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JP2003330106A - Lighting device and projection display device - Google Patents

Lighting device and projection display device

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Publication number
JP2003330106A
JP2003330106A JP2002135640A JP2002135640A JP2003330106A JP 2003330106 A JP2003330106 A JP 2003330106A JP 2002135640 A JP2002135640 A JP 2002135640A JP 2002135640 A JP2002135640 A JP 2002135640A JP 2003330106 A JP2003330106 A JP 2003330106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
uniform
incident
color
light source
Prior art date
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Granted
Application number
JP2002135640A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4082083B2 (en
Inventor
Hidefumi Sakata
秀文 坂田
Takashi Takeda
高司 武田
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2002135640A priority Critical patent/JP4082083B2/en
Publication of JP2003330106A publication Critical patent/JP2003330106A/en
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Publication of JP4082083B2 publication Critical patent/JP4082083B2/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、軽量の照明装置および投射型表示装置
を提供する。 【解決手段】 本発明の投射型表示装置1に用いられて
いる照明装置は、異なる色の色光を出射するLEDアレ
イ2と、LEDアレイ2からの入射光の照度を均一化し
て出射する均一照明手段とを備えている。均一照明手段
は、入射光の角度分布を狭め、かつ入射光の照度分布を
均一化する機能を有するものであって、入射端面、出射
端面の双方に回折格子が設けられた複数のロッドレンズ
8が平面状または曲面状に配列されたロッドレンズアレ
イ3から構成されている。
(57) [Problem] To provide a small and lightweight lighting device and a projection display device. An illumination device used in a projection display device of the present invention includes an LED array that emits light of different colors, and a uniform illumination that emits light with uniform illuminance of incident light from the LED array. Means. The uniform illumination means has a function of narrowing the angular distribution of the incident light and making the illuminance distribution of the incident light uniform, and includes a plurality of rod lenses 8 provided with diffraction gratings on both the incident end face and the exit end face. Are constituted by a rod lens array 3 arranged in a plane or a curved surface.

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、照明装置および投
射型表示装置に関し、特に小型、薄型の照明装置の構成
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device and a projection type display device, and more particularly to a structure of a small and thin lighting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶ライトバルブ等の光変調装置を用い
て映像光を合成し、合成された映像光を投射レンズ等か
らなる投射光学系を通じてスクリーンに拡大投射する投
射型表示装置が従来から知られている。この種の投射型
表示装置に用いられる照明装置において、メタルハライ
ドランプ等の光源から出射される光は通常、中央部が明
るく、周縁部が暗いという不均一な照度分布を持ってい
る。よって、投射型表示装置用の照明装置には、被照明
領域、具体的には液晶ライトバルブにおける照度分布を
均一化するために、2枚のフライアイレンズからなるフ
ライアイインテグレータ、もしくはロッド状導光体(以
下、ロッドレンズと言うこともある)からなるロッドイ
ンテグレータ等の均一照明手段が備えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a projection type display device which synthesizes image light by using a light modulator such as a liquid crystal light valve and enlarges and projects the synthesized image light on a screen through a projection optical system including a projection lens. Has been. In a lighting device used for this type of projection display device, light emitted from a light source such as a metal halide lamp usually has a non-uniform illuminance distribution in which a central part is bright and a peripheral part is dark. Therefore, in order to uniformize the illuminance distribution in the illuminated area, specifically, the liquid crystal light valve, the illumination device for the projection display device has a fly-eye integrator composed of two fly-eye lenses or a rod-shaped guide. A uniform illuminating unit such as a rod integrator including an optical body (hereinafter, also referred to as a rod lens) is provided.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の投射型表示装置
は、上記の照明装置の他、色分離光学系、色合成光学系
等の多くの光学系を備えたものであり、装置自身が比較
的大型であった。そこで近年、投射型表示装置の普及に
伴って装置の小型化、薄型化が求められている。
The conventional projection type display device is provided with many optical systems such as a color separation optical system and a color synthesis optical system in addition to the above-mentioned illumination device, and the devices themselves compare with each other. It was very large. Therefore, in recent years, along with the widespread use of projection type display devices, there has been a demand for smaller and thinner devices.

【0004】上記の均一照明手段のうち、フライアイイ
ンテグレータは、複数のレンズによって入射光を一旦複
数の部分光束に分け、これらの部分光束を被照明領域
(液晶ライトバルブ)上で重畳することにより照度分布
が均一化された照明光を得るものである。したがって、
2つのフライアイレンズ間の距離、およびフライアイイ
ンテグレータとライトバルブとの距離をある程度空ける
必要があり、このことが装置の小型化、薄型化の障害と
なっていた。また、距離を短くするためにはレンズの偏
心を大きく取る必要があり、レンズの加工が難しくなる
という問題があった。さらに、2つのフライアイレンズ
間の境界が不要散乱を引き起こすという問題もあった。
Among the above uniform illumination means, the fly-eye integrator divides the incident light into a plurality of partial light fluxes by a plurality of lenses and superimposes these partial light fluxes on an illuminated area (liquid crystal light valve). This is to obtain illumination light with a uniform illuminance distribution. Therefore,
The distance between the two fly-eye lenses and the distance between the fly-eye integrator and the light valve need to be increased to some extent, which has been an obstacle to downsizing and thinning of the device. Further, in order to shorten the distance, it is necessary to make the eccentricity of the lens large, which makes it difficult to process the lens. Further, there is a problem that the boundary between the two fly-eye lenses causes unnecessary scattering.

【0005】一方、ロッドインテグレータは、入射光が
ロッドレンズ内で複数回、内面反射を繰り返すことによ
って照度分布の均一化がなされるものであり、入射光の
内面反射の回数が多くなる程、より均一化された光が得
られる。入射光の内面反射の回数を多くするためには、
ロッドレンズの径を小さくするか、長さを長くする必要
がある。しかしながら、ロッドレンズの径を小さくする
のは、光源の大きさや被照明領域であるライトバルブの
大きさから制限を受け、やたらと小さくすることはでき
ない。また、ロッドレンズの長さを長くすると、照明装
置が大型化してしまい、装置の小型化、薄型化の障害と
なってしまう。
On the other hand, the rod integrator makes the illuminance distribution uniform by repeating the internal reflection of the incident light a plurality of times in the rod lens, and the more the internal reflection of the incident light increases, the more Uniformized light is obtained. To increase the number of internal reflections of incident light,
It is necessary to reduce the diameter or length of the rod lens. However, reducing the diameter of the rod lens is limited by the size of the light source and the size of the light valve, which is the illuminated region, and cannot be made too small. Further, if the length of the rod lens is increased, the illuminating device becomes large, which is an obstacle to downsizing and thinning of the device.

【0006】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、小型、薄型の投射型液晶表示装置
と、これに用いて好適な照明装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a small and thin projection type liquid crystal display device, and an illumination device suitable for use in the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の照明装置は、光源と、前記光源からの入
射光の照度を均一化して出射する均一照明手段とを備え
た照明装置であって、前記均一照明手段が、前記入射光
の角度分布を狭め、かつ前記入射光の照度分布を均一化
する機能を有する回折光学素子を備えたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above-mentioned object, an illuminating device of the present invention is provided with a light source and a uniform illuminating means for making the illuminance of incident light from the light source uniform and emitting it. The apparatus is characterized in that the uniform illumination means includes a diffractive optical element having a function of narrowing an angular distribution of the incident light and uniformizing an illuminance distribution of the incident light.

【0008】従来の均一照明手段がフライアイインテグ
レータやロッドインテグレータからなり、いずれにして
もレンズによる屈折を利用したものであるのに対し、本
発明の均一照明手段は回折光学素子を備え、入射光の回
折現象を利用するものである。すなわち、本発明の場
合、回折光学素子による回折を利用して入射光を偏向さ
せるので、レンズによる屈折を用いた場合よりも入射光
を大きな角度で容易に曲げることができる。その結果、
短い距離で入射光の照度分布の均一化が可能となり、照
明装置の小型化、薄型化を実現することができる。
Whereas the conventional uniform illuminating means comprises a fly-eye integrator or a rod integrator and in any case utilizes refraction by a lens, the uniform illuminating means of the present invention is provided with a diffractive optical element and the incident light It utilizes the diffraction phenomenon of. That is, in the case of the present invention, since the incident light is deflected by utilizing the diffraction by the diffractive optical element, the incident light can be easily bent at a larger angle than in the case where the refraction by the lens is used. as a result,
The illuminance distribution of incident light can be made uniform over a short distance, and the illumination device can be made smaller and thinner.

【0009】また、この均一照明手段は、限られた領域
から広い角度で出射する光源光を回折光学素子のサイズ
まで広げることができ、かつ、光軸に対して平行に近い
角度で光が出射するように入射光の角度分布を狭める機
能を有している。これにより、例えば投射型表示装置に
採用した場合に液晶ライトバルブに対して法線方向に近
い方向から光を入射させることができ、コントラストを
向上させる効果が得られる。
Further, the uniform illuminating means can spread the light source light emitted from a limited area at a wide angle up to the size of the diffractive optical element and emit the light at an angle nearly parallel to the optical axis. As described above, it has a function of narrowing the angular distribution of incident light. Thereby, for example, when adopted in a projection type display device, light can be made incident on the liquid crystal light valve from a direction close to the normal direction, and an effect of improving contrast can be obtained.

【0010】前記回折光学素子は、例えば、少なくとも
入射端面に回折格子が設けられた棒状の導光体または内
面あるいは外面が反射面とされた管状の導光体で構成す
ることができる。ここで言う「棒状の導光体」または
「内面あるいは外面が反射面とされた管状の導光体」
は、いわゆる従来からのロッドレンズである。また、管
状の導光体の場合、「内面あるいは外面が反射面とされ
た」とは、反射面を設ける個所は管の内面でも外面でも
良いが、いずれの場合も光が反射する側は管の内側とい
う意味である。この構成によれば、ロッドレンズの入射
端面に回折格子を設けるだけで、本発明の均一照明手段
に好適な回折光学素子を容易に作製することができる。
また、回折格子の凹凸のピッチを変えることで入射光の
偏向角を容易に調整することができる。この構成では、
回折光学素子の加工がそれ程難しいことはないし、回折
光学素子の内部で光の散乱や損失が生じることもない。
The diffractive optical element may be constituted by, for example, a rod-shaped light guide body having a diffraction grating provided on at least an incident end surface or a tubular light guide body having an inner surface or an outer surface as a reflecting surface. The "rod-shaped light guide" or "tube-shaped light guide whose inner surface or outer surface is a reflective surface"
Is a so-called conventional rod lens. Further, in the case of a tubular light guide, "the inner surface or the outer surface is a reflective surface" means that the place where the reflective surface is provided may be the inner surface or the outer surface of the tube, but in either case, the side where the light is reflected is the tube. It means inside. According to this structure, a diffractive optical element suitable for the uniform illumination means of the present invention can be easily manufactured only by providing a diffraction grating on the incident end surface of the rod lens.
Further, the deflection angle of the incident light can be easily adjusted by changing the pitch of the unevenness of the diffraction grating. With this configuration,
Processing of the diffractive optical element is not so difficult, and light scattering or loss does not occur inside the diffractive optical element.

【0011】その場合、前記回折光学素子の出射端面側
にも回折格子を設けることが望ましい。この構成によれ
ば、入射端面側の回折格子によって出射端面のある程度
広い領域まで広げた光を、出射端面側の回折格子によっ
て光軸に対して平行に近い角度に偏向させることができ
る。
In that case, it is desirable to provide a diffraction grating also on the exit end face side of the diffractive optical element. According to this configuration, the light that has been spread by the diffraction grating on the incident end face side to a relatively wide area on the emission end face can be deflected by the diffraction grating on the emission end face side to an angle nearly parallel to the optical axis.

【0012】前記導光体が、入射端面側から出射端面側
に向けて同径のものでもよいが、先拡がりのテーパ状と
してもよい。ロッドレンズが先拡がりのテーパ状である
場合、光がレンズ内面で反射するたびに光軸に近い方向
に曲げられるので、光軸に対してより平行に近い角度の
光を得ることができる。
The light guide may have the same diameter from the entrance end face side toward the exit end face side, but may have a tapered shape with a divergence. When the rod lens has a taper shape with a divergent shape, each time the light is reflected by the inner surface of the lens, the light is bent in a direction close to the optical axis, and thus light having an angle closer to parallel to the optical axis can be obtained.

【0013】前記光源としては、例えば、発光ダイオー
ド(Light Emitting Diode, 以下、LEDと略記する)
等の固体発光素子を複数、平面状または曲面状に配列し
た面状光源を用いることができる。この構成によれば、
小型、薄型の照明装置を容易に実現することができる。
The light source is, for example, a light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED).
It is possible to use a planar light source in which a plurality of solid-state light emitting elements such as the above are arranged in a plane or curved shape. According to this configuration,
A small and thin lighting device can be easily realized.

【0014】本発明の投射型表示装置は、上記本発明の
照明装置と、前記照明装置からの光を変調する光変調装
置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投
射レンズとを備えたことを特徴とする。
The projection type display device of the present invention comprises the above-mentioned illumination device of the present invention, a light modulator for modulating the light from the illumination device, and a projection lens for projecting the light modulated by the light modulator. It is characterized by having.

【0015】この構成によれば、上記本発明の照明装置
を備えたことにより、小型、薄型の投射型表示装置を実
現することができる。また、照明装置から角度分布が狭
く、照度分布が均一化された光が照射されるので、明る
さムラが少なく、高コントラストの画像を再現すること
ができる。
According to this structure, since the lighting device of the present invention is provided, it is possible to realize a small and thin projection type display device. Further, since the illumination device emits light having a narrow angular distribution and a uniform illuminance distribution, it is possible to reproduce an image with high brightness and little unevenness in brightness.

【0016】本発明の他の投射型表示装置は、異なる色
の色光を時間順次に出射可能な複数の光源が平面状また
は曲面状に配列された面状光源と、前記面状光源からの
入射光の角度分布を狭め、かつ前記入射光の照度分布を
均一化する機能を有する回折光学素子を備えた均一照明
手段と、前記光源から前記均一照明手段を経て時間順次
に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割
駆動されるライトバルブからなる光変調手段と、前記光
変調手段によって変調された光を投射する投射レンズと
を備えたことを特徴とする。
Another projection type display device of the present invention is a planar light source in which a plurality of light sources capable of emitting color lights of different colors in a time-sequential manner are arranged in a plane or curved surface, and an incident light from the planar light source. Uniform illumination means having a diffractive optical element having a function of narrowing the angle distribution of light and making the illuminance distribution of the incident light uniform, and of each color light emitted from the light source through the uniform illumination means in time sequence. It is characterized in that it is provided with a light modulating means composed of a light valve which is time-divisionally driven in synchronization with the emission timing, and a projection lens for projecting the light modulated by the light modulating means.

【0017】この投射型表示装置は、「色順次駆動(カ
ラーシーケンシャル)方式」と呼ばれる駆動方式を採用
したものである。したがって、各色光毎の3個のライト
バルブを用いる従来の3板方式の投射型表示装置と異な
り、ライトバルブが1個で済み(単板方式となる)、さ
らに光変調手段への照明光学系も1系統で済む。そし
て、色分離光学系や色合成光学系が不要となるため、部
品点数を大きく削減できるとともに装置構成を簡単にで
き、コスト低減を図ることができる。
This projection type display device employs a drive system called "color sequential drive system". Therefore, unlike the conventional three-panel projection type display device that uses three light valves for each color light, only one light valve is required (becomes a single-panel system), and an optical system for illuminating the light modulator. Only one system is required. Further, since the color separation optical system and the color synthesis optical system are unnecessary, the number of parts can be greatly reduced, the device configuration can be simplified, and the cost can be reduced.

【0018】本発明のさらに他の投射型表示装置は、互
いに異なる色の色光を出射可能な複数の面状光源と、前
記複数の面状光源の各々の出射側に設けられ、各面状光
源からの入射光の角度分布を狭め、かつ前記入射光の照
度分布を均一化する機能を有する回折光学素子を備えた
複数の均一照明手段と、前記複数の均一照明手段の各々
の出射側に設けられ、前記光源から前記均一照明手段を
経て出射される各色光を変調するライトバルブからなる
複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段により変調
された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段に
より合成された光を投射する投射レンズとを備えたこと
を特徴とする。
Still another projection type display apparatus of the present invention is provided with a plurality of planar light sources capable of emitting color lights of different colors, and provided on each emission side of the plurality of planar light sources. A plurality of uniform illumination means having a function of narrowing the angular distribution of the incident light from the light source and uniformizing the illuminance distribution of the incident light, and provided on the emission side of each of the plurality of uniform illumination means. A plurality of light modulators each including a light valve that modulates each color light emitted from the light source through the uniform illuminating means; a color combiner that combines the color lights modulated by the plurality of light modulators; And a projection lens for projecting the light combined by the color combining means.

【0019】この投射型表示装置は、上で述べた装置と
異なり、複数のライトバルブを必要とするものである。
しかしながら、従来の装置とは異なり、複数の光源が互
いに異なる色の色光を出射するように構成され、各色光
毎にライトバルブが設けられているので、色分離手段を
必要としない。その分、従来の装置に比べて装置構成が
簡単になる。また、上で述べた装置のように光源とライ
トバルブの駆動を同期させる必要はないため、駆動が複
雑にならず、ライトバルブの応答速度もそれ程速いもの
を必要としなくて済む。
This projection type display device requires a plurality of light valves, unlike the above-mentioned device.
However, unlike the conventional device, a plurality of light sources are configured to emit color lights of different colors, and a light valve is provided for each color light, so that a color separation unit is not required. As a result, the device configuration becomes simpler than that of the conventional device. Further, since it is not necessary to synchronize the driving of the light source and the light valve as in the above-mentioned device, the driving is not complicated and the light valve does not need to have such a high response speed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]以下、本発
明の第1の実施の形態を、図1〜図4を参照して説明す
る。本実施の形態では、色順次駆動方式の投射型カラー
液晶表示装置の例を示す。図1は投射型表示装置1の全
体構成を示す概略図であって、図中符号2はLEDアレ
イ(面状光源)、3はロッドレンズアレイ(均一照明手
段)、4はPBSアレイ、5は液晶ライトバルブ(光変
調手段)、6は投射レンズ、である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment mode, an example of a projection type color liquid crystal display device of a color sequential drive system is shown. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a projection display apparatus 1, in which reference numeral 2 is an LED array (planar light source), 3 is a rod lens array (uniform illumination means), 4 is a PBS array, and 5 is A liquid crystal light valve (light modulator) 6 is a projection lens.

【0021】本実施の形態の投射型表示装置1は、図1
に示すように、R、G、Bの各色光を出射可能な複数の
LED7r,7g,7b(固体発光素子)が平面状また
は曲面状に配列されたLEDアレイ2と、LED7r,
7g,7bから出射される各色光の照度を均一化するた
めの複数のロッドレンズ8が平面状または曲面状に配列
されたロッドレンズアレイ3と、ロッドレンズアレイ3
から入射される光の偏光変換を行うPBSアレイ4と、
PBSアレイ4から入射される各色光を変調して画像を
合成する液晶ライトバルブ5と、液晶ライトバルブ5に
よって合成された画像をスクリーン9に拡大投射する投
射レンズ6とから概略構成されている。このうち、本実
施の形態の照明装置は、図2に示すLEDアレイ2とロ
ッドレンズアレイ3とによって構成されている。
The projection type display device 1 of the present embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, an LED array 2 in which a plurality of LEDs 7r, 7g, 7b (solid-state light-emitting elements) capable of emitting R, G, and B color lights are arranged in a plane or curved surface, and an LED 7r,
A rod lens array 3 in which a plurality of rod lenses 8 for equalizing the illuminance of each color light emitted from 7g and 7b are arranged in a planar shape or a curved surface, and a rod lens array 3
A PBS array 4 for converting the polarization of light incident from
A liquid crystal light valve 5 that modulates each color light incident from the PBS array 4 to synthesize an image, and a projection lens 6 that magnifies and projects the image synthesized by the liquid crystal light valve 5 onto a screen 9 are roughly configured. Among these, the illumination device of the present embodiment is composed of the LED array 2 and the rod lens array 3 shown in FIG.

【0022】LEDアレイ2は光源駆動回路10に接続
されており、この光源駆動回路10によって各LED7
r,7g,7bが発光するタイミングが制御され、各L
ED7r,7g,7bから例えばR、G、B、R、G、
B、…というように時間順次に色光を発光可能な構成と
なっている。
The LED array 2 is connected to the light source drive circuit 10, and the light source drive circuit 10 causes the LEDs 7 to operate.
The timing at which r, 7g, and 7b emit light is controlled, and each L
From ED7r, 7g, 7b, for example, R, G, B, R, G,
B, ... The color light can be emitted in time sequence.

【0023】ロッドレンズアレイ3は、図2に示すよう
に、楔形のガラス柱からなるロッドレンズ8(回折光学
素子)が複数、各LED7r,7g,7bに対応して平
面状または曲面状に配置されたものである。図2におい
て、ロッドレンズ8の左側の面が入射端面8a、右側の
面が出射端面8bとなっている。図3は一つのロッドレ
ンズ8を取りだして示す断面図である。ロッドレンズ8
は入射端面8a側から出射端面8b側に向けて先拡がり
のテーパ状の形状であり、入射端面8a、出射端面8b
の双方に回折格子9a,9bがそれぞれ形成されてい
る。各回折格子9a、9bの溝のピッチは、例えばロッ
ドレンズ8の両端面の中央部で大きく、周縁部で小さく
なっている。例えば最小のピッチが1μm程度、最大の
溝深さが0.35μm程度である。また、各LED7
r,7g,7bと各ロッドレンズ8は必ずしも1:1に
対応している必要はなく、例えば複数個のLEDに1個
のロッドレンズが対応していても良い。
As shown in FIG. 2, the rod lens array 3 includes a plurality of rod lenses 8 (diffractive optical elements) each formed of a wedge-shaped glass column and arranged in a plane or curved shape corresponding to each LED 7r, 7g, 7b. It was done. In FIG. 2, the left side surface of the rod lens 8 is the incident end surface 8a, and the right side surface is the output end surface 8b. FIG. 3 is a sectional view showing one rod lens 8 taken out. Rod lens 8
Is a tapered shape that is divergent from the incident end face 8a side toward the emitting end face 8b side. The incident end face 8a and the emitting end face 8b are
Diffraction gratings 9a and 9b are respectively formed on both sides. The pitch of the grooves of the diffraction gratings 9a and 9b is, for example, large at the central portions of both end surfaces of the rod lens 8 and small at the peripheral portions. For example, the minimum pitch is about 1 μm and the maximum groove depth is about 0.35 μm. Also, each LED7
The r, 7g, 7b and each rod lens 8 do not necessarily have to correspond to 1: 1 and, for example, one rod lens may correspond to a plurality of LEDs.

【0024】各LED7r,7g,7bから出射された
光は、ロッドレンズアレイ3の入射端面に到達した時点
ではLEDの中心部の照度が高く、周縁部の照度が低い
という照度分布を有している。ところが、各ロッドレン
ズ8の入射端面8aの回折格子9aにおいて、LED中
央部にあたる光束がより外側に拡がるように大きい角度
で回折される。そして、入射光はロッドレンズ8の内面
で反射を繰り返し、出射端面8bから出射される時点で
は照度が均一化された状態となっている。さらに、出射
端面8b側の回折格子9bによって光軸に対して平行に
近い角度に回折されて出射される。
The light emitted from each of the LEDs 7r, 7g, 7b has an illuminance distribution in which the illuminance at the center of the LED is high and the illuminance at the peripheral edge is low when the light reaches the incident end face of the rod lens array 3. There is. However, in the diffraction grating 9a on the incident end surface 8a of each rod lens 8, the light flux that hits the central portion of the LED is diffracted at a large angle so as to spread further outward. Then, the incident light is repeatedly reflected on the inner surface of the rod lens 8, and the illuminance is in a uniform state at the time of being emitted from the emission end surface 8b. Further, the light is diffracted by the diffraction grating 9b on the side of the emitting end face 8b to an angle nearly parallel to the optical axis and emitted.

【0025】すなわち、入射端面8a側の回折格子9a
と出射端面8b側の回折格子9bとでは機能が若干異な
っている。入射端面8a側の回折格子9aは主に照度均
一化手段として機能する一方、出射端面8b側の回折格
子9bは角度変換素子として光がより平行に近くなるよ
うにする機能を有する。角度分布が狭くなることによっ
て投射レンズでけられる光の量が減り、光の利用効率が
高くなる。用途によって、光源の明るさが充分に足りて
いる場合には、回折格子は入射端面側のみでも充分であ
る。
That is, the diffraction grating 9a on the incident end face 8a side
And the diffraction grating 9b on the emitting end face 8b side have slightly different functions. The diffraction grating 9a on the incident end face 8a side mainly functions as an illuminance homogenizing means, while the diffraction grating 9b on the emission end face 8b side has a function as an angle conversion element so that light becomes closer to parallel. The narrowed angular distribution reduces the amount of light emitted by the projection lens and improves the light utilization efficiency. If the brightness of the light source is sufficiently high depending on the application, the diffraction grating may be sufficient only on the incident end face side.

【0026】また本実施の形態の場合、ロッドレンズ8
が先拡がりのテーパ状となっているので、光がレンズ内
面で反射するたびに光軸に近い方向に曲げられるので、
光軸に対してより平行に近い角度の光を得ることができ
る。
In the case of this embodiment, the rod lens 8
Has a divergent tapered shape, so each time light is reflected on the inner surface of the lens, it can be bent in a direction close to the optical axis.
It is possible to obtain light having an angle closer to parallel to the optical axis.

【0027】PBSアレイ4は、偏光分離膜4aと反射
膜4bとを有する複数のPBSと1/2波長板4c(位
相差板)とが組み合わされたものであって、LEDアレ
イ2からの光に含まれるp偏光、s偏光(直線偏光)の
うちの一方を偏光変換して他方の偏光に揃えるものであ
る。よって、各LED7r,7g,7bとPBSアレイ
4との位置関係は、これらLED7r,7g,7bから
出射される光が最初に偏光分離膜4aに入射されるよう
に配置されている。
The PBS array 4 is a combination of a plurality of PBSs having a polarization separation film 4a and a reflection film 4b and a ½ wavelength plate 4c (phase difference plate). One of the p-polarized light and the s-polarized light (linearly polarized light) included in (1) is converted into the other polarized light. Therefore, the positional relationship between the LEDs 7r, 7g, 7b and the PBS array 4 is so arranged that the light emitted from the LEDs 7r, 7g, 7b first enters the polarization separation film 4a.

【0028】液晶ライトバルブ5には、画素スイッチン
グ用素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transist
or, 以下、TFTと略記する)を用いたTNモードのア
クティブマトリクス方式の透過型の液晶セル31が使用
され、液晶セル31の外面には入射側偏光板32、出射
側偏光板33がその透過軸が互いに直交するように配置
されて設けられている。例えば、オフ状態では液晶ライ
トバルブ5に入射されたs偏光がp偏光に変換されて出
射される一方、オン状態では光が遮断されるようになっ
ている。以上のLEDアレイ2、ロッドレンズアレイ
3、PBSアレイ4、液晶ライトバルブ5は離間して配
置しても良いが、装置の小型化、薄型化のためには全て
を密着させて配置することが望ましい。
The liquid crystal light valve 5 includes a thin film transistor as a pixel switching element.
or, hereinafter, abbreviated as TFT), a TN mode active matrix transmissive liquid crystal cell 31 is used, and an incident side polarizing plate 32 and an outgoing side polarizing plate 33 are transmitted to the outer surface of the liquid crystal cell 31. The axes are arranged so as to be orthogonal to each other. For example, in the off state, the s-polarized light incident on the liquid crystal light valve 5 is converted into p-polarized light and emitted, while in the on-state, the light is blocked. The LED array 2, the rod lens array 3, the PBS array 4, and the liquid crystal light valve 5 may be arranged separately from each other, but in order to reduce the size and thickness of the device, they may be arranged in close contact with each other. desirable.

【0029】図1に示すように、液晶ライトバルブ5は
液晶ライトバルブ駆動回路11に接続されており、この
液晶ライトバルブ駆動回路11によって、入射される各
色光に対応させて液晶ライトバルブ5を時間順次に駆動
することが可能な構造になっている。また、本実施の形
態の投射型表示装置1においては、同期信号発生回路1
2が備えられており、この同期信号発生回路12によ
り、同期信号SYNCを発生させ、光源駆動回路10お
よび液晶ライトバルブ駆動回路11に入力することによ
り、各LED7r,7g,7bから色光を出射するタイ
ミングと、その色光に対応して液晶ライトバルブ5を駆
動するタイミングとを同期させることができる構造にな
っている。
As shown in FIG. 1, the liquid crystal light valve 5 is connected to a liquid crystal light valve drive circuit 11, and the liquid crystal light valve drive circuit 11 causes the liquid crystal light valve 5 to correspond to each incident color light. It has a structure that can be driven sequentially in time. Further, in the projection display device 1 of the present embodiment, the synchronization signal generation circuit 1
2 is provided, and the synchronization signal SYNC is generated by the synchronization signal generation circuit 12 and is input to the light source drive circuit 10 and the liquid crystal light valve drive circuit 11 to emit colored light from the LEDs 7r, 7g, 7b. The structure is such that the timing and the timing of driving the liquid crystal light valve 5 corresponding to the colored light can be synchronized.

【0030】すなわち、本実施の形態の投射型表示装置
1では、1フレームを時分割し、LED7r,7g,7
bから時間順次にR、G、Bの各色光を出射させ、各L
ED7r,7g,7bから色光を出射するタイミングと
液晶ライトバルブ5を駆動するタイミングとを同期させ
ることにより、各LED7r,7g,7bから出射され
る色光に対応させて液晶ライトバルブ5を時間順次に駆
動し、各LED7r,7g,7bから出射される色光に
対応する画像信号を出力することにより、カラー画像を
合成することが可能な構成になっている。
That is, in the projection display apparatus 1 of this embodiment, one frame is time-divided and the LEDs 7r, 7g, 7
Each of the R, G, and B color lights is emitted sequentially from b to L
By synchronizing the timing of emitting the colored light from the ED 7r, 7g, 7b and the timing of driving the liquid crystal light valve 5, the liquid crystal light valve 5 is time-sequentially corresponded to the colored light emitted from the LEDs 7r, 7g, 7b. By driving and outputting an image signal corresponding to the color light emitted from each of the LEDs 7r, 7g, 7b, a color image can be combined.

【0031】本実施の形態の投射型表示装置は、いわゆ
る「色順次駆動(カラーシーケンシャル)方式」と呼ば
れる駆動方式を採用したものである。したがって、各色
光毎の3個の液晶ライトバルブを用いる従来の3板方式
の投射型表示装置と異なり、液晶ライトバルブが1個で
済み(単板方式となる)、さらに光変調手段への照明光
学系も1系統で済む。そして、色分離光学系や色合成光
学系が不要となるため、部品点数を大きく削減できると
ともに装置構成を簡単にでき、コスト低減を図ることが
できる。
The projection type display device of the present embodiment employs a driving method called a so-called "color sequential driving (color sequential) method". Therefore, unlike the conventional three-panel type projection display device that uses three liquid crystal light valves for each color light, only one liquid crystal light valve is required (it becomes a single plate type), and the light modulation means is illuminated. Only one optical system is required. Further, since the color separation optical system and the color synthesis optical system are unnecessary, the number of parts can be greatly reduced, the device configuration can be simplified, and the cost can be reduced.

【0032】特にロッドレンズアレイ3では、回折格子
9a,9bによる光の回折現象を利用して入射光を偏向
させているので、単なるロッドレンズを用いた場合より
も入射光を大きな角度で容易に曲げることができる。そ
の結果、短い距離で入射光の照度分布の均一化が可能と
なり、照明装置の小型化、薄型化、ひいては投射型表示
装置の小型化、薄型化を実現することができる。また、
ロッドレンズアレイ3の作用によって照明装置から角度
分布が狭く、照度分布が均一化された光が照射されるの
で、明るさムラが少なく、高コントラストの画像を再現
することができる。
Particularly, in the rod lens array 3, since the incident light is deflected by utilizing the light diffraction phenomenon by the diffraction gratings 9a and 9b, the incident light can be easily made at a large angle as compared with the case where a simple rod lens is used. Can be bent. As a result, the illuminance distribution of the incident light can be made uniform over a short distance, and the illumination device can be made smaller and thinner, and thus the projection display device can be made smaller and thinner. Also,
By the action of the rod lens array 3, light having a narrow angle distribution and a uniform illuminance distribution is emitted from the illuminating device, so that it is possible to reproduce a high-contrast image with less uneven brightness.

【0033】なお、本実施の形態では、入射端面8a、
出射端面8bの双方に回折格子9a,9bを設けたテー
パ状のロッドレンズ8のみを用いてロッドレンズアレイ
3を構成したが、この構成に代えて、図4に示すような
ロッドレンズアレイを用いてもよい。すなわち、図4に
示すロッドレンズアレイ21は、図2で示したロッドレ
ンズアレイ3の出射端面8b側に、入射端面22a側と
出射端面22b側とで同径の棒状のロッドレンズ22を
さらに接続した構成のものである。この構成によれば、
図2で示したロッドレンズアレイ3が薄型ではあっても
照度分布の均一化や角度分布の低減がまだ不充分である
場合に、付加したロッドレンズアレイ21の作用によっ
て照明装置の厚みをそれ程増すことなく、照度分布の均
一化機能をより向上させることができる。
In the present embodiment, the incident end face 8a,
Although the rod lens array 3 is configured by using only the tapered rod lens 8 in which the diffraction gratings 9a and 9b are provided on both the exit end faces 8b, the rod lens array as shown in FIG. 4 is used instead of this configuration. May be. That is, in the rod lens array 21 shown in FIG. 4, a rod-shaped rod lens 22 having the same diameter is further connected to the exit end face 8b side of the rod lens array 3 shown in FIG. 2 on the entrance end face 22a side and the exit end face 22b side. It has a configuration. According to this configuration,
Even if the rod lens array 3 shown in FIG. 2 is thin, if the uniformity of the illuminance distribution and the reduction of the angular distribution are still insufficient, the action of the added rod lens array 21 increases the thickness of the illuminating device. It is possible to further improve the function of making the illuminance distribution uniform.

【0034】[第2の実施の形態]以下、本発明の第2
の実施の形態を、図5〜図7を参照して説明する。本実
施の形態の投射型表示装置の基本構成は第1の実施の形
態と全く同様であり、ロッドレンズアレイ(均一照明手
段)の構成が異なるのみである。よって、投射型表示装
置全体の説明は省略し、ロッドレンズアレイのみ説明す
る。
[Second Embodiment] The second embodiment of the present invention will be described below.
Embodiments will be described with reference to FIGS. The basic structure of the projection type display device of this embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, and only the structure of the rod lens array (uniform illumination means) is different. Therefore, the description of the entire projection type display device will be omitted, and only the rod lens array will be described.

【0035】第1の実施の形態では、テーパ状のロッド
レンズでロッドレンズアレイを構成したのに対し、本実
施の形態では、図5に示すように、入射端面側と出射端
面側とで同径の棒状のロッドレンズ51を用いてロッド
レンズアレイ50を構成している。すなわち、本実施の
形態のロッドレンズアレイ50は、ガラス柱からなるロ
ッドレンズ51(回折光学素子)が複数、各LED7
r,7g,7bに対応して平面状または曲面状に配置さ
れたものである。図5において、ロッドレンズ51の左
側の面が入射端面51a、右側の面が出射端面51bと
なっている。
In the first embodiment, the rod lens array is composed of tapered rod lenses, whereas in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the incidence end face side and the emission end face side are the same. The rod lens array 50 is configured using rod-shaped rod lenses 51 having a diameter. That is, the rod lens array 50 according to the present embodiment includes a plurality of rod lenses 51 (diffractive optical elements) each formed of a glass column and each LED 7
It is arranged in a plane or curved shape corresponding to r, 7g, and 7b. In FIG. 5, the left side surface of the rod lens 51 is the incident end surface 51a, and the right side surface is the emission end surface 51b.

【0036】図6は一つのロッドレンズ51を取りだし
て示す断面図である。ロッドレンズ51の入射端面51
a、出射端面51bの双方に回折格子52a,52bが
それぞれ形成されている。なお本実施の形態でも、各L
ED7r,7g,7bと各ロッドレンズ51は必ずしも
1:1に対応している必要はなく、例えば複数個のLE
Dに1個のロッドレンズが対応していても良い。
FIG. 6 is a sectional view showing one rod lens 51 taken out. Incident end face 51 of rod lens 51
Diffraction gratings 52a and 52b are formed on both a and the emission end face 51b. In this embodiment also, each L
The EDs 7r, 7g, 7b and the rod lenses 51 do not necessarily have to correspond to each other in a ratio of 1: 1.
One rod lens may correspond to D.

【0037】各LED7r,7g,7bから出射された
光は、ロッドレンズアレイ50の入射端面に到達した時
点ではLEDの中心部の照度が高く、周縁部の照度が低
いという照度分布を有している。ところが、各ロッドレ
ンズ51の入射端面51aの回折格子52aにおいて、
LED中央部にあたる光束がより外側に拡がるように大
きい角度で回折される。そして、入射光はロッドレンズ
51の内面で反射を繰り返し、出射端面51bから出射
される時点では照度が均一化された状態となっている。
さらに、出射端面51b側の回折格子52bによって光
軸に対して平行に近い角度に回折されて出射される。
The light emitted from each of the LEDs 7r, 7g, 7b has an illuminance distribution in which the illuminance at the central portion of the LED is high and the illuminance at the peripheral portion is low when the light reaches the incident end surface of the rod lens array 50. There is. However, in the diffraction grating 52a of the incident end surface 51a of each rod lens 51,
The light flux that hits the central portion of the LED is diffracted at a large angle so as to spread outward. Then, the incident light is repeatedly reflected on the inner surface of the rod lens 51, and the illuminance is in a uniform state at the time of being emitted from the emission end surface 51b.
Further, the light is diffracted by the diffraction grating 52b on the side of the emitting end face 51b to an angle nearly parallel to the optical axis and emitted.

【0038】また、図6に示した単なる溝状の回折格子
52a,52bに代えて、例えば図7に示すように、ブ
レーズ化した回折格子53a,53bを設けるようにし
てもよい。この場合、特定の次数に回折光を集中させる
ことができるため、光の制御、すなわち光の照度分布の
均一化が行いやすくなる。
Instead of the simple grooved diffraction gratings 52a and 52b shown in FIG. 6, blazed diffraction gratings 53a and 53b may be provided as shown in FIG. 7, for example. In this case, since the diffracted light can be concentrated on a specific order, it is easy to control the light, that is, make the illuminance distribution of the light uniform.

【0039】[第3の実施の形態]以下、本発明の第3
の実施の形態を、図8、図9を参照して説明する。第
1、第2の実施の形態では、均一照明手段としてロッド
レンズアレイを用いた例を挙げたが、本実施の形態で
は、均一照明手段にロッドレンズアレイを用いない例に
ついて説明する。
[Third Embodiment] The third embodiment of the present invention will be described below.
The embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. In the first and second embodiments, the example in which the rod lens array is used as the uniform illuminating means is given, but in the present embodiment, an example in which the rod lens array is not used in the uniform illuminating means will be described.

【0040】本実施の形態では、第1、第2の実施の形
態で挙げた回折格子を有するロッドレンズに代えて、図
8に示すように、ロッドレンズを使わずに2枚の回折格
子54a,54bのみでその間は空間として均一照明手
段を構成している。また図9に示すように、2枚のレン
ズ55の各々の曲面上に回折格子56a,56bを設
け、さらに回折格子56a,56bをブレーズ化したも
のを用いることもできる。本実施の形態においても、上
記構成の均一照明手段を備えたことによって、入射光の
角度分布を狭めるとともに光の照度分布を均一化する機
能を奏することができる。
In this embodiment, instead of the rod lens having the diffraction grating described in the first and second embodiments, as shown in FIG. 8, two diffraction gratings 54a are used without using the rod lens. , 54b alone to form a uniform illumination means as a space between them. Further, as shown in FIG. 9, diffraction gratings 56a and 56b may be provided on the curved surfaces of each of the two lenses 55, and the diffraction gratings 56a and 56b may be blazed. Also in the present embodiment, by providing the uniform illuminating unit having the above-described configuration, it is possible to achieve the function of narrowing the angle distribution of incident light and making the illuminance distribution of light uniform.

【0041】[第4の実施の形態]以下、本発明の第4
の実施の形態を、図10を参照して説明する。本実施の
形態も投射型カラー液晶表示装置の例であるが、第1〜
第3の実施の形態が色順次駆動方式の単板方式の例であ
ったのに対し、本実施の形態では3板方式の例を示す。
図10は、投射型表示装置の概略構成を示す拡大図であ
る。なお、図10において図1と共通の構成要素には同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment] The fourth embodiment of the present invention will be described below.
The embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is also an example of a projection type color liquid crystal display device,
While the third embodiment is an example of a single plate system of color sequential driving system, this embodiment shows an example of a three plate system.
FIG. 10 is an enlarged view showing the schematic configuration of the projection display device. In FIG. 10, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0042】第1の実施の形態では、光源としてR、
G、Bの異なる色の色光を発光し得るLED7r,7
g,7bを同一面内に配列したLEDアレイ2を用いた
のに対し、本実施の形態の投射型液晶表示装置36で
は、図10に示すように、Rの色光を発光し得るLED
7rを同一面内に配列したLEDアレイ2r、Gの色光
を発光し得るLED7gを同一面内に配列したLEDア
レイ2g、Bの色光を発光し得るLED7bを同一面内
に配列したLEDアレイ2b、の3個を面状光源として
用いている。そして、各LEDアレイ2r,2g,2b
の出射側には、第1の実施の形態で用いたのと同様の回
折格子9a,9b(図10では図示略)を有するロッド
レンズ8からなるロッドレンズアレイ3が配置されてい
る。これら各色光毎のLEDアレイ2r,2g,2bと
ロッドレンズアレイ3によって本実施の形態の照明装置
は構成されている。したがって、本実施の形態の投射型
表示装置は各色光毎に3系統の照明装置を有している。
In the first embodiment, the light source is R,
LEDs 7r, 7 capable of emitting colored lights of different colors G and B
While the LED array 2 in which g and 7b are arranged in the same plane is used, in the projection type liquid crystal display device 36 of the present embodiment, as shown in FIG. 10, LEDs capable of emitting R color light are used.
LED array 2r having 7r arranged in the same plane, LED array 2g having LED 7g capable of emitting the colored light of G arranged in the same plane, LED array 2b having LED 7b capable of emitting the colored light of B arranged in the same plane, 3 are used as planar light sources. Then, each LED array 2r, 2g, 2b
A rod lens array 3 including a rod lens 8 having diffraction gratings 9a and 9b (not shown in FIG. 10) similar to those used in the first embodiment is arranged on the emission side of. The LED array 2r, 2g, 2b for each color light and the rod lens array 3 constitute the illumination device of the present embodiment. Therefore, the projection type display device of the present embodiment has three illumination devices for each color light.

【0043】各ロッドレンズアレイ3の出射側にPBS
アレイ4が設けられ、さらにR、G、Bの各色光を変調
する液晶ライトバルブ5がそれぞれ設けられている。そ
して、各液晶ライトバルブ5によって変調された3つの
色光が、クロスダイクロイックプリズム25(色合成手
段)に入射するように構成されている。このプリズム2
5は4つの直角プリズムが貼り合わされたものであり、
内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射す
る誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの
誘電体多層膜によって3つの色光Lr、Lg、Lbが合
成されてカラー画像を表す光が形成される。色合成され
た光は投射レンズ6によりスクリーン9上に投射され、
拡大された画像が表示される。
PBS is provided on the exit side of each rod lens array 3.
An array 4 is provided, and a liquid crystal light valve 5 that modulates each color light of R, G, and B is also provided. The three color lights modulated by each liquid crystal light valve 5 are configured to enter the cross dichroic prism 25 (color combining unit). This prism 2
5 is the one in which four right angle prisms are pasted together,
A dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on the inner surface. The three color lights Lr, Lg, and Lb are combined by these dielectric multilayer films to form light representing a color image. The color-combined light is projected on the screen 9 by the projection lens 6,
The enlarged image is displayed.

【0044】本実施の形態の投射型表示装置は、第1の
実施の形態の装置と異なり、3個の液晶ライトバルブ5
を必要とするものである。しかしながら、従来の装置と
は異なり、3つの照明装置が互いに異なる色の色光を出
射するように構成され、各色光毎に液晶ライトバルブ5
が設けられているので、従来の装置におけるダイクロイ
ックミラーのような色分離手段を必要としない。その
分、従来の装置に比べて装置構成が簡単になる。また、
第1の実施の形態の装置のようにLEDアレイ2r,2
g,2bと液晶ライトバルブ5の駆動を同期させる必要
はないため、駆動が複雑にならず、液晶ライトバルブの
応答速度もそれ程速いものを必要としなくて済む。
The projection type display device of this embodiment is different from the device of the first embodiment in that it has three liquid crystal light valves 5.
Is what you need. However, unlike the conventional device, the three lighting devices are configured to emit colored lights of different colors, and the liquid crystal light valve 5 is provided for each colored light.
Is provided, there is no need for color separation means such as the dichroic mirror in the conventional device. As a result, the device configuration becomes simpler than that of the conventional device. Also,
As in the device of the first embodiment, the LED arrays 2r, 2
Since it is not necessary to synchronize the driving of g and 2b with the liquid crystal light valve 5, the driving is not complicated, and the liquid crystal light valve does not need to have a high response speed.

【0045】そして、本実施の形態においても、回折格
子を有するロッドレンズアレイ3を用いたことによっ
て、単なるロッドレンズを用いた場合よりも大きな角度
で入射光を容易に曲げることができるため、短い距離で
入射光の照度分布の均一化が可能となり、照明装置の小
型化、薄型化、ひいては投射型表示装置の小型化、薄型
化を実現できる、明るさムラが少なく、高コントラスト
の画像を再現できる、といった第1の実施の形態と同様
の効果を得ることができる。
Also in this embodiment, since the rod lens array 3 having the diffraction grating is used, it is possible to easily bend the incident light at a larger angle than when a simple rod lens is used. It is possible to make the illuminance distribution of the incident light uniform over a distance, which makes it possible to reduce the size and thickness of the lighting device, and thus the projection type display device to a smaller size and thickness. The same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0046】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本発明の均一照明手段に用いる回折光学素子として
は、入射光の回折現象を用いて入射光を偏向させるもの
であればよい。例えば、上記実施の形態で用いた回折格
子を有するロッドレンズの他、平面あるいは曲面上に回
折格子を形成したレンズなども使用することができる。
また、偏光変換手段、光変調手段、色合成手段等に用い
る光学部品としては一般的な例を挙げたが、上述の機能
を備えたものでありさえすれば、上記実施の形態で挙げ
たものの他に適宜選択して構わない。明るさが重視され
ない用途では偏光変換手段を省いた構成としてもよい。
また、投射型表示装置の構成として、均一照明手段と偏
光変換手段の配置は上記実施の形態と逆であっても良
い。上記実施の形態では本発明の照明装置を投射型表示
装置に用いた例を示したが、直視型の表示装置に用いる
こともできる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the diffractive optical element used in the uniform illuminating means of the present invention may be any element that deflects the incident light by using the diffraction phenomenon of the incident light. For example, in addition to the rod lens having the diffraction grating used in the above embodiment, a lens having a diffraction grating formed on a flat surface or a curved surface can be used.
Further, although general examples are given as the optical components used for the polarization converting means, the light modulating means, the color synthesizing means, and the like, as long as they have the above-mentioned functions, those of the above-mentioned embodiments can be used. Other selections may be made as appropriate. In applications where brightness is not important, the polarization conversion means may be omitted.
Further, as the configuration of the projection type display device, the arrangement of the uniform illuminating means and the polarization converting means may be opposite to that of the above embodiment. In the above embodiment, an example in which the illumination device of the present invention is used for the projection type display device is shown, but it is also possible to use it for the direct view type display device.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、均一照明手段において回折光学素子による回折
を利用して入射光を偏向させるので、単なるレンズを用
いた場合よりも大きな角度で入射光を容易に曲げること
ができ、短い距離で入射光の照度分布の均一化が可能と
なり、照明装置の小型化、薄型化を実現することができ
る。そして、この照明装置の採用により、小型、薄型の
投射型表示装置を実現することができる。また、照明装
置から角度分布が狭く、照度分布が均一化された光が照
射されるので、明るさムラが少なく、高コントラストの
画像を再現することができる。
As described above in detail, according to the present invention, since the incident light is deflected by utilizing the diffraction by the diffractive optical element in the uniform illuminating means, a larger angle than that when a simple lens is used. Thus, the incident light can be easily bent, the illuminance distribution of the incident light can be made uniform over a short distance, and the illumination device can be downsized and thinned. Then, by adopting this illuminating device, a small and thin projection type display device can be realized. Further, since the illumination device emits light having a narrow angular distribution and a uniform illuminance distribution, it is possible to reproduce an image with high brightness and little unevenness in brightness.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態の投射型表示装置
を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同、投射型表示装置を構成する照明装置の構
成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an illumination device that constitutes the projection display device.

【図3】 同、照明装置を構成する回折格子を備えた一
つのロッドレンズを示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one rod lens including a diffraction grating that constitutes the illuminating device.

【図4】 同、照明装置の変形例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modified example of the lighting device.

【図5】 本発明の第2の実施の形態の投射型表示装置
を構成する照明装置の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of an illumination device that constitutes a projection display device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 同、照明装置を構成する回折格子を備えた一
つのロッドレンズを示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing one rod lens including a diffraction grating that constitutes the illumination device.

【図7】 同、ロッドレンズの変形例を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view showing a modification of the rod lens of the same.

【図8】 本発明の第3の実施の形態における均一照明
手段の構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a uniform illuminating means according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 同、均一照明手段の変形例を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing a modified example of the uniform illumination means.

【図10】 本発明の第4の実施の形態の投射型表示装
置を示す概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a projection display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,36 投射型表示装置 2 LEDアレイ(面状光源) 3,50 ロッドレンズアレイ(均一照明手段) 4 PBSアレイ 5 液晶ライトバルブ(光変調手段) 6 投射レンズ 7r,7g,7b LED(光源) 8,22,51 ロッドレンズ 9 スクリーン 9a,9b,52a,52b,53a,53b,54
a,54b,56a,56b 回折格子 25 クロスダイクロイックプリズム(色合成手段)
1, 36 Projection type display device 2 LED array (planar light source) 3,50 Rod lens array (uniform illumination means) 4 PBS array 5 Liquid crystal light valve (light modulation means) 6 Projection lens 7r, 7g, 7b LED (light source) 8, 22, 51 Rod lens 9 Screen 9a, 9b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54
a, 54b, 56a, 56b Diffraction grating 25 Cross dichroic prism (color combining means)

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) G02B 19/00 G02F 1/13 505 2H099 27/28 1/133 520 2K103 G02F 1/13 505 1/1335 3K042 1/133 520 1/13357 1/1335 F21Y 101:02 1/13357 F21M 1/00 R // F21Y 101:02 Fターム(参考) 2H049 AA04 AA14 AA60 AA64 2H052 BA02 BA09 BA14 2H088 EA12 EA13 EA14 EA47 EA48 HA06 HA08 HA13 HA15 HA18 HA21 HA23 HA24 HA25 HA28 HA30 JA05 MA02 MA20 2H091 FA05X FA05Z FA07X FA07Z FA11Z FA14Z FA19X FA19Z FA23Z FA26X FA41Z FA45Z GA11 GA13 HA07 LA11 LA17 LA30 MA07 2H093 NA63 NA64 NA65 NC16 NC41 NC43 ND04 ND42 ND54 NF05 2H099 AA11 BA09 CA02 CA08 DA05 2K103 AA05 AB07 BA02 BC20 BC42 3K042 AA01 AC06 BA09 BE02 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G02B 19/00 G02F 1/13 505 2H099 27/28 1/133 520 2K103 G02F 1/13 505 1/1335 3K042 1/133 520 1/13357 1/1335 F21Y 101: 02 1/13357 F21M 1/00 R // F21Y 101: 02 F term (reference) 2H049 AA04 AA14 AA60 AA64 2H052 BA02 BA09 BA14 2H088 EA12 EA13 EA14 EA47 EA48 HA06 HA08 HA13 HA15 HA18 HA21 HA23 HA24 HA25 HA28 HA30 JA05 MA02 MA20 2H091 FA05X FA05Z FA07X FA07Z FA11Z FA14Z FA19X FA19Z FA23Z FA26X FA41Z FA45Z GA11 GA13 HA07 LA11 LA17 LA30 MA07 2H093 NA63 NA64 NA65 NC16 NC41 NC43 ND04 ND42 ND54 NF05 2H099 AA11 BA09 CA02 CA08 DA05 2K103 AA05 AB07 BA02 BC20 BC42 3K042 AA01 AC06 BA09 BE02

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、前記光源からの入射光の照度を
均一化して出射する均一照明手段とを備えた照明装置で
あって、 前記均一照明手段が、前記入射光の角度分布を狭めると
ともに、前記入射光の照度分布を均一化する機能を有す
る回折光学素子を備えたことを特徴とする照明装置。
1. An illuminating device comprising a light source and a uniform illuminating means for equalizing and emitting illuminance of incident light from the light source, wherein the uniform illuminating means narrows an angular distribution of the incident light. An illuminating device comprising a diffractive optical element having a function of making the illuminance distribution of the incident light uniform.
【請求項2】 前記回折光学素子が、少なくとも入射端
面に回折格子が設けられた棒状の導光体もしくは内面あ
るいは外面が反射面とされた管状の導光体からなること
を特徴とする請求項1に記載の照明装置。
2. The diffractive optical element comprises a rod-shaped light guide body having a diffraction grating provided on at least an incident end surface or a tubular light guide body having an inner surface or an outer surface as a reflecting surface. The lighting device according to 1.
【請求項3】 前記回折光学素子の出射端面側にも回折
格子が設けられたことを特徴とする請求項2に記載の照
明装置。
3. The illumination device according to claim 2, wherein a diffraction grating is also provided on the exit end face side of the diffractive optical element.
【請求項4】 前記導光体が、入射端面側から出射端面
側に向けて先拡がりのテーパ状とされたことを特徴とす
る請求項2または3に記載の照明装置。
4. The illuminating device according to claim 2, wherein the light guide body has a tapered shape that is divergent from the incident end face side toward the emitting end face side.
【請求項5】 前記光源が、複数の固体発光素子が平面
状または曲面状に配列された面状光源からなることを特
徴とする請求項1に記載の照明装置。
5. The lighting device according to claim 1, wherein the light source is a planar light source in which a plurality of solid state light emitting elements are arranged in a plane or a curved surface.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか一項に記載
の照明装置と、前記照明装置からの光を変調する光変調
装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する
投射レンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装
置。
6. The lighting device according to claim 1, a light modulator for modulating light from the lighting device, and a projection lens for projecting light modulated by the light modulator. And a projection type display device.
【請求項7】 異なる色の色光を時間順次に出射可能な
複数の光源が平面状または曲面状に配列された面状光源
と、前記面状光源からの入射光の角度分布を狭め、かつ
前記入射光の照度分布を均一化する機能を有する回折光
学素子を備えた均一照明手段と、前記光源から前記均一
照明手段を経て時間順次に出射される各色光の出射タイ
ミングに同期して時分割駆動されるライトバルブからな
る光変調手段と、前記光変調手段によって変調された光
を投射する投射レンズとを備えたことを特徴とする投射
型表示装置。
7. A planar light source in which a plurality of light sources capable of temporally sequentially emitting colored lights of different colors are arranged in a plane or curved surface, and an angle distribution of incident light from the planar light source is narrowed, and Uniform illumination means having a diffractive optical element having a function of making the illuminance distribution of incident light uniform, and time-division driving in synchronization with the emission timing of each color light emitted from the light source through the uniform illumination means in time sequence. And a projection lens for projecting the light modulated by the light modulating means.
【請求項8】 互いに異なる色の色光を出射可能な複数
の面状光源と、前記複数の面状光源の各々の出射側に設
けられ、各面状光源からの入射光の角度分布を狭め、か
つ前記入射光の照度分布を均一化する機能を有する回折
光学素子を備えた複数の均一照明手段と、前記複数の均
一照明手段の各々の出射側に設けられ、前記光源から前
記均一照明手段を経て出射される各色光を変調するライ
トバルブからなる複数の光変調手段と、前記複数の光変
調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段により合成された光を投射する投射レン
ズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
8. A plurality of surface light sources capable of emitting color lights of mutually different colors, and provided on each emission side of each of the plurality of surface light sources to narrow the angular distribution of incident light from each surface light source, And a plurality of uniform illuminating means provided with a diffractive optical element having a function of making the illuminance distribution of the incident light uniform, and provided on each emission side of the plurality of uniform illuminating means, the uniform illuminating means from the light source. A plurality of light modulation means consisting of a light valve for modulating each color light emitted through, and a color combination means for combining the color light modulated by the plurality of light modulation means,
A projection type display device, comprising: a projection lens that projects the light combined by the color combining unit.
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