incident on the dichroic mirror 10 which reflects blue light.
9. Blue, dichroic mirror 110
Separated into green and red light. The green color light passes through the field lens 117 and enters the liquid crystal panel 120. The blue light is reflected by the reflection mirror 116, passes through the field lens 118, and enters the liquid crystal panel 121. The red light is transmitted through the relay lenses 112 and 113 and the reflection mirror 1.
14 and 115 are transmitted and reflected to form the field lens 11.
After passing through No. 9, it enters the liquid crystal panel 122.

【0073】3枚の液晶パネル120,121,122
はアクティブマトリックス方式であって、映像信号に応
じた画素への印加電圧の制御により光を変調し、それぞ
れ赤、緑、青の画像を形成する。液晶パネル120,1
21,122を透過した色光は、色合成光学手段である
ダイクロイックプリズム123により、青、赤の各色光
がそれぞれ青反射のダイクロイックミラー123、赤反
射のダイクロイックミラー124によって反射し、緑の
色光と合成され、投写レンズ126によりスクリーン
(図示せず)上に拡大投写される。
The three liquid crystal panels 120, 121, 122
Is an active matrix system, which modulates light by controlling a voltage applied to a pixel according to a video signal to form red, green, and blue images, respectively. Liquid crystal panels 120, 1
The color lights transmitted through 21 and 122 are reflected by a dichroic prism 123 which is a color combining optical means, and blue and red color lights are respectively reflected by a blue reflecting dichroic mirror 123 and a red reflecting dichroic mirror 124 to be combined with green color light. Then, the image is enlarged and projected on a screen (not shown) by the projection lens 126.

【0074】本実施形態では、偏光変換光学部材107
を備えているので、自然光を一方向の偏光光に変換する
ため、投写型表示装置の光利用効率を大幅に向上させ、
高輝度化できる。
In the present embodiment, the polarization conversion optical member 107
, So that natural light is converted into one-way polarized light, greatly improving the light use efficiency of projection display devices.
High brightness can be achieved.

【0075】光学的に照明光路長を短く制御するレンズ
106は、反射ミラー105と青透過のダイクロイック
ミラー109との間に配置している。レンズ106は正
のパワーを有し、焦点距離は、光学的な照明光路長を物
理的な照明光路長より短くし、かつ第1のレンズアレイ
板102のレンズ素子と液晶パネル120,121,1
22とが共役関係となるように、第2のレンズアレイ板
103のレンズ素子の焦点距離、集光レンズ104の焦
点距離、及びフィールドレンズ117の各光学素子のパ
ワーを考慮して決められている。
The lens 106 for optically controlling the illumination optical path length is disposed between the reflection mirror 105 and the blue transmitting dichroic mirror 109. The lens 106 has a positive power, the focal length is such that the optical illumination optical path length is shorter than the physical illumination optical path length, and the lens element of the first lens array plate 102 and the liquid crystal panels 120, 121, 1
The focal length of the lens element of the second lens array plate 103, the focal length of the condenser lens 104, and the power of each optical element of the field lens 117 are determined so that 22 has a conjugate relationship. .

【0076】レンズ106が配置されていることによ
り、光学的に照明光路長を短くできるので、実施形態1
で説明したように、Fナンバーを小さくし、かつ2次光
源像を小さくでき、第2のレンズアレイ板103上のレ
ンズ素子開口での光損失を低減できる。また、光学的に
照明光路長を短くできるので、第1のレンズアレイ板1
02と第2のレンズアレイ板103との間の距離を短く
でき、照明光学装置を小型化できる。さらに、第1及び
第2のレンズアレイ板102,103、及び放物面鏡1
01の有効径を大きくすることなく、Fナンバーを小さ
くできるので、このことによっても、照明光学装置を小
型化できる。
Since the illumination optical path length can be shortened optically by disposing the lens 106, the first embodiment is used.
As described above, the F-number can be reduced, the secondary light source image can be reduced, and light loss at the lens element aperture on the second lens array plate 103 can be reduced. Further, since the illumination optical path length can be shortened optically, the first lens array plate 1
02 and the second lens array plate 103 can be shortened, and the illumination optical device can be downsized. Further, the first and second lens array plates 102 and 103 and the parabolic mirror 1
Since the F-number can be reduced without increasing the effective diameter of 01, the illumination optical device can also be downsized.

【0077】以上のように、本実施形態の投写型表示装
置は、光学的に照明光路長を短く制御するレンズと、偏
光変換光学部材とを備えた照明光学装置を用いた構成で
あるので、投写型表示装置の小型化を図りつつ、大幅に
光利用効率を向上させて、投写型表示装置の高輝度化が
可能になる。
As described above, the projection type display device of the present embodiment has a configuration using the illumination optical device including the lens for optically controlling the illumination optical path length and the polarization conversion optical member. It is possible to greatly improve the light use efficiency while reducing the size of the projection display device, and to increase the brightness of the projection display device.

【0078】(実施の形態5)図6は、第3の投写型表
示装置に係る実施形態を示したものである。画像形成手
段として、偏光を利用して光を変調する液晶パネルを用
いている。照明光学装置148は、光源である放電ラン
プ140、放物面鏡141、第1のレンズアレイ板14
2、第2のレンズアレイ板143、集光レンズ144、
光路を折り曲げるための反射ミラー145、第2のレン
ズアレイ板から液晶パネル面までの光学的な照明光路長
を短く制御するレンズ146,147、及び青透過のダ
イクロイックミラー149を備えている。本図では、レ
ンズ146,147は1枚構成であるが、複数枚で構成
してもよい。
(Embodiment 5) FIG. 6 shows an embodiment relating to a third projection display apparatus. A liquid crystal panel that modulates light using polarized light is used as an image forming unit. The illumination optical device 148 includes a discharge lamp 140 as a light source, a parabolic mirror 141, and a first lens array plate 14.
2, a second lens array plate 143, a condenser lens 144,
It includes a reflection mirror 145 for bending the optical path, lenses 146 and 147 for controlling the optical illumination optical path length from the second lens array plate to the liquid crystal panel surface, and a dichroic mirror 149 for transmitting blue light. In this drawing, the number of lenses 146 and 147 is one, but a plurality of lenses may be used.

【0079】さらに、本実施形態では、緑反射のダイク
ロイックミラー150、リレーレンズ151,152、
反射ミラー153,154,155、フィールドレンズ
156,157,158、投写レンズ165、ダイクロ
イックプリズム164、及び画像形成手段である液晶パ
ネル159,160,161を備えている。色合成光学
手段であるダイクロイックプリズム164は、青反射の
ダイクロイックミラー162と赤反射のダイクロイック
ミラー163とで構成されている。本実施形態では、照
明光路長を短く制御するレンズ146,147の配置位
置が、前記第1及び第2の投写型表示装置と異なってい
る。
Further, in the present embodiment, the dichroic mirror 150 for reflecting green, the relay lenses 151 and 152,
The optical system includes reflection mirrors 153, 154, 155, field lenses 156, 157, 158, a projection lens 165, a dichroic prism 164, and liquid crystal panels 159, 160, 161 as image forming means. The dichroic prism 164, which is a color combining optical unit, includes a dichroic mirror 162 that reflects blue and a dichroic mirror 163 that reflects red. In the present embodiment, the arrangement positions of the lenses 146 and 147 for controlling the illumination optical path length to be short are different from those of the first and second projection display devices.

【0080】第2のレンズアレイ板143から出射した
光は、集光レンズ144を透過し、反射ミラー145で
反射した後、色分離光学手段である青反射のダイクロイ
ックミラー149により、緑、赤を含む色光と、青の色
光に分離される。分離された色光はそれぞれ、光学的に
照明光路長を短く制御するレンズ146,147に入射
し屈折する。
The light emitted from the second lens array plate 143 passes through the condenser lens 144 and is reflected by the reflection mirror 145. Then, the light is separated from green and red by a blue reflection dichroic mirror 149 which is a color separation optical unit. Color light and blue color light. The separated color lights are respectively incident on lenses 146 and 147 for optically controlling the illumination optical path length to be short and refracted.

【0081】レンズ146を出射した光は、緑反射のダ
イクロイックミラー150により、緑と赤の色光に分離
され、緑の色光はフィールドレンズ156を透過後、液
晶パネル159に入射する。赤の色光はリレーレンズ1
51,152及び反射ミラー153,154で透過、反
射し、フィールドレンズ158を透過後、液晶パネル1
61に入射する。
The light emitted from the lens 146 is separated into green and red light by the green reflecting dichroic mirror 150, and the green light is transmitted through the field lens 156 and then enters the liquid crystal panel 159. Red color light is relay lens 1
After transmitting and reflecting through the field lenses 51 and 152 and the reflecting mirrors 153 and 154, and passing through the field lens 158, the liquid crystal panel 1
It is incident on 61.

【0082】一方、分離した青の色光はレンズ素子14
7で屈折した後、反射ミラー155で反射し、フィール
ドレンズ157を透過後、液晶パネル160に入射す
る。3枚の液晶パネル159,160,161はアクテ
ィブマトリックス方式で、映像信号に応じた画素への印
加電圧の制御により光を変調し、それぞれ赤、緑、青の
画像を形成する。
On the other hand, the separated blue color light is
7, the light is reflected by the reflection mirror 155, passes through the field lens 157, and enters the liquid crystal panel 160. The three liquid crystal panels 159, 160, and 161 are of an active matrix type, and modulate light by controlling a voltage applied to a pixel according to a video signal to form red, green, and blue images, respectively.

【0083】液晶パネル159,160,161を透過
した色光は、色合成光学手段であるダイクロイックプリ
ズム164により、青、赤の各色光がそれぞれ青反射の
ダイクロイックミラー162、赤反射のダイクロイック
ミラー163によって反射し、緑の色光と合成され、投
写レンズ165によりスクリーン(図示せず)上に拡大
投写される。
The color lights transmitted through the liquid crystal panels 159, 160, and 161 are reflected by a dichroic prism 164, which is a color combining optical unit, so that the blue and red color lights are reflected by a dichroic mirror 162 that reflects blue and a dichroic mirror 163 that reflects red, respectively. Then, the light is combined with green light, and enlarged and projected on a screen (not shown) by the projection lens 165.

【0084】光学的に照明光路長を短く制御するレンズ
146,147は、それぞれ青透過のダイクロイックミ
ラー149と緑反射のダイクロイックミラー150との
間、青透過のダイクロイックミラー149と反射ミラー
155との間に配置されている。前記第1及び第2の投
写型表示装置に配置しているレンズ素子よりも液晶パネ
ル側に配置している。このような配置では、レンズ素子
の枚数は増えるが、前記第1及び第2の投写型表示装置
よりも、さらに照明光路長を短く制御することができ
る。
Lenses 146 and 147 for optically controlling the illumination optical path length are provided between the dichroic mirror 149 transmitting blue light and the dichroic mirror 150 reflecting green light, and between the dichroic mirror 149 transmitting blue light and the reflection mirror 155, respectively. Are located in It is arranged closer to the liquid crystal panel than the lens elements arranged in the first and second projection display devices. In such an arrangement, the number of lens elements increases, but the illumination optical path length can be controlled to be shorter than in the first and second projection display devices.

【0085】また、反射ミラー145と青透過のダイク
ロイックミラー149とがより近接して配置構成できる
ため、投写型表示装置をより小型化できる。レンズ14
6,147は正のパワーを有し、焦点距離は、光学的な
照明光路長を物理的な照明光路長より短くし、かつ第1
のレンズアレイ板142のレンズ素子と液晶パネル15
9,160,161とが共役関係となるように、第2の
レンズアレイ板143のレンズ素子の焦点距離、集光レ
ンズ144の焦点距離、及びフィールドレンズ156の
各光学素子のパワーを考慮して決めている。
Further, since the reflection mirror 145 and the blue-transmitting dichroic mirror 149 can be arranged closer to each other, the size of the projection display device can be further reduced. Lens 14
6,147 has a positive power, the focal length is such that the optical illumination path length is shorter than the physical illumination path length, and
Of the lens array plate 142 and the liquid crystal panel 15
The focal length of the lens element of the second lens array plate 143, the focal length of the condenser lens 144, and the power of each optical element of the field lens 156 are taken into consideration so that 9, 160 and 161 have a conjugate relationship. I have decided.

【0086】レンズ146,147が配置されているこ
とにより、光学的に照明光路長を短くできるので、実施
形態1で説明したように、Fナンバーを小さくし、かつ
2次光源像を小さくでき、第2のレンズアレイ板143
上のレンズ素子開口での光損失を低減できる。また、光
学的に照明光路長を短くできるので、第1のレンズアレ
イ板142と第2のレンズアレイ板143との間の距離
を短くでき、照明光学装置を小型化できる。さらに、第
1及び第2のレンズアレイ板142,143、及び放物
面鏡141の有効径を大きくすることなく、Fナンバー
を小さくできるので、このことによっても、照明光学装
置を小型化できる。
Since the lenses 146 and 147 are disposed, the optical path length of the illumination can be shortened optically. Therefore, as described in the first embodiment, the F-number can be reduced and the secondary light source image can be reduced. Second lens array plate 143
Light loss at the upper lens element aperture can be reduced. Further, since the illumination optical path length can be shortened optically, the distance between the first lens array plate 142 and the second lens array plate 143 can be shortened, and the illumination optical device can be downsized. Further, the F-number can be reduced without increasing the effective diameters of the first and second lens array plates 142 and 143 and the parabolic mirror 141, and thus the illumination optical device can be downsized.

【0087】なお、第2のレンズアレイ板143と集光
レンズ144との間には、偏光変換光学部材を備えた照
明光学装置を用いて投写型表示装置を構成してもよい。
Note that a projection display device may be configured between the second lens array plate 143 and the condenser lens 144 using an illumination optical device having a polarization conversion optical member.

【0088】以上のように、本実施形態に係る投写型表
示装置は、前記第1及び第2の投写型表示装置に比べて
光学的に照明光路長を短く制御するレンズを備えた照明
光学装置を用いた構成であるので、投写型表示装置のよ
り小型化を図りつつ、光利用効率を向上させ、投写型表
示装置の高輝度化が可能になる。
As described above, the projection display apparatus according to the present embodiment is an illumination optical apparatus having a lens for controlling the illumination optical path length optically shorter than the first and second projection display apparatuses. Because of this configuration, the size of the projection display device can be further reduced, the light use efficiency can be improved, and the brightness of the projection display device can be increased.

【0089】(実施の形態6)図7は、第4の投写型表
示装置に係る実施形態の構成を示している。画像形成手
段として、偏光を利用して光を変調する液晶パネル19
0を1枚用いている。照明光学装置187は、光源であ
る放電ランプ180、放物面鏡181、第1のレンズア
レイ板182、第2のレンズアレイ板183、集光レン
ズ184、光路を折り曲げるための反射ミラー185、
及び第2のレンズアレイ板183から液晶パネル190
の面までの光学的な照明光路長を短く制御するレンズ1
86を備えている。本図では、レンズ186は1枚構成
であるが、複数枚で構成してもよい。
(Embodiment 6) FIG. 7 shows the configuration of an embodiment according to the fourth projection display apparatus. A liquid crystal panel 19 that modulates light using polarized light as an image forming unit
0 is used. The illumination optical device 187 includes a discharge lamp 180 as a light source, a parabolic mirror 181, a first lens array plate 182, a second lens array plate 183, a condenser lens 184, a reflection mirror 185 for bending an optical path,
And the liquid crystal panel 190 from the second lens array plate 183.
1 that controls the optical path length of the optical illumination up to the surface
86 is provided. In this drawing, the number of lenses 186 is one, but a plurality of lenses may be used.

【0090】さらに、本実施形態は、反射ミラー18
8、フィールドレンズ189、投写レンズ191を備え
ている。本実施形態が、前記第1〜3の投写型表示装置
と異なるのは、投写型表示装置を構成する液晶パネルが
1枚である点である。
Further, in this embodiment, the reflection mirror 18 is used.
8, a field lens 189, and a projection lens 191. The present embodiment differs from the first to third projection display devices in that the projection display device has one liquid crystal panel.

【0091】照明光学装置187から出射した光は、反
射ミラー188で反射した後、フィールドレンズ189
を透過し、液晶パネル190に入射する。液晶パネル1
90の各画素には青、緑、赤のカラーフィルタが形成さ
れている。液晶パネル190はアクティブマトリックス
方式であって、映像信号に応じた画素への印加電圧の制
御により光を変調し、カラー画像を形成する。液晶パネ
ル190を透過した色光は、投写レンズ191によりス
クリーン上に拡大投写される。
The light emitted from the illumination optical device 187 is reflected by a reflection mirror 188, and then reflected by a field lens 189.
And is incident on the liquid crystal panel 190. LCD panel 1
Blue, green, and red color filters are formed in each of the 90 pixels. The liquid crystal panel 190 is of an active matrix type, and modulates light by controlling a voltage applied to a pixel according to a video signal to form a color image. The color light transmitted through the liquid crystal panel 190 is enlarged and projected on the screen by the projection lens 191.

【0092】レンズ186は正のパワーを有し、焦点距
離は、光学的な照明光路長を物理的な照明光路長より短
くし、かつ第1のレンズアレイ板182のレンズ素子と
液晶パネル190とが共役関係となるように、第2のレ
ンズアレイ板183のレンズ素子の焦点距離、集光レン
ズ184の焦点距離、及びフィールドレンズ189の各
光学素子のパワーを考慮して決めている。
The lens 186 has a positive power, the focal length is such that the optical illumination optical path length is shorter than the physical illumination optical path length, and the lens element of the first lens array plate 182 and the liquid crystal panel 190 Are determined in consideration of the focal length of the lens element of the second lens array plate 183, the focal length of the condenser lens 184, and the power of each optical element of the field lens 189 such that

【0093】レンズ186が配置されていることによ
り、光学的に照明光路長を短くできるので、実施形態1
で説明したように、Fナンバーを小さくし、かつ2次光
源像を小さくでき、第2のレンズアレイ板143上のレ
ンズ素子開口での光損失を低減できる。
Since the lens 186 is arranged, the illumination optical path length can be shortened optically.
As described above, the F-number can be reduced, the secondary light source image can be reduced, and light loss at the lens element aperture on the second lens array plate 143 can be reduced.

【0094】また、光学的に照明光路長を短くできるの
で、第1のレンズアレイ板182と第2のレンズアレイ
板183との間の距離を短くでき、照明光学装置を小型
化できる。さらに、第1及び第2のレンズアレイ板18
2,183、及び放物面鏡181の有効径を大きくする
ことなく、Fナンバーを小さくできるので、このことに
よっても、照明光学装置を小型化できる。
Since the illumination optical path length can be shortened optically, the distance between the first lens array plate 182 and the second lens array plate 183 can be shortened, and the illumination optical device can be downsized. Further, the first and second lens array plates 18
The F-number can be reduced without increasing the effective diameters of 2, 183 and the parabolic mirror 181, so that the illumination optical device can be downsized.

【0095】また、本実施形態では、液晶パネルが1枚
であるため、非常に小型で、低コストな投写型表示装置
を構成できる。液晶パネルに、カラーフィルタを形成し
ないモノクロの液晶パネルを用いれば、さらに低コスト
な投写型表示装置が構成できる。
In this embodiment, since there is only one liquid crystal panel, a very small and low-cost projection display device can be constructed. If a monochrome liquid crystal panel without a color filter is used for the liquid crystal panel, a projection display device with lower cost can be configured.

【0096】なお、第2のレンズアレイ板183と集光
レンズ184との間には、偏光変換光学部材を備えた照
明光学装置を用いて投写型表示装置を構成してもよい。
Note that a projection display device may be configured between the second lens array plate 183 and the condenser lens 184 using an illumination optical device having a polarization conversion optical member.

【0097】(実施の形態7)図8は、第5の投写型表
示装置に係る実施形態の構成を示している。画像形成手
段として、偏光を利用したの液晶パネル212を用いて
いる。照明光学装置206は、光源である放電ランプ2
00、放物面鏡201、第1のレンズアレイ板202、
第2のレンズアレイ板203、集光レンズ204、及び
第2のレンズアレイ板203から液晶パネル212の面
までの光学的な照明光路長を長く制御するレンズ205
を備えている。本図では、レンズ205は1枚構成であ
るが、複数枚で構成してもよい。
(Embodiment 7) FIG. 8 shows the configuration of an embodiment according to the fifth projection display apparatus. As the image forming means, a liquid crystal panel 212 using polarized light is used. The illumination optical device 206 includes a discharge lamp 2 as a light source.
00, parabolic mirror 201, first lens array plate 202,
A second lens array plate 203, a condenser lens 204, and a lens 205 for controlling the length of the optical illumination optical path from the second lens array plate 203 to the surface of the liquid crystal panel 212 to be long.
It has. In the figure, the lens 205 has a single lens configuration, but may include a plurality of lenses.

【0098】さらに本実施形態では、それぞれ赤反射、
緑反射、青反射のダイクロイックミラー208,20
7,209で構成された色分離光学手段210、フィー
ルドレンズ211を備えている。
Further, in this embodiment, the red reflection,
Green and blue reflecting dichroic mirrors 208 and 20
7 and 209, and a color separation optical unit 210 and a field lens 211.

【0099】液晶パネル212は、マイクロレンズアレ
イ221を形成したガラス基板220、ガラス基板22
2、液晶層223、青、緑、赤の映像信号に対応する画
素開口部224B,224G,224Rで構成されてい
る。
The liquid crystal panel 212 includes a glass substrate 220 on which the microlens array 221 is formed,
2. The liquid crystal layer 223 includes pixel openings 224B, 224G, and 224R corresponding to blue, green, and red video signals.

【0100】θは液晶パネル212への照明光の照射角
であり、照明光のFナンバーを表す。φは緑の色光の光
軸と、青及び赤の色光の光軸とのなす角を示す。図8の
詳細図には、ランプからの光が投写レンズ213の瞳面
に到達する一部の光線(実線)と、液晶パネル212へ
の照明光の照射角θを示す光線(点線)とを示してい
る。
Θ is the irradiation angle of the illumination light to the liquid crystal panel 212, and represents the F number of the illumination light. φ indicates the angle between the optical axis of the green color light and the optical axes of the blue and red color light. In the detailed view of FIG. 8, a part of light rays (solid line) where light from the lamp reaches the pupil plane of the projection lens 213 and a light ray (dotted line) indicating the irradiation angle θ of the illumination light to the liquid crystal panel 212 are shown. Is shown.

【0101】照明光学装置206から出射した光は、色
分離光学手段210に入射する。色分離光学手段210
に入射した光は、赤反射のダイクロイックミラー20
8、緑反射のダイクロイックミラー207、青反射のダ
イクロイックミラー209により、赤、緑、青の色光に
分離される。
The light emitted from the illumination optical device 206 enters the color separation optical means 210. Color separation optical means 210
Is incident on the dichroic mirror 20 which reflects red light.
8. The light is separated into red, green, and blue light by a dichroic mirror 207 that reflects green and a dichroic mirror 209 that reflects blue.

【0102】赤、緑、青の色光はフィールドレンズ21
1を透過して、液晶パネル212に入射する。液晶パネ
ル212に入射する各色光ははそれぞれ光軸がφだけ異
なった角度で入射する。赤、緑、青のそれぞれの色光は
マイクロレンズアレイ基板220により、赤、緑、青の
映像信号が独立に印加される液晶パネル212のそれぞ
れの画素開口224R、224G、224Bに収束して
入射する。
The red, green and blue color lights are transmitted through the field lens 21.
1 and is incident on the liquid crystal panel 212. Each color light incident on the liquid crystal panel 212 has an optical axis incident at an angle different by φ. The red, green, and blue color lights converge and enter the respective pixel openings 224R, 224G, and 224B of the liquid crystal panel 212 to which the red, green, and blue video signals are independently applied by the microlens array substrate 220. .

【0103】液晶パネル212は、アクティブマトリッ
クス方式で、映像信号に応じた各画素への印加電圧の制
御により、赤、緑、青の画像を形成する。液晶パネルを
透過した各色光は、投写レンズ213によりスクリーン
上に拡大投写される。
The liquid crystal panel 212 forms red, green, and blue images by controlling the voltage applied to each pixel in accordance with a video signal in an active matrix system. Each color light transmitted through the liquid crystal panel is enlarged and projected on the screen by the projection lens 213.

【0104】本実施形態では、カラーフィルタを形成し
ないため、カラーフィルタの損失がなく、1枚の液晶パ
ネルを用いた場合であっても明るい投写型表示装置を構
成できる。色分離型のマイクロレンズアレイ221に入
射する赤、緑、青の色光のなす角φは、液晶パネル21
2の画素ピッチとマイクロレンズ221の焦点距離とに
よって決まるが、本実施形態では約8度で構成してい
る。
In this embodiment, since no color filter is formed, there is no loss of the color filter, and a bright projection display device can be constructed even when one liquid crystal panel is used. The angle φ formed by the red, green, and blue color lights incident on the color separation type microlens array 221 is determined by the liquid crystal panel 21.
Although it is determined by the pixel pitch of 2 and the focal length of the micro lens 221, in the present embodiment, the angle is set to about 8 degrees.

【0105】マイクロレンズ221は、画素開口224
R、224G、224Bの幅に相当する幅であって、マ
イクロレンズアレイ板220はレンチキュラーレンズの
形状である。マイクロレンズはイオン交換法などにより
透明基板形成している。角度φが約8度であるため、各
色光の照明光の照射角θは4度以下となる。このため、
各色光の照明光のFナンバーは7以下で液晶パネル21
2に均一に照明する必要がある。
The micro lens 221 has a pixel aperture 224
R has a width corresponding to the width of R, 224G, and 224B, and the microlens array plate 220 has a shape of a lenticular lens. The microlens is formed on a transparent substrate by an ion exchange method or the like. Since the angle φ is about 8 degrees, the irradiation angle θ of the illumination light of each color light is 4 degrees or less. For this reason,
The F-number of the illumination light of each color light is 7 or less and the liquid crystal panel 21
2 need to be illuminated uniformly.

【0106】このように、比較的大きなFナンバーに制
約される照明光学装置では、照明光学装置の凹面鏡の集
光率を確保するため、その有効径Dを一定の大きさにし
て、必要な照明光Fナンバーを規定すると、照明光路長
が長くなり、投写型表示装置が大型化するという問題が
生じる。そこで、本実施形態に係る照明光学装置では、
物理的な照明光路長を短く構成した場合であっても、光
学的に照明光路長を長く制御するレンズ205を配置し
ている。
As described above, in the illumination optical device which is restricted to a relatively large F-number, in order to secure the condensing rate of the concave mirror of the illumination optical device, the effective diameter D is set to a certain size, and the required illumination is adjusted. When the optical F-number is defined, there is a problem that the illumination optical path length becomes long and the projection display device becomes large. Therefore, in the illumination optical device according to the present embodiment,
Even when the physical illumination optical path length is configured to be short, a lens 205 that optically controls the illumination optical path length to be long is provided.

【0107】レンズ205は負のパワーを有し、レンズ
205の焦点距離は、光学的な照明光路長を物理的な照
明光路長より長く制御し、かつ第1のレンズアレイ板2
02のレンズ素子と液晶パネル212とが共役関係とな
るように、第2のレンズアレイ板203のレンズ素子の
焦点距離、集光レンズ204の焦点距離、及びフィール
ドレンズ211の各光学素子のパワーを考慮して決めて
いる。
The lens 205 has negative power, the focal length of the lens 205 controls the optical illumination optical path length to be longer than the physical illumination optical path length, and the first lens array plate 2
The focal length of the lens element of the second lens array plate 203, the focal length of the condenser lens 204, and the power of each optical element of the field lens 211 are set so that the lens element 02 and the liquid crystal panel 212 have a conjugate relationship. Decided taking into account.

【0108】以上のように、本実施形態では、光学的に
照明光路長を長く制御するレンズを配置するため、照明
光のFナンバーが比較的大きな場合であっても、液晶パ
ネルと第2のレンズアレイ板との間の物理的な距離を短
くでき、照明光学装置を小型化できる。また、1枚の色
分離型マイクロレンズアレイを形成した液晶パネルを用
いて投写型表示装置を構成するため、明るく、非常に小
型で、低コストな投写型表示装置を構成できる。
As described above, in the present embodiment, since the lens for optically controlling the illumination optical path length is arranged, even when the F-number of the illumination light is relatively large, the liquid crystal panel and the second lens are connected to each other. The physical distance from the lens array plate can be shortened, and the size of the illumination optical device can be reduced. In addition, since a projection display device is configured using a liquid crystal panel on which one color separation type microlens array is formed, a bright, extremely small, and low-cost projection display device can be configured.

【0109】なお、前記各実施形態において、画像形成
手段として、偏光を利用した液晶パネルを用いた例を示
したが、反射、散乱等の変化として映像信号に応じた光
学像を形成する画像形成手段である反射型の液晶パネ
ル、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、又は
高分子分散液晶パネルを用いてもよい。
In each of the above embodiments, an example is shown in which a liquid crystal panel using polarized light is used as the image forming means. However, the image forming means for forming an optical image corresponding to a video signal as a change in reflection, scattering, or the like. A reflection type liquid crystal panel, a digital micromirror device (DMD), or a polymer dispersed liquid crystal panel may be used.

【0110】また、透過型のスクリーンを用いて、背面
投写の投写型表示装置を構成してもよい。
Further, a rear projection type display device may be constituted by using a transmission type screen.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、物理的な
照明光路長に対して光学的な照明光路長を短く、又は長
く制御するレンズを備えことにより、小型で、光源から
の光を非常に効率よく、均一に画像形成手段に照明する
照明光学装置が実現できる。また、小型で、光利用効率
が高く、明るい投写型表示装置を構成することができ
る。
As described above, according to the present invention, by providing a lens for controlling the optical illumination optical path length to be shorter or longer than the physical illumination optical path length, the light from the light source can be reduced in size. Can be realized very efficiently and uniformly to the image forming means. In addition, a compact projection display device with high light use efficiency and a high brightness can be configured.

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

【図1】本発明の実施形態1に係る照明光学装置の構成
FIG. 1 is a configuration diagram of an illumination optical device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態2に係る照明光学装置の構成
FIG. 2 is a configuration diagram of an illumination optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態3に係る投写型表示装置の構
成図
FIG. 3 is a configuration diagram of a projection display device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態4に係る投写型表示装置の構
成図
FIG. 4 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】図4に示した偏光変換光学部材の構成図5 is a configuration diagram of the polarization conversion optical member shown in FIG.

【図6】本発明の実施形態5に係る投写型表示装置の構
成図
FIG. 6 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.

【図7】本発明の実施形態6に係る投写型表示装置の構
成図
FIG. 7 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態7に係る投写型表示装置の構
成図
FIG. 8 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】従来の投写型表示装置の一例の構成図FIG. 9 is a configuration diagram of an example of a conventional projection display device.

【図10】従来の照明光学装置の一例の構成図FIG. 10 is a configuration diagram of an example of a conventional illumination optical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30,50,70,100,140,180,200
ランプ 31,51,71,101,141,181,201
放物面鏡 32,52,72,102,142,182,202
第1のレンズアレイ板 33,53,73,103,143,183,203
第2のレンズアレイ板 34 第2のレンズアレイ板のレンズ素子 35,54,74,104,144,204 集光レン
ズ 36 2次光源像 37,55,76,106,146,147,186,
205 照明光路長を制御するレンズ 38,56,77,108,148,187,206
照明光学装置 39,57,86,87,88,117,118,11
9,156,157,158,189,211 フィー
ルドレンズ 40,58,89,90,91,120,121,12
2,159,160,161,190,212 液晶パ
ネル 75,105,145,185,188 反射ミラー 78,109 青透過のダイクロイックミラー 79,110,207 緑反射のダイクロイックミラー 80,111,210 色分離光学手段 81,82,112,113,151,152 リレー
レンズ 83,84,85,114,115,116,153,
154,155 反射ミラー 92,123,162,163,209 青反射のダイ
クロイックミラー 93,124,163,208 赤反射のダイクロイッ
クミラー 94,125,164 ダイクロイックプリズム 95,126,165,191,213 投写レンズ 107 偏光変換光学部材 130 偏光分離プリズム 131 偏光分離膜 132 反射膜 133 1/2波長板 220 マイクロレンズ基板 221 マイクロレンズ 222 ガラス基板 223 液晶層 224B,224G,224R 画素開口
30, 50, 70, 100, 140, 180, 200
Lamps 31, 51, 71, 101, 141, 181, 201
Parabolic mirrors 32, 52, 72, 102, 142, 182, 202
First lens array plate 33, 53, 73, 103, 143, 183, 203
Second lens array plate 34 Lens element of second lens array plate 35, 54, 74, 104, 144, 204 Condensing lens 36 Secondary light source image 37, 55, 76, 106, 146, 147, 186,
205 Lens for controlling illumination optical path length 38, 56, 77, 108, 148, 187, 206
Illumination optical device 39, 57, 86, 87, 88, 117, 118, 11
9, 156, 157, 158, 189, 211 Field lens 40, 58, 89, 90, 91, 120, 121, 12
2,159,160,161,190,212 Liquid crystal panel 75,105,145,185,188 Reflecting mirror 78,109 Blue transmitting dichroic mirror 79,110,207 Green reflecting dichroic mirror 80,111,210 Color separation optics Means 81, 82, 112, 113, 151, 152 Relay lens 83, 84, 85, 114, 115, 116, 153
154, 155 Reflecting mirrors 92, 123, 162, 163, 209 Blue reflecting dichroic mirrors 93, 124, 163, 208 Red reflecting dichroic mirrors 94, 125, 164 Dichroic prisms 95, 126, 165, 191, 213 Projection lens 107 Polarization conversion optical member 130 Polarization separation prism 131 Polarization separation film 132 Reflection film 133 波長 wavelength plate 220 Micro lens substrate 221 Micro lens 222 Glass substrate 223 Liquid crystal layer 224B, 224G, 224R Pixel aperture

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/74 H04N 9/31 C 9/31 G02F 1/1335 530 Fターム(参考) 2H088 EA13 EA14 EA15 HA12 HA13 HA20 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA02Y FA02Z FA10Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z FD01 FD06 LA11 MA07 5C058 AA06 EA02 EA12 EA33 EA51 5C060 BA09 BC05 GB05 HC09 HC19 HC21 HD02 JB06 5G435 AA18 BB12 CC12 DD02 DD05 DD09 GG02 LL15 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/74 H04N 9/31 C 9/31 G02F 1/1335 530 F-term (Reference) 2H088 EA13 EA14 EA15 HA12 HA13 HA20 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA02Y FA02Z FA10Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z FD01 FD06 LA11 MA07 5C058 AA06 EA02 EA12 EA33 EA51 5C060 BA09 BC05 GB05 HC09 HC19 HC21 HD02 JB06 5G435 AAGG DD12

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を集光し、この集光された
光を画像形成手段に照明する照明光学装置であって、光
源と、前記光源からの放射光を集光する集光手段と、複
数のレンズ素子で構成され前記集光手段から入射した光
を多数の光束に分割する第1のレンズアレイ板と、複数
のレンズ素子で構成され前記第1のレンズアレイ板から
の光が入射する第2のレンズアレイ板と、前記第2のレ
ンズアレイ板からの光が入射し、前記画像形成手段と前
記第2のレンズアレイ板との間の光学的な距離を、前記
画像形成手段と前記第2のレンズアレイ板との間の物理
的な距離より短くなるように制御する制御レンズとを備
えたことを特徴とする照明光学装置。
1. An illumination optical device for condensing light from a light source and illuminating the condensed light on an image forming means, comprising: a light source; and a condensing means for condensing light emitted from the light source. A first lens array plate composed of a plurality of lens elements and dividing the light incident from the light condensing means into a large number of light beams, and a light composed of a plurality of lens elements and emitted from the first lens array plate. An incident second lens array plate, and light from the second lens array plate incident thereon, and the optical distance between the image forming unit and the second lens array plate is determined by the image forming unit. An illumination optical device, comprising: a control lens that controls the distance to be shorter than a physical distance between the control lens and the second lens array plate.
【請求項2】 前記制御レンズが正のパワーを有するレ
ンズである請求項1に記載の照明光学装置。
2. The illumination optical device according to claim 1, wherein the control lens is a lens having a positive power.
【請求項3】 光源からの光を集光し、この集光された
光を画像形成手段に照明する照明光学装置であって、光
源と、前記光源からの放射光を集光する集光手段と、複
数のレンズ素子で構成され前記集光手段から入射した光
を多数の光束に分割する第1のレンズアレイ板と、複数
のレンズ素子で構成され前記第1のレンズアレイ板から
の光が入射する第2のレンズアレイ板と、前記第2のレ
ンズアレイ板からの光が入射し、前記画像形成手段と前
記第2のレンズアレイ板との間の光学的な距離を、前記
画像形成手段と前記第2のレンズアレイ板との間の物理
的な距離より長くなるように制御する制御レンズとを備
えたことを特徴とする照明光学装置。
3. An illumination optical apparatus for condensing light from a light source and illuminating the condensed light on an image forming means, comprising: a light source; and a condensing means for condensing light emitted from the light source. A first lens array plate composed of a plurality of lens elements and dividing the light incident from the light condensing means into a large number of light beams, and a light composed of a plurality of lens elements and emitted from the first lens array plate. An incident second lens array plate, and light from the second lens array plate incident thereon, and the optical distance between the image forming unit and the second lens array plate is determined by the image forming unit. An illumination optical device, comprising: a control lens for controlling the distance to be longer than a physical distance between the first lens array plate and the second lens array plate.
【請求項4】 前記制御レンズが負のパワーを有するレ
ンズである請求項2に記載の照明光学装置。
4. The illumination optical device according to claim 2, wherein the control lens is a lens having a negative power.
【請求項5】 前記制御レンズのレンズ形状が非球面で
ある請求項1から4のいずれかに記載の照明光学装置。
5. The illumination optical device according to claim 1, wherein the lens shape of the control lens is an aspherical surface.
【請求項6】 前記第2のレンズアレイ板からの出射光
を受けて、自然光を一方向の偏光方向の光に変換する偏
光変換光学部材を、前記第2のレンズアレイ板と前記制
御レンズとの間に備えた請求項1から5のいずれかに記
載の照明光学装置。
6. A polarization conversion optical member that receives light emitted from the second lens array plate and converts natural light into light in one polarization direction, comprising: a second lens array plate; the control lens; The illumination optical device according to any one of claims 1 to 5, wherein the illumination optical device is provided between.
【請求項7】 請求項1から6のいずれかに記載の照明
光学装置を用いた投写型表示装置であって、前記照明光
学装置からの白色光を青、緑、及び赤の色成分の光に分
離する色分離光学手段と、前記色分離光学手段からの各
色の光が入射し映像信号に応じて光学像を形成する3つ
の画像形成手段と、前記画像形成手段からの青、緑、及
び赤の出射光を受けて青、緑、及び赤の色光を合成する
色合成光学手段と、前記画像形成手段の光学像をスクリ
ーン上に投写する投写レンズとを備えた投写型表示装
置。
7. A projection display device using the illumination optical device according to claim 1, wherein the white light from the illumination optical device is light of blue, green, and red color components. Color separation optical means for separating light into three colors, three image forming means for receiving light of each color from the color separation optical means and forming an optical image in accordance with a video signal, blue, green, and A projection display device comprising: a color synthesizing optical unit that synthesizes blue, green, and red light beams by receiving red emission light; and a projection lens that projects an optical image of the image forming unit onto a screen.
【請求項8】 請求項1から6のいずれかに記載の照明
光学装置を用いた投写型表示装置であって、前記照明光
学装置からの光が入射し映像信号に応じて光学像を形成
する1つの画像形成手段と、前記画像形成手段の光学像
をスクリーン上に投写する投写レンズとを備えた投写型
表示装置。
8. A projection display device using the illumination optical device according to claim 1, wherein light from the illumination optical device is incident and forms an optical image in accordance with a video signal. A projection display device comprising: one image forming unit; and a projection lens that projects an optical image of the image forming unit on a screen.
【請求項9】 請求項1から6のいずれかに記載の照明
光学装置を用いた投写型表示装置であって、前記照明光
学装置からの白色光を青、緑、及び赤の色成分の光に分
離する色分離光学手段と、前記色分離光学手段からの各
色の光が入射し映像信号に応じて光学像を形成する1つ
の画像形成手段と、前記画像形成手段の光学像をスクリ
ーン上に投写する投写レンズとを備えた投写型表示装
置。
9. A projection display device using the illumination optical device according to claim 1, wherein the white light from the illumination optical device is light of blue, green, and red color components. Color separation optical means, one image forming means on which light of each color from the color separation optical means enters to form an optical image according to a video signal, and an optical image of the image forming means on a screen A projection display device comprising a projection lens for projecting.
【請求項10】 前記画像形成手段が液晶パネルである
請求項7から9のいずれかに記載の投写型表示装置。
10. The projection display according to claim 7, wherein said image forming means is a liquid crystal panel.
【請求項11】 前記画像形成手段が、前記光源側にカ
ラーフィルタを形成した液晶パネルである請求項8に記
載の投写型表示装置。
11. The projection display according to claim 8, wherein the image forming means is a liquid crystal panel having a color filter formed on the light source side.
【請求項12】 前記画像形成手段は、青、緑、及び赤
の色光毎に前記画像形成手段の対応する画素開口部に光
を収束させるマイクロレンズアレイを形成した液晶パネ
ルである請求項9に記載の投写型表示装置。
12. The liquid crystal panel according to claim 9, wherein the image forming unit is a liquid crystal panel in which a microlens array that converges light for each of blue, green, and red color light to a corresponding pixel opening of the image forming unit. The projection type display device according to the above.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005208571A (en) * 2003-12-22 2005-08-04 Seiko Epson Corp Lighting device and projector
JP2006091727A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Victor Co Of Japan Ltd Color separating and mixing optical system
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JP2013145378A (en) * 2013-02-04 2013-07-25 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Projector
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