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JP2005338138A - Projection image display device - Google Patents

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JP2005338138A
JP2005338138A JP2004153070A JP2004153070A JP2005338138A JP 2005338138 A JP2005338138 A JP 2005338138A JP 2004153070 A JP2004153070 A JP 2004153070A JP 2004153070 A JP2004153070 A JP 2004153070A JP 2005338138 A JP2005338138 A JP 2005338138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color
plane
optical system
prism
image
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.)
Withdrawn
Application number
JP2004153070A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Sasaki
憲一 佐々木
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2004153070A priority Critical patent/JP2005338138A/en
Publication of JP2005338138A publication Critical patent/JP2005338138A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve miniaturization in a combination of a projection optical system by a reflection optical system and an optical engine and the simplification of handling thereof. <P>SOLUTION: The configuration suitable for vertical placement is employed in the combination of the projection optical system by the reflection optical system and the optical engine. A color combining system bent on a short side is vertically placed and is combined by a vertical type with a free curved surface projection system. As compared to the case the projection system is combined with the conventional optical engine as the projection equipment using particularly the reflection optical system, the space volume (the smallest rectangular parallelepiped volume that the space volume is confined) is made smaller than the case the projection system is combined with the conventional optical system (miniaturization) and the shape of the casing of the equipment is simplified and both of the appearance and handling are improved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

自由曲面とは、2次元の冪級数関数など任意の関数により表現される、任意の曲面形状を指す。このような面を反射(ミラー等)又は透過(レンズ等)の光学作用面として有する光学系が知られている。   A free-form surface refers to an arbitrary curved surface shape expressed by an arbitrary function such as a two-dimensional power series function. An optical system having such a surface as an optical action surface for reflection (mirror or the like) or transmission (lens or the like) is known.

本発明は、投射光学系を自由曲面反射光学系(自由曲面ミラー)の組み合わせによって構成した投射光学系を用いる液晶プロジェクタなどの投写型画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to a projection type image display apparatus such as a liquid crystal projector using a projection optical system in which a projection optical system is configured by a combination of a free-form surface reflection optical system (free-form surface mirror).

自由曲面反射面(自由曲面ミラー)を用いる投射光学系について説明する。   A projection optical system using a free curved surface reflecting surface (free curved mirror) will be described.

尚、ここでは光学系の全ての面を反射面で構成したものを前提としている。しかしながら、共軸系(屈折レンズ系)と反射面を組み合わせたハイブリッドな光学系に関しても、反射面により構成される部分に関しては、説明内容は同様に当てはまるものである。   Here, it is assumed that all the surfaces of the optical system are constituted by reflecting surfaces. However, regarding the hybrid optical system that combines the coaxial system (refractive lens system) and the reflecting surface, the description is similarly applied to the portion constituted by the reflecting surface.

該結像光学系を構成する各々の自由曲面形状は、それぞれ基準となる平面に関して面対称である。更に全ての自由曲面反射面に関し、上記面対称の基準となる平面は同じひとつの平面上にある。これを該光学系の基準平面と定義する。   Each free-form surface shape constituting the imaging optical system is plane-symmetric with respect to a reference plane. Further, with respect to all the free-form curved reflecting surfaces, the plane serving as the plane symmetry reference is on the same plane. This is defined as the reference plane of the optical system.

次に基準光軸についての説明をする。   Next, the reference optical axis will be described.

該結像光学系は一般的な共軸光学系のように光学系の中心を貫く回転対称軸である光軸を持たない。そこで、便宜上これに代わる光軸を定義する必要がある。物体面の中心にある1点を出発し、これと共役関係の像面の中心にある1点へ至るひとつの光束を考える。その光束の拡がりの中心を進む1本の光線が定義される。この光線の辿る道筋を基準光軸と定義する。このとき光束の中心を定義する場所は、絞りの位置などである。   The imaging optical system does not have an optical axis that is a rotationally symmetric axis that penetrates the center of the optical system unlike a general coaxial optical system. Therefore, it is necessary to define an alternative optical axis for convenience. Consider one light beam that starts at one point at the center of the object plane and reaches one point at the center of the conjugate image plane. One light beam is defined that travels through the center of the beam spread. The path followed by this ray is defined as the reference optical axis. At this time, the location defining the center of the light beam is the position of the stop.

該結像光学系の基準光軸は、ひとつの平面上に存在する。また、その平面とは前述した基準平面である。   The reference optical axis of the imaging optical system exists on one plane. The plane is the reference plane described above.

該結像光学系を液晶プロジェクタなどの機器に適用した場合の特徴を述べる。   The characteristics when the imaging optical system is applied to a device such as a liquid crystal projector will be described.

該光学系は、共軸レンズ系に比較して広角にし易く、光路の取り回しの自由度が高い。他にも反射面のみの構成に由来する幾つかの利点が存在するが、ここで詳細を説明するのは省略する。   The optical system is easy to make a wide angle as compared with the coaxial lens system and has a high degree of freedom in handling the optical path. There are some other advantages derived from the configuration of only the reflecting surface, but details are omitted here.

共軸レンズ系の場合、通常プロジェクタからスクリーンに投射される光束の仰角は10°〜15°程度である。これに対し、該光学系では軸上という概念がないため40°や60°など、共軸レンズ系では事実上不可能な大投射仰角を自由に無理なく設計可能である。その結果、スクリーンの至近直下にプロジェクタを設置できるなどの利点が生ずる。   In the case of a coaxial lens system, the elevation angle of a light beam projected from a projector onto a screen is usually about 10 ° to 15 °. On the other hand, since the optical system has no concept of being on-axis, a large projection elevation angle such as 40 ° or 60 °, which is practically impossible with a coaxial lens system, can be freely designed. As a result, there is an advantage that a projector can be installed immediately below the screen.

該結像光学系の場合、光学系の形態も一般的な共軸レンズ系と異なり、光路の設計によって様々なかたちになる。基本的には先に詳述したように、所定の平面上で基準光軸の光路を折りたたんだ構成になる。従って、光学系自体の形態は基準平面に沿って反射面が並んでいる形になる。(図2)
基準平面は鉛直方向に略平行である。光学系の外側を覆う筐体は、概略的には縦置きの、厚みのある板のような箱形(該厚み方向が各ミラーの幅)となる。(図2)
該光学系筐体の大きさは、下記のような要因で決まる。
In the case of the imaging optical system, the form of the optical system is different from that of a general coaxial lens system, and various forms are made depending on the design of the optical path. Basically, as described in detail above, the optical path of the reference optical axis is folded on a predetermined plane. Therefore, the form of the optical system itself is such that the reflecting surfaces are arranged along the reference plane. (Figure 2)
The reference plane is substantially parallel to the vertical direction. The casing that covers the outside of the optical system is roughly box-like like a thick plate placed vertically (the thickness direction is the width of each mirror). (Figure 2)
The size of the optical system casing is determined by the following factors.

液晶プロジェクタの投射光学系では画像表示パネル側にテレセントリックであることが要求される。そのため第1番目のミラーの大きさは、そこに至る光束径で決まり、それを決める要因としては、
◆画像表示パネルデバイスの画面サイズ
◆画像表示パネルから第1ミラーまでの距離(色合成プリズムの厚み)
◆物体側F値
◆画面周辺部のビネッティングの有無及びそのケラレ量
が挙げられる。
The projection optical system of a liquid crystal projector is required to be telecentric on the image display panel side. For this reason, the size of the first mirror is determined by the diameter of the light beam reaching the first mirror.
◆ Screen size of image display panel device ◆ Distance from image display panel to first mirror (thickness of color composition prism)
◆ Object side F value ◆ The presence or absence of vignetting and the amount of vignetting in the periphery of the screen.

また、それに続く他のミラーの大きさは、第1ミラーの大きさの影響を受けつつ、
◆光学系内又は近傍で一旦結像するか否か、
◆瞳のサイズ、
◆そのミラーの瞳からの距離、
等の要因に依存する。
In addition, the size of the subsequent mirror is influenced by the size of the first mirror,
◆ Whether to form an image once in or near the optical system,
◆ pupil size,
◆ The distance from the pupil of the mirror,
It depends on factors such as.

第1ミラーの大きさを小さくすることは光学系全体の小型化に寄与する。   Reducing the size of the first mirror contributes to miniaturization of the entire optical system.

該投射光学系のサイズのうち、基準平面と垂直な方向、(即ち液晶プロジェクタならば画面の横幅方向に相当する方向)のサイズは、殆ど上記の要因で決まる。一方、基準平面内に於ける光学系サイズは、基準光軸に沿った各ミラーの間隔に依存する。このミラー間隔は基準平面に於ける光束の幅(ミラーの大きさ)に依存する。光路の折り畳み方は、光束と自由曲面ミラーの干渉を避けるように、且つ最も小型化するように隙間を詰めながら決められる。(図2)
次に色合成プリズムについて説明する。
Of the size of the projection optical system, the size in the direction perpendicular to the reference plane (that is, the direction corresponding to the horizontal width direction of the screen in the case of a liquid crystal projector) is almost determined by the above factors. On the other hand, the size of the optical system in the reference plane depends on the distance between the mirrors along the reference optical axis. This mirror interval depends on the width of the light beam in the reference plane (mirror size). The method of folding the optical path is determined with a gap narrowed so as to avoid interference between the light beam and the free-form surface mirror and to make the most compact. (Figure 2)
Next, the color synthesis prism will be described.

液晶プロジェクタにて、RGBの各色の液晶パネルは、投射光学系の物体面として互いにほぼ共役に配置されている。各液晶パネルを通過した基準光軸の色光は色合成プリズムにより1本の光線に統合される。そして投射光学系の基準光軸として像面まで至る。   In the liquid crystal projector, the RGB liquid crystal panels are arranged almost conjugate with each other as the object plane of the projection optical system. The color light of the reference optical axis that has passed through each liquid crystal panel is integrated into one light beam by the color synthesis prism. Then, it reaches the image plane as the reference optical axis of the projection optical system.

従来、液晶プロジェクタにおいては、互いに波長域が異なる光を反射する2つのダイクロイックミラー層をX字状にプリズム内部に配置したクロスダイクロイックプリズム(図7)が色合成に用いられてきた。これは、特許公開公報特開平09−318907号公報(セイコーエプソン株式会社)に開示されている。クロスダイクロイックプリズムは、2つのダイクロイックミラー層をX字状にプリズム内部に配置しているので、色合成プリズムを小型にできる利点がある。クロスダイクロイックプリズムは、4つの三角柱から構成されており、製造上、個々のプリズムの角度精度や接合精度を高めないと、ダイクロイックミラー層の段差や角度ずれが発生しやすく、スクリーン上に線状パターンを投影したときの像割れや、スクリーンに一様な明るさの像を投影したときにスクリーン中心付近に薄明るい縦スジ薄暗い縦スジが発生しやすいという欠点を有していた。この欠点を解決するために、ダイクロイックミラー層を交差させない色合成プリズムが特許公開公報第特開2001−290010号公報(キヤノン株式会社)に提案されている。この3Pプリズム(図9)又は4Pプリズムと称すものは3つ乃至は4つの3角柱プリズムを接合したものである。   Conventionally, in a liquid crystal projector, a cross dichroic prism (FIG. 7) in which two dichroic mirror layers that reflect light having different wavelength ranges are arranged in an X shape inside the prism has been used for color synthesis. This is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-318907 (Seiko Epson Corporation). Since the cross dichroic prism has two dichroic mirror layers arranged in an X shape inside the prism, there is an advantage that the color synthesis prism can be made small. The cross dichroic prism is composed of four triangular prisms. If the angle accuracy and bonding accuracy of individual prisms are not increased in manufacturing, the dichroic mirror layer is likely to have a step or angular deviation, and a linear pattern on the screen. When the image is projected on the screen, or when an image with uniform brightness is projected on the screen, there are disadvantages that a bright vertical stripe and a dark vertical stripe are likely to occur near the center of the screen. In order to solve this drawback, a color synthesizing prism that does not cross the dichroic mirror layer is proposed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-290010 (Canon Inc.). This 3P prism (FIG. 9) or 4P prism is a combination of three or four triangular prisms.

色合成プリズムの厚みについて説明する。   The thickness of the color synthesis prism will be described.

前述のように色合成プリズムの厚さは投射光学系と画像表示パネルデバイスの間の距離を決め、これは投射光学系の大きさに直接影響を及ぼす。   As described above, the thickness of the color synthesis prism determines the distance between the projection optical system and the image display panel device, which directly affects the size of the projection optical system.

RGBの各色の、色合成プリズムにより合成される直前の基準光軸で構成される平面を色合成平面と定義する。(図11)
色合成プリズムの厚みは、ダイクロイックミラー有効部の色合成平面に平行な方向の長さに依存する。これを決める要因は前述の第1ミラーへ至る光束サイズを決める要因とほぼ同じである。即ち、
◆画像表示パネルの画面サイズ
◆物体側F値
◆画面周辺部のビネッティングの有無及びそのケラレ量
の各項目の色合成平面に平行方向の成分にて決まる。
A plane composed of the reference optical axes of the RGB colors immediately before being synthesized by the color synthesis prism is defined as a color synthesis plane. (Fig. 11)
The thickness of the color synthesis prism depends on the length of the dichroic mirror effective portion in the direction parallel to the color synthesis plane. The factors that determine this are almost the same as the factors that determine the size of the light beam reaching the first mirror. That is,
◆ Screen size of image display panel ◆ Object side F value ◆ It is determined by the component in the direction parallel to the color composition plane of each item of the presence or absence of vignetting and the amount of vignetting.

画像表示パネルの画面は通常長方形である。画面の長辺を含む面内で色合成する構成が、従来は一般的である。これを短辺にて行えば、ダイクロイックミラー領域の色合成平面方向の有効部長さが短くなりプリズムの厚さ低減が可能となる。   The screen of the image display panel is usually rectangular. A configuration in which color composition is performed within a plane including the long side of the screen is generally used. If this is performed on the short side, the effective length of the dichroic mirror region in the color synthesis plane direction is shortened, and the thickness of the prism can be reduced.

このように画像表示パネルの画像表示域の縦横を入れ替えることにより、該プリズムの厚みを小さくする例が、クロスダイクロイックプリズムに関して特許公開公報特開平11−249070号公報(シャープ株式会社)に開示されている。長方形である画像表示パネルの長辺が、従来は色合成平面方向に一致していたのに対し、これを短辺方向に改めることで、プリズム厚の短辺/長辺分の短縮が出来る。しかしながら、このように画面表示パネルデバイスの向きを面内で90°回転させると、そのまま投射される画像の縦横方向も面内で90°回転し縦長画面になる。   An example of reducing the thickness of the prism by switching the image display area of the image display panel in this way is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249070 (Sharp Corporation) regarding a cross dichroic prism. Yes. The long side of the rectangular image display panel conventionally coincides with the color synthesis plane direction, but by changing this to the short side direction, the prism thickness can be shortened by the short side / long side. However, when the orientation of the screen display panel device is rotated by 90 ° in the plane as described above, the vertical and horizontal directions of the projected image are also rotated by 90 ° in the plane to form a vertically long screen.

一般に液晶プロジェクタ等で投射する画面の向きは通常横長である。そこで、逆に色合成系全体を90°回転させ縦置きとし、横長画面にすることは可能である。しかしながら、一般的な共軸レンズ投射系では仰角が10°〜15°程度と小さいため、スクリーン前に縦長の筐体が置かれることになる。この場合、鑑賞者の視点からは、筐体が画面を遮るなどして邪魔になりやすい。(図13)
特開平11−249070号公報 特開2001−290010号公報 特開平09−318907号公報
In general, the orientation of the screen projected by a liquid crystal projector or the like is usually landscape. Therefore, conversely, it is possible to turn the entire color composition system 90 ° to set it vertically and make a landscape screen. However, since a general coaxial lens projection system has a small elevation angle of about 10 ° to 15 °, a vertically long casing is placed in front of the screen. In this case, from the viewer's point of view, the housing is likely to get in the way by blocking the screen. (Fig. 13)
Japanese Patent Laid-Open No. 11-249070 JP 2001-290010 A JP 09-318907 A

自由曲面反射面を用いる結像光学系は、同等性能の共軸系のレンズ面数に比較してミラー面数は少ないものの、あるミラーに入射する光束は、入射と同じ側に射出されるという反射系特有の制約により、面と面の間隔を狭めるには自ずと限界がある。このような要因により当該光学系は本来小型化し難い傾向を有するという課題がある。(図2)
更に次の課題を説明するために液晶プロジェクタの照明光学系及び色合成プリズム系で構成される部分について説明する。(図11)
色合成プリズムがクロスダイクロイックプリズムであっても、3P、4Pプリズムであっても該RGBの3つの液晶パネルを通る各基準光軸は色合成平面内に存在する。また照明光学系に於ける基準光軸も、一般に同じ色合成平面内に存在するように構成される。
An imaging optical system that uses a free-form curved reflecting surface has a smaller number of mirror surfaces than the number of coaxial lens surfaces of equivalent performance, but the light beam incident on a certain mirror is emitted on the same side as the incidence. Due to the limitations inherent in the reflection system, there is a limit to reducing the distance between the surfaces. Due to such factors, there is a problem that the optical system tends to be difficult to downsize. (Figure 2)
Further, in order to explain the next problem, a part constituted by the illumination optical system and the color synthesis prism system of the liquid crystal projector will be described. (Fig. 11)
Regardless of whether the color synthesis prism is a cross dichroic prism or a 3P or 4P prism, each reference optical axis passing through the three liquid crystal panels of RGB is in the color synthesis plane. In addition, the reference optical axis in the illumination optical system is generally configured to exist in the same color synthesis plane.

即ち、光源ランプを出発し基準光軸に沿った光線は、まず途中の光路でRGBの3色の色光に分割される。そして、RGBのそれぞれの色光強度を画像信号に応じて変調する液晶表示パネルを裏側から、又は正面から(反射型液晶の場合)照明する。これら色光の光線は、色合成プリズムにより再度ひとつの光軸に合成され投射光学系へ至る。これらの光軸は、ほぼひとつの色合成平面内に存在する。   That is, a light beam that starts from the light source lamp and travels along the reference optical axis is first divided into three color lights of RGB in an intermediate optical path. Then, the liquid crystal display panel that modulates the color light intensity of each of RGB according to the image signal is illuminated from the back side or from the front side (in the case of a reflective liquid crystal). These light beams of color light are again combined into one optical axis by the color combining prism and reach the projection optical system. These optical axes exist in almost one color synthesis plane.

このように照明系、色合成系の光軸もほぼ同一の色合成平面内に存在するので、これら光学系の構成物の配置は該平面方向に延在した形になる。従って、この影響は装置の筐体の外観にも現れ、通常の液晶プロジェクタの筐体はこの平面に沿った方向に広がった形状になり、一般には設置面に平行な方向に薄い平らな直方体をベースとした形態をしている。   As described above, since the optical axes of the illumination system and the color synthesis system also exist in substantially the same color synthesis plane, the arrangement of the components of these optical systems extends in the plane direction. Therefore, this effect also appears in the appearance of the device housing, and the housing of a normal liquid crystal projector has a shape that spreads in a direction along this plane, and generally a thin flat rectangular parallelepiped in a direction parallel to the installation surface. It has a base form.

このような、照明光学系及び色合成光学系に対して、先の自由曲面反射面を用いた投射光学系を組み合わせ、液晶プロジェクタを構成すると次のような問題が生ずる。   Combining the illumination optical system and the color synthesizing optical system with the projection optical system using the above-described free-form curved reflecting surface to constitute a liquid crystal projector causes the following problems.

即ち、投射光学系の配置上鉛直方向に平行な基準平面内にミラー系が並ぶ(図2)ため、投射光学系の部分は実際には縦及び前後に延びた構造体となる。これに対して、照明系及び色合成系による部分は、その基準光軸に沿った光路が構成する平面を、一般には上記のように設置する机上等の面に対して略平行に配置する。(図11)
液晶プロジェクタは照明と色合成系等の部分の設置面に水平に延在する箱状の筐体と、設置面に垂直方向に延在する箱状の筐体の投射光学系部分から成る。この結果、全体としての装置筐体形状は、図14に示すような形態となる。見た目の形状も簡素さを欠き、取り扱い難いものになる。照明及び色合成系と投射光学系の部分の形状的な差が大きい為、両者の間の捻れた接合部分の境界が明確に存在し、この境界部分での機械的剛性が低下し易くなる。更にこのような構成では装置を持ち上げる時などに、力の掛かり方が不均一に成りやすい。いずれかの部分だけに力が掛かり、特に該境界部分に力が集中しやすい。投射光学系と照明部の接合部分に傾きなど位置ずれが発生すると片ボケなどの投射画質の低下を招く。また、このような問題を避ける為に、装置全体を覆うような筐体を設計し、外形状的な要因から上記接合部分に無駄に力がかかりにくい構成にする対策も有り得る。しかしながら、これら全体を収める筐体容積は大きくなり過ぎ、取り扱いやすさ、収納性は一段と低下する。(図14)
上記大きく2つに分けた問題点をまとめる。
That is, since the mirror systems are arranged in a reference plane parallel to the vertical direction due to the arrangement of the projection optical system (FIG. 2), the portion of the projection optical system is actually a structure that extends vertically and front and rear. On the other hand, in the illumination system and the color synthesizing system, the plane formed by the optical path along the reference optical axis is generally arranged substantially parallel to the surface such as a desk installed as described above. (Fig. 11)
The liquid crystal projector includes a box-shaped housing that extends horizontally on the installation surface of the illumination and color composition system and the like, and a projection optical system portion of the box-shaped housing that extends in a direction perpendicular to the installation surface. As a result, the overall apparatus housing shape is as shown in FIG. The shape of the appearance lacks simplicity and is difficult to handle. Since there is a large difference in shape between the illumination and color synthesis system and the projection optical system, there is a clear boundary between the twisted joints between them, and the mechanical rigidity at this boundary tends to decrease. Further, in such a configuration, when the device is lifted, the force is likely to be uneven. A force is applied only to any part, and the force tends to concentrate particularly on the boundary part. When a positional deviation such as an inclination occurs at the joint between the projection optical system and the illumination unit, the projection image quality such as a single blur is deteriorated. In order to avoid such a problem, there may be a measure to design a casing that covers the entire apparatus and to make it difficult to wastefully apply force to the joint portion due to external factors. However, the volume of the housing that accommodates all of these becomes too large, and the ease of handling and storage are further reduced. (Fig. 14)
The above two major problems are summarized.

第1番目に述べた内容について、
(1−1)公知の色合成プリズム薄化手段を用いると投射画面が90°回転する。
About the first mentioned contents,
(1-1) When a known color synthesizing prism thinning means is used, the projection screen rotates 90 °.

(1−2)(1−1)で画面を横長に戻すには照明系等が縦置きになり、従来の共軸投射系との組み合わせでは投射角が低く、縦置き筐体が投射画面鑑賞の邪魔になる。   (1-2) To return the screen to landscape orientation in (1-1), the illumination system or the like is placed vertically, and in combination with the conventional coaxial projection system, the projection angle is low, and the vertically placed housing is used for viewing the projection screen. Get in the way.

第2番目に述べた内容について、
(2−1)自由曲面反射面投射光学系は小型化しにくい。
Regarding the second item,
(2-1) A free-form curved reflecting surface projection optical system is difficult to downsize.

(2−2)自由曲面反射面を用いる投射光学系は筐体が縦型になる。   (2-2) A projection optical system using a free-form curved reflecting surface has a vertical casing.

(2−3)(2−2)と横置き照明/色合成系筐体を組み合わせた形態は扱いが良くない。   (2-3) A combination of (2-2) and a horizontal illumination / color composition housing is not easy to handle.

以上の課題を解決するために、自由曲面投射光学系の大きさを決める要因は色合成プリズムの厚みである。そこで画面の短辺側で色合成するプリズム系を使用する。   In order to solve the above problems, the factor that determines the size of the free-form surface projection optical system is the thickness of the color synthesis prism. Therefore, a prism system that combines colors on the short side of the screen is used.

また、照明及び色合成系も画面の縦横を入れ替えるように回転させ、投射される画面は従来のまま横長とする。該光学系は、色合成プリズムの厚みが減少する分だけ、ミラーの大きさを小さくできる。   In addition, the illumination and color composition system is also rotated so that the vertical and horizontal directions of the screen are switched, and the projected screen is horizontally long as before. The optical system can reduce the size of the mirror as much as the thickness of the color combining prism is reduced.

この照明及び色合成系と自由曲面投射光学系を組み合わせることで、双方が縦置きの形態となる。   By combining this illumination and color synthesis system with a free-form surface projection optical system, both are placed vertically.

本発明請求項1の投写型画像表示装置は、少なくともひとつの自由曲面反射面を有する光学系であって、該自由曲面反射面の形状は、全てひとつの基準平面に関して面対称であり、この光学系の物体面の中心にある1点を出発し、これと共役関係にある像面の中心にある1点へ至るひとつの光束の、その中心を進む1本の光線を該光学系の基準光軸と定義するとき、該基準光軸が前記基準平面上に存在する投射光学系と、複数の色光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、該クロスダイクロイックプリズムを介して該光学系の物体面として互いに共役な位置に置かれ、異なる色光で各々照明され、その画像表示面が長方形である、複数の画像変調素子とから成り、該複数の画像変調素子により変調された色光を該クロスダイクロイックプリズムで色合成し、前記投射光学系にて像面上に投影する構成であって、該クロスダイクロイックプリズムに於いて色合成される直前の複数の色光の基準光軸は全てひとつの平面上にあり、この平面を色合成平面と定義するとき、該色合成平面と該複数の画像変調素子の表示面の短辺方向が平行であって、該投射光学系の基準平面と該色合成平面が互いに平行であって、投射された画像が横長であるように該画像変調素子を該クロスダイクロイックプリズム及び投射光学系に対して配置したことを特徴としている。   The projection type image display apparatus according to the first aspect of the present invention is an optical system having at least one free-form curved reflecting surface, and the shapes of the free-form curved reflecting surfaces are all plane-symmetric with respect to one reference plane. Starting from one point at the center of the object plane of the system, one light beam that reaches one point at the center of the image plane in a conjugate relationship with this is used as a reference light for the optical system. When defined as an axis, a projection optical system in which the reference optical axis exists on the reference plane, a cross dichroic prism that combines a plurality of color lights, and an object plane of the optical system via the cross dichroic prism are conjugated with each other A plurality of image modulation elements, each of which is placed at a different position and illuminated with different color light, and whose image display surface is rectangular, and the color light modulated by the plurality of image modulation elements is converted into the cross dichroic The color is synthesized with a rhythm and projected onto the image plane by the projection optical system, and the reference optical axes of a plurality of color lights just before color synthesis at the cross dichroic prism are all on one plane. When this plane is defined as a color synthesis plane, the color synthesis plane and the short sides of the display surfaces of the plurality of image modulation elements are parallel, and the reference plane of the projection optical system and the color synthesis plane are The image modulation elements are arranged with respect to the cross dichroic prism and the projection optical system so as to be parallel to each other and the projected image is horizontally long.

本発明請求項2の投写型画像表示装置は、少なくともひとつの自由曲面反射面を有する光学系であって、該自由曲面反射面形状は、全てひとつの基準平面に関して面対称であり、この光学系の物体面の中心にある1点を出発し、これと共役関係にある像面の中心にある1点へ至るひとつの光束の、その中心を進む1本の光線を該光学系の基準光軸と定義するとき、該基準光軸が前記基準平面上に存在する投射光学系と、複数の色光を合成する色合成プリズムであって、全反射面と透過面を兼ねる面を最も射出側に有し、互いに波長域が異なる光を反射する2つのダイクロイックミラー層をプリズム内部に有し、該2つのダイクロイックミラー層はプリズム内部で交差しない少なくとも3つ以上のプリズムより構成される色合成プリズムと、該色合成プリズムを介して該光学系の物体面として互いに共役な位置に置かれ、異なる色光で各々照明され、その画像表示面が長方形である、複数の画像変調素子とから成り、該複数の画像変調素子により変調された色光を該色合成プリズムで色合成し、前記投射光学系にて像面上に投影する構成であって、該色合成プリズムに於いて色合成される直前の複数の色光の基準光軸は全てひとつの平面上にあり、この平面を色合成平面と定義するとき、該色合成平面と該複数の画像変調素子の表示面の短辺方向が平行であって、該投射光学系の基準平面と該色合成平面が互いに平行であって、投射された画像が横長であるように該画像変調素子を該色合成プリズム及び投射光学系に対して配置したことを特徴としている。   The projection-type image display apparatus according to claim 2 of the present invention is an optical system having at least one free-form curved reflecting surface, and the free-form curved reflecting surface is all plane-symmetric with respect to one reference plane. Starting from one point at the center of the object plane, one light beam traveling to the center at the center of the image plane conjugate with this is converted to a reference light axis of the optical system. Is defined as a projection optical system in which the reference optical axis exists on the reference plane and a color combining prism that combines a plurality of color lights, and has a surface that serves as a total reflection surface and a transmission surface on the most exit side. A color synthesizing prism comprising two dichroic mirror layers that reflect light having different wavelength ranges inside the prism, the two dichroic mirror layers including at least three prisms that do not intersect inside the prism; The A plurality of image modulation elements, which are placed at conjugate positions as the object plane of the optical system via a combining prism, are each illuminated with different color light, and whose image display surface is rectangular, and the plurality of image modulation elements The color light modulated by the element is color-synthesized by the color synthesis prism and projected onto an image plane by the projection optical system, and a plurality of color lights just before color synthesis by the color synthesis prism The reference optical axes are all on one plane, and when this plane is defined as a color synthesis plane, the short side direction of the color synthesis plane and the display surfaces of the plurality of image modulation elements are parallel, and the projection optics The image modulation element is arranged with respect to the color synthesis prism and the projection optical system so that the reference plane of the system and the color synthesis plane are parallel to each other and the projected image is horizontally long.

本発明請求項3の投写型画像表示装置は、少なくともひとつの自由曲面反射面を有する光学系であって、該自由曲面反射面の形状は、全てひとつの基準平面に関して面対称であり、この光学系の物体面の中心にある1点を出発し、これと共役関係にある像面の中心にある1点へ至るひとつの光束の、その中心を進む1本の光線を該光学系の基準光軸と定義するとき、該基準光軸が前記基準平面上に存在する投射光学系と、複数の反射型液晶画像変調素子に対し略正面から異なる色光を照明光として照射し、変調された反射光束を該照明光から偏光分離して複数の変調された色光を得たのち、これを色合成するための少なくとも3組以上のプリズムなどより構成される色合成プリズム系と該色合成プリズム系を介して該光学系の物体面として互いに共役な位置に置かれ、その画像表示面が長方形である、前記複数の反射型液晶画像変調素子とから成り、該複数の反射型液晶画像変調素子により変調された色光を該色合成プリズム系で色合成し、前記投射光学系にて像面上に投影する構成であって、該プリズム系に於いて色合成される直前の複数の色光の基準光軸は全てひとつの平面上にあり、この平面を色合成平面と定義するとき、該色合成平面と該複数の反射型画像変調素子の表示面の短辺方向が平行であって、該投射光学系の基準平面と該色合成平面が互いに平行であって、投射された画像が横長であるように該反射型液晶画像変調素子を該色合成プリズム系及び投射光学系に対して配置したことを特徴としている。   A projection type image display apparatus according to a third aspect of the present invention is an optical system having at least one free curved surface reflecting surface, and the shape of the free curved surface reflecting surface is all plane-symmetric with respect to one reference plane. Starting from one point at the center of the object plane of the system, one light beam that reaches one point at the center of the image plane in a conjugate relationship with this is used as a reference light for the optical system. When defined as an axis, the reflected optical beam is modulated by irradiating the projection optical system having the reference optical axis on the reference plane and a plurality of reflective liquid crystal image modulation elements as illumination light from substantially the front. Are separated from the illumination light to obtain a plurality of modulated color lights, and a color synthesis prism system composed of at least three or more sets of prisms for color synthesis of the color light and the color synthesis prism system. As an object surface of the optical system The color composition prism system includes the plurality of reflective liquid crystal image modulation elements, the image display surface of which is placed in a conjugate position with respect to each other, and the color light modulated by the plurality of reflective liquid crystal image modulation elements. And the projection optical system projects the image onto the image plane, and the reference optical axes of the plurality of color lights immediately before color synthesis in the prism system are all on one plane, When this plane is defined as a color synthesis plane, the color synthesis plane and the short side direction of the display surfaces of the plurality of reflective image modulation elements are parallel, and the reference plane of the projection optical system and the color synthesis plane are The reflection type liquid crystal image modulation elements are arranged with respect to the color synthesis prism system and the projection optical system so that they are parallel to each other and the projected image is horizontally long.

本発明請求項4の投写型画像表示装置は、請求項1、2に於いて、色合成プリズムの周囲に配置される複数の画像変調素子のうち色光合成直後の基準光軸の延長線上以外に有る画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム自体の形状は、該色光合成直後の基準光軸に関して非対称であって、且つ該色合成平面上に於いて該色光合成直後の基準光軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、投射光学系を構成する自由曲面反射面をはじめとする光学素子との機械的干渉を生じないように該画像変調素子及び該色合成プリズムの配置の向きが選択決定されていることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a projection type image display apparatus according to the first or second aspect, other than on the extension line of the reference optical axis immediately after the color light synthesis among the plurality of image modulation elements arranged around the color synthesis prism. The arrangement of the image modulation element and the shape of the color synthesis prism itself are asymmetric with respect to the reference optical axis immediately after the color light synthesis, and around the reference optical axis immediately after the color light synthesis on the color synthesis plane. The image modulation element and the color composition so as not to cause mechanical interference with an optical element such as a free-form curved reflecting surface constituting the projection optical system. It is characterized in that the orientation of the prism arrangement is selected and determined.

本発明請求項5の投写型画像表示装置は、請求項1、2に於いて、色光合成直後の基準光軸に沿って、像面方向側を正とし、該色合成プリズムの射出端面を原点としてZ軸を定義するとき、色合成プリズムの周囲に配置される複数の画像変調素子のうちZ軸上以外に有る画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム自体の形状は、該Z軸に関して非対称であって、且つ該色合成平面上に於いて該Z軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、該投射光学系を構成する各光学素子のうち、Z座標値が負の空間に該光学素子があるとき、上記画像変調素子及び色合成プリズムの2通りの配置のうち、この光学素子との機械的干渉を生じない方の配置を選択することを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a projection type image display apparatus according to the first or second aspect, wherein the image plane direction side is positive along the reference optical axis immediately after color light synthesis, and the exit end face of the color synthesis prism is the origin. When the Z axis is defined as follows, the arrangement of the image modulation elements other than the Z axis among the plurality of image modulation elements arranged around the color synthesis prism and the shape of the color synthesis prism itself are the Z axis It is possible to adopt two types of arrangements that are asymmetric with respect to the color composition plane and that are inverted about the Z-axis on the color synthesis plane, and among the optical elements constituting the projection optical system, When the optical element is present in a negative space, the one of the two arrangements of the image modulation element and the color synthesizing prism is selected so as not to cause mechanical interference with the optical element. Yes.

本発明請求項6の投写型画像表示装置は、請求項3に於いて、色合成プリズム系の周囲に配置される複数の反射型液晶画像変調素子のうち全ての色の光合成直後の基準光軸の延長線上以外に有る反射型液晶画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム系自体の配置構成は、該色光合成直後の基準光軸に関して非対称であって、且つ該色合成平面上に於いて該色光合成直後の基準光軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、投射光学系を構成する自由曲面反射面をはじめとする光学素子との機械的干渉を生じないように該反射型液晶画像変調素子及び該色合成プリズムの配置の向きが選択決定されていることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a projection type image display apparatus according to the third aspect, wherein the reference optical axis immediately after the light composition of all the colors among the plurality of reflection type liquid crystal image modulation elements arranged around the color composition prism system. The arrangement of the reflection type liquid crystal image modulation elements other than the extension line of the color liquid crystal and the arrangement of the color synthesis prism system itself are asymmetric with respect to the reference optical axis immediately after the color light synthesis, and on the color synthesis plane. In addition, it is possible to adopt two arrangements inverted around the reference optical axis immediately after the color light synthesis, and no mechanical interference occurs with optical elements such as a free-form reflecting surface constituting the projection optical system. Thus, the arrangement direction of the reflective liquid crystal image modulation element and the color synthesis prism is selected and determined.

本発明請求項7の投写型画像表示装置は、請求項3に於いて、全ての色の光合成直後の基準光軸に沿って、像面方向側を正とし、最も像側の色合成プリズムの射出端面を原点としてZ軸を定義するとき、前記色合成プリズム系の周囲に配置される複数の反射型液晶画像変調素子のうちZ軸上以外に有る反射型液晶画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム系自体の形状は、該Z軸に関して非対称であって、且つ該色合成平面上に於いて該Z軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、該投射光学系を構成する各光学素子のうち、Z座標値が負の空間の該光学素子があるとき、上記画像変調素子及び色合成プリズム系の2通りの配置のうち、この光学素子との機械的干渉を生じない方の配置を選択することを特徴としている。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a projection type image display apparatus according to the third aspect, wherein the image plane direction side is positive along the reference optical axis immediately after the photosynthesis of all colors, and the color synthesis prism closest to the image side. When defining the Z axis with the exit end face as the origin, the arrangement of the reflective liquid crystal image modulation elements other than the Z axis among the plurality of reflective liquid crystal image modulation elements arranged around the color synthesis prism system; and The shape of the color synthesizing prism system itself is asymmetric with respect to the Z-axis, and can take two arrangements that are inverted about the Z-axis on the color synthesizing plane. Among the optical elements constituting the optical system, when there is the optical element in the space where the Z coordinate value is negative, of the two arrangements of the image modulation element and the color synthesizing prism system, It is characterized by selecting the arrangement that does not cause interference

本発明請求項8の投写型画像表示装置は、請求項1、2、3において、画像表示装置の画像表示面の短辺方向の照明光学系のFナンバーが、他の方向より大きいことを特徴としている。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the projection type image display apparatus according to any one of the first, second and third aspects, wherein the F number of the illumination optical system in the short side direction of the image display surface of the image display apparatus is larger than the other directions. It is said.

自由曲面反射面を用いる投射光学系は、通常の画像表示パネルの長辺と色合成平面が平行である配置の場合、照明系&色合成系の形態と光学系の形状のマッチングが悪く、筐体が不安定な形になる、乃至は大型化する。また、光学系の小型化の手段もなく、相性が良くなかった。   When a projection optical system using a free-form curved reflecting surface is arranged so that the long side of a normal image display panel and the color synthesis plane are parallel, the matching of the illumination system & color synthesis system and the shape of the optical system is poor, and the housing The body becomes unstable or increases in size. Further, there was no means for reducing the size of the optical system, and the compatibility was not good.

これに対し、本発明によれば、画像表示パネルの短辺と色合成平面を平行な配置にした色合成プリズムと、自由曲面反射面投射光学系を組み合わせることで、反射光学系の小型化が可能である。同時に投射画像を縦長にしないために、照明系及び色合成系を縦置き配置にするので該投射光学系と照明系&色合成系の形状の整合性が良く、筐体も大型化しない。また、投射仰角が大きいという反射光学系の特徴により、縦型の筐体も邪魔になることがない。   On the other hand, according to the present invention, by combining the color combining prism in which the short side of the image display panel and the color combining plane are arranged in parallel with the free curved reflecting surface projection optical system, the size of the reflecting optical system can be reduced. Is possible. At the same time, the illumination system and the color synthesis system are arranged vertically so as not to make the projection image vertically long, so that the alignment of the projection optical system and the illumination system & color synthesis system is good, and the housing is not enlarged. Further, the vertical casing does not get in the way because of the characteristic of the reflection optical system that the projection elevation angle is large.

画面の投射高さが低い一般的な共軸レンズ系を投射光学系とした場合では、このような縦置き配置にすると投射画面の前に高さの高い投射表示装置が立ち、、画面が遮られ鑑賞の邪魔になる。   When a general coaxial lens system with a low screen projection height is used as the projection optical system, such a vertical arrangement will cause a projection display device with a high height to stand in front of the projection screen and block the screen. Get in the way of appreciation.

図1は本発明第1実施例を示す。図10は比較のための従来図である。   FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a conventional diagram for comparison.

本実施例は、上記で説明した特許公開公報特開平11−249070号公報(シャープ株式会社)に開示されている、画像表示パネルの短辺を色合成平面に平行にしたクロスダイクロイックプリズムの配置に、自由曲面反射面を用いる投射光学系を組み合わせる。これを図1に示す。図10に比較のために従来のクロスダイクロイックプリズムによる色合成系と該投射光学系を示した。   In this embodiment, the arrangement of the cross dichroic prism disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249070 (Sharp Corporation) with the short side of the image display panel parallel to the color synthesis plane is used. Combined with a projection optical system using a free-form curved reflecting surface. This is shown in FIG. For comparison, FIG. 10 shows a color synthesis system using a conventional cross dichroic prism and the projection optical system.

図3に示すのは、図1の実施例の照明系及び色合成系の筐体と該投射光学系の筐体を組み合わせた製品形態の例である。   FIG. 3 shows an example of a product form in which the illumination system and color composition system housing of the embodiment of FIG. 1 and the projection optical system housing are combined.

まず図1について説明する。   First, FIG. 1 will be described.

色合成系であるクロスダイクロイックプリズムは、図10、図11に示す従来の配置と異なり、画像表示パネルをその画面内にて90°回転させた配置にする。そのため、投射画面が縦長にならないようにするには、これを相殺するように色合成系及び照明系を90°回転させて置く必要がある。この構成では、画像表示パネルの短辺に沿った方向で各色を折り曲げて合成するため、プリズムの厚さが単純には画面の縦横比に相当する分だけ短くなる。その結果、図2に示す従来の配置に比較して第1ミラーが画像表示パネルに近づくため、同ミラー上の光束径が小さくなる。(φ1<φ2)第1ミラーの大きさが小さくなることは、ひいては光学系全体を小型化することに寄与する。   Unlike the conventional arrangement shown in FIGS. 10 and 11, the cross dichroic prism which is a color composition system is arranged such that the image display panel is rotated 90 ° within the screen. For this reason, in order to prevent the projection screen from becoming vertically long, it is necessary to rotate the color synthesis system and the illumination system by 90 ° so as to cancel out this. In this configuration, since the colors are folded and combined in the direction along the short side of the image display panel, the thickness of the prism is simply reduced by an amount corresponding to the aspect ratio of the screen. As a result, the first mirror approaches the image display panel as compared with the conventional arrangement shown in FIG. (Φ1 <φ2) The reduction in the size of the first mirror contributes to downsizing the entire optical system.

また、このときの製品の形態を図3に示す。従来の場合の図14と比較して照明系&色合成系と該投射光学系が共に縦型の筐体であるため、両者のまとまりが良い。また、自由曲面反射光学系の特質である高仰角投射が可能なため、このような縦型の筐体であっても画像を更に高い位置に投射でき、画面が筐体に遮られることはない。これらは図3と図13を比較すると判り易い。   Moreover, the form of the product at this time is shown in FIG. Compared with the conventional case shown in FIG. 14, the illumination system & color synthesis system and the projection optical system are both vertical casings, so that they are well organized. Moreover, since high elevation angle projection, which is a characteristic of free-form curved reflection optical systems, is possible, even with such a vertical casing, an image can be projected at a higher position, and the screen is not blocked by the casing. . These are easily understood when FIG. 3 and FIG. 13 are compared.

図4は本発明第2実施例を示す。   FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.

本実施例は、特許公開公報特開2001−290010号公報(キヤノン株式会社)に開示されている3Pプリズムに於いて、各画像表示パネルの短辺を色合成平面に平行にした配置とした。そして、この配置の3Pプリズムに、自由曲面反射面を用いる投射光学系を組み合わせる。これを図4に示す。図2に示した、従来のクロスダイクロイックプリズムによる色合成系と投射光学系と比較すると、同じ条件ではクロスダイクロイックプリズムよりも厚みが厚くなりがちな3Pプリズムでも、本発明の構成によれば光学系の大きさは遜色ないことが判る。   In this example, in the 3P prism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-290010 (Canon Inc.), the short sides of the image display panels are arranged parallel to the color synthesis plane. A projection optical system that uses a free-form curved reflecting surface is combined with the 3P prism of this arrangement. This is shown in FIG. Compared with the color synthesizing system using the conventional cross dichroic prism shown in FIG. 2 and the projection optical system, even in the case of a 3P prism that tends to be thicker than the cross dichroic prism under the same conditions, the optical system according to the configuration of the present invention It can be seen that the size of is comparable.

本第2実施例において、照明系及び色合成系の筐体と該投射光学系の筐体を組み合わせた製品形態の例は、第1実施例の場合の図3に示すものと殆ど同様なのものである。従って、第2実施例の筐体形状は、これを図3にて代用する。   In the second embodiment, an example of the product form in which the housing of the illumination system and the color composition system and the housing of the projection optical system are combined is almost the same as that shown in FIG. 3 in the case of the first embodiment. It is. Therefore, the case shape of the second embodiment is substituted in FIG.

まず図4について説明する。   First, FIG. 4 will be described.

色合成系である3Pプリズムは、従来の配置と異なり、画像表示パネルをその画面内にて90°回転させた配置にする。そのため、投射画像が縦長にならないようにするには、これを相殺するように色合成系及び照明系を90°回転させて置く必要がある。この構成では、画像表示パネルの短辺に沿った方向で各色を折り曲げて合成するため、プリズムの厚さが単純に画面の縦横比に相当する分だけ短くなる。その結果、従来の配置に比較して第1ミラーが画像表示パネルに近づくため、同ミラー上の光束径(φ3)が小さくなる。第1ミラーの大きさが小さくなることは、ひいては光学系全体を小型化することに寄与する。   Unlike the conventional arrangement, the 3P prism, which is a color composition system, has an arrangement in which the image display panel is rotated 90 ° within the screen. Therefore, in order to prevent the projected image from becoming vertically long, the color synthesis system and the illumination system need to be rotated by 90 ° so as to cancel out this. In this configuration, since the colors are folded and combined in the direction along the short side of the image display panel, the thickness of the prism is simply reduced by an amount corresponding to the aspect ratio of the screen. As a result, since the first mirror is closer to the image display panel than in the conventional arrangement, the beam diameter (φ3) on the mirror is reduced. A reduction in the size of the first mirror contributes to downsizing the entire optical system.

また、このときの製品の形態であるが、この場合も図3に示すような形態となる。従来の場合の図14と比較して照明系&色合成系と投射光学系が共に縦型の筐体であるため、両者のまとまりが良い。また、高仰角投射の構成が可能であるため、縦型の筐体であっても画像を高い位置に投射できるので、画面が筐体に遮られることはない。これらの様子は図3と図13を比較すると判り易い。   Moreover, although it is a form of the product at this time, it becomes a form as shown in FIG. 3 also in this case. Compared to the conventional case shown in FIG. 14, the illumination system & color synthesis system and the projection optical system are both vertical casings, so that they are well organized. In addition, since a configuration of high elevation angle projection is possible, an image can be projected at a high position even in a vertical casing, and the screen is not blocked by the casing. These states are easily understood when FIG. 3 is compared with FIG.

また、本実施例にて特徴的なことは、色合成プリズム及び液晶パネル配置の非対称性である。第1実施例のようなクロスダイクロイックプリズムの場合、ダイクロイックミラー面にて反射され合成される2つの色光は、透過する色光の光軸に関して互いに対称な位置関係にある。従って、置きかたによる違いはない。   Also, what is characteristic in this embodiment is the asymmetry of the color synthesis prism and the liquid crystal panel arrangement. In the case of the cross dichroic prism as in the first embodiment, the two color lights reflected and synthesized by the dichroic mirror surface are in a symmetric positional relationship with respect to the optical axis of the transmitted color light. Therefore, there is no difference depending on how it is placed.

しかしながら、図4にて明らかなように、3Pプリズムの場合、各々のダイクロイックミラー面にて反射合成される色光は、透過する色光の光軸に関して非対称である。特に最後に合成される色光(一旦プリズム内部にて全反射する色光)の側の液晶パネルは横に大きく張り出しスペースを必要とする。図4で使用している自由曲面反射光学系の場合、色合成プリズムの上側にミラーAの一部が張り出している。そのため本実施例ではこの一旦全反射して合成される光路側の色光を、自由曲面ミラーAの側と逆側に配置することが好ましい。この様子を図4中に円で囲い示している。   However, as is apparent from FIG. 4, in the case of the 3P prism, the color light reflected and synthesized by each dichroic mirror surface is asymmetric with respect to the optical axis of the transmitted color light. In particular, the liquid crystal panel on the side of the color light to be combined last (color light that is totally reflected inside the prism) requires a large overhanging space. In the case of the free-form surface reflecting optical system used in FIG. 4, a part of the mirror A protrudes above the color synthesis prism. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to arrange the color light on the optical path side, which is once totally reflected and synthesized, on the side opposite to the free-form surface mirror A side. This state is circled in FIG.

図5は本発明第3実施例を示す。   FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.

本実施例は、反射型の液晶パネルを画像表示パネルとする色合成プリズムに適用したものである。   In this embodiment, a reflective liquid crystal panel is applied to a color synthesis prism having an image display panel.

反射型の液晶に対する色合成系は、例えば特許公開公報第特許2002―357708号公報(カラーリンクコーポレーテッド)などに開示されている公知の手段である。そして、この反射型液晶パネルに対応した色合成プリズム系に対して、各画像表示パネルの短辺を色合成平面に平行にした配置とした。そして、この反射型液晶用の色合成プリズム系の配置に、自由曲面反射面を用いる投射光学系を組み合わせるものである。これらを図5、図6にて説明する。   The color composition system for the reflective liquid crystal is a known means disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 2002-357708 (Color Link Corp.). Then, with respect to the color synthesis prism system corresponding to this reflective liquid crystal panel, the short side of each image display panel is arranged parallel to the color synthesis plane. A projection optical system using a free-form curved reflecting surface is combined with the arrangement of the color combining prism system for the reflective liquid crystal. These will be described with reference to FIGS.

本第3実施例において、照明系及び色合成系の筐体と自由曲面反射面を用いた投射光学系の筐体を組み合わせた製品形態の例は、第1実施例の場合の図3に示すものと殆ど同様なのものになる。従って、第3実施例の筐体形状は、これを図3にて代用する。   In the third embodiment, an example of a product form in which a housing of an illumination system and a color composition system and a housing of a projection optical system using a free-form curved reflecting surface is combined is shown in FIG. 3 in the case of the first embodiment. It will be almost the same as the thing. Accordingly, the housing shape of the third embodiment is substituted in FIG.

まず図6、図12について説明する。   First, FIG. 6 and FIG. 12 will be described.

図6、図12は、反射型液晶パネルを用いる場合の色合成プリズム系である。図12は従来の配置であり、図6は従来の配置と異なり、画像表示パネルデバイスをその面内にて90°回転させた配置である。そのため、投射画像が縦長にならないようにするには色合成系及び照明系を90°回転させて置く必要がある。この構成では、画像表示パネルデバイスの短辺に沿った方向で各色を折り曲げて合成するため、プリズムの厚さが単純に画面の縦横比に相当する分だけ短くなる。従来の場合のプリズムの厚さL2に対して、パネルを回転した場合のプリズムの厚さL1になり、画面の縦横比に応じた距離だけプリズムの厚さを短くすることが出来る。   6 and 12 show a color synthesizing prism system when a reflective liquid crystal panel is used. FIG. 12 shows a conventional arrangement, and FIG. 6 shows an arrangement in which the image display panel device is rotated by 90 ° in the plane, unlike the conventional arrangement. Therefore, in order to prevent the projected image from becoming vertically long, the color synthesis system and the illumination system need to be rotated by 90 °. In this configuration, since the colors are folded and synthesized in the direction along the short side of the image display panel device, the thickness of the prism is simply reduced by an amount corresponding to the aspect ratio of the screen. The prism thickness L2 is obtained when the panel is rotated with respect to the conventional prism thickness L2, and the prism thickness can be reduced by a distance corresponding to the aspect ratio of the screen.

その結果、従来の配置に比較して第1ミラーが画像表示パネルデバイスに近づくため、同ミラー上の光束径が小さくなる。第1ミラーの大きさが小さくなることは、ひいては光学系全体を小型化することに寄与する。   As a result, since the first mirror is closer to the image display panel device than in the conventional arrangement, the beam diameter on the mirror is reduced. A reduction in the size of the first mirror contributes to downsizing the entire optical system.

また、このときの製品の形態は、この場合も図3に示す形態となる。従来の場合の図14と比較して照明系&色合成系と投射光学系が共に縦型の筐体であるため、両者のまとまりが良い。また、高仰角投射の構成が可能であるため、縦型の筐体であっても画像を高い位置に投射でき、画面が筐体に遮られることはない。これらは図3と図13を比較すると判り易い。   Further, the form of the product at this time is also the form shown in FIG. Compared to the conventional case shown in FIG. 14, the illumination system & color synthesis system and the projection optical system are both vertical casings, so that they are well organized. In addition, since a configuration of high elevation angle projection is possible, an image can be projected at a high position even in a vertical casing, and the screen is not blocked by the casing. These are easily understood when FIG. 3 and FIG. 13 are compared.

また、本実施例に特徴的なのは、上記第2実施例と同様に色合成する液晶パネルの配置の非対称性である。第1実施例のようなクロスダイクロイックプリズムの場合、投射光学系の光軸にダイクロイックミラー面にて反射され合成される2つの色光は、透過する色光の光軸、即ち、ダイクロプリズム上で合成直後の基準光軸に関して、互いに対称な位置関係にある。従って、置き方の向きによる差はない。   Further, what is characteristic of this embodiment is the asymmetry of the arrangement of the liquid crystal panels for color synthesis as in the second embodiment. In the case of the cross dichroic prism as in the first embodiment, the two color lights reflected and synthesized by the dichroic mirror surface on the optical axis of the projection optical system are transmitted on the optical axis of the transmitted color light, that is, immediately after synthesis on the dichroic prism. The reference optical axes are symmetrical with each other. Therefore, there is no difference depending on the direction of placement.

しかしながら、図5にて明らかなように、反射型液晶画像表示素子を正面から照明し、そこで画像変調され同じ正面に反射される光束を偏光分離し、これらを再び合成する色合成プリズム系は、合成後の基準光軸に関して非対称である。図5の円内に示すように2つの反射液晶パネルは、ミラーBと干渉しない方向へ配置するのが好適である。   However, as is apparent from FIG. 5, the color combining prism system that illuminates the reflective liquid crystal image display element from the front, splits the light beam that is image-modulated and reflected on the same front face, and combines them again is as follows: It is asymmetric with respect to the reference optical axis after synthesis. As shown in the circle of FIG. 5, the two reflective liquid crystal panels are preferably arranged in a direction that does not interfere with the mirror B.

本発明第1実施例(クロスダイクロイックプリズム)の画像投写表示装置の断面図(画像表示パネルデバイスの短辺//色合成平面である例)。1 is a cross-sectional view of an image projection display device according to a first embodiment (cross dichroic prism) of the present invention (an example of a short side // color combination plane of an image display panel device). 本発明第1、2、3実施例にて用いる自由曲面反射面を用いる投射光学系の例の概略図。Schematic of the example of the projection optical system using the free-form curved reflective surface used in the first, second, and third embodiments of the present invention. 本発明第1、2、3実施例を適用した場合の画像投写表示装置の筐体外観の概略図。Schematic of the external appearance of the housing of the image projection display device when the first, second and third embodiments of the present invention are applied. 本発明第2実施例(3Pプリズム)の画像投写表示装置の断面図(画像表示パネルデバイスの短辺//色合成平面である例)。Sectional drawing of the image projection display apparatus of 2nd Example (3P prism) of this invention (example which is a short side // color synthetic | combination plane of an image display panel device). 本発明第3実施例(反射型液晶パネルと専用合成プリズム)の画像投写表示装置の断面図(画像表示パネルデバイスの短辺//色合成平面である例)。Sectional drawing (example which is a short side /// color synthesis plane of an image display panel device) of the image projection display apparatus of 3rd Example (reflective liquid crystal panel and exclusive synthetic prism) of this invention. 本発明第3実施例に用いる色合成プリズム(画像表示パネルデバイスの長辺//色合成平面である例)。Color synthesizing prism used in the third embodiment of the present invention (an example of a long side of the image display panel device // color synthesizing plane). クロスダイクロイックプリズムの説明図。Explanatory drawing of a cross dichroic prism. クロスダイクロイックプリズムの構成と本発明で用いる色合成の方向等の定義を説明するための図。The figure for demonstrating the definition of the structure of a cross dichroic prism, the direction of a color composition, etc. which are used by this invention. 3Pプリズムの説明図。Explanatory drawing of 3P prism. 本発明第1実施例に対応する従来例の画像投写表示装置の断面図(画像表示パネルデバイスの長辺//色合成平面である例)。Sectional drawing of the image projection display apparatus of the prior art example corresponding to 1st Example of this invention (The example which is a long side // color synthetic | combination plane of an image display panel device). クロスダイクロイックプリズムを用いた色合成系の従来例(画像表示パネルデバイスの長辺//色合成平面である例)及び光源光学系(構成は一部省略)。A conventional example of a color synthesis system using a cross dichroic prism (an example of a long side of the image display panel device // color synthesis plane) and a light source optical system (part of the configuration is omitted). 反射型液晶パネルを用いる場合の色合成プリズムの従来構成の説明図(画像表示パネルデバイスの長辺//色合成平面である例)。Explanatory drawing of the conventional structure of the color synthetic | combination prism in the case of using a reflective liquid crystal panel (example which is a long side /// color synthetic | combination plane of an image display panel device). 共軸屈折レンズ系と、(画像表示パネルデバイスの短辺//色合成プリズムである)色合成系とを組み合わせた、画像投写表示装置の従来例の筐体外観の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of the external appearance of a conventional example of an image projection display device that combines a coaxial refraction lens system and a color composition system (which is a short side // color composition prism of an image display panel device). 従来の照明系(画像表示パネルデバイスの長辺//色合成平面である例)と自由曲面反射面を用いた投射光学系を組み合わせた、画像投写表示装置の従来例の筐体外観の概略図。Schematic diagram of the appearance of a conventional case of an image projection display device that combines a conventional illumination system (an example of a long side // color combining plane of an image display panel device) and a projection optical system using a free-form curved reflecting surface .

Claims (8)

少なくともひとつの自由曲面反射面を有する光学系であって、該自由曲面反射面の形状は、全てひとつの基準平面に関して面対称であり、この光学系の物体面の中心にある1点を出発し、これと共役関係にある像面の中心にある1点へ至るひとつの光束の、その中心を進む1本の光線を該光学系の基準光軸と定義するとき、
該基準光軸が前記基準平面上に存在する投射光学系と、
複数の色光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、
該クロスダイクロイックプリズムを介して該光学系の物体面として互いに共役な位置に置かれ、異なる色光で各々照明され、その画像表示面が長方形である、複数の画像変調素子とから成り、
該複数の画像変調素子により変調された色光を該クロスダイクロイックプリズムで色合成し、前記投射光学系にて像面上に投影する構成であって、
該クロスダイクロイックプリズムに於いて色合成される直前の複数の色光の基準光軸は全てひとつの平面上にあり、この平面を色合成平面と定義するとき、
該色合成平面と該複数の画像変調素子の表示面の短辺方向が平行であって、
該投射光学系の基準平面と該色合成平面が互いに平行であって、
投射された画像が横長であるように該画像変調素子を該クロスダイクロイックプリズム及び投射光学系に対して配置したことを特徴とする投写型画像表示装置。
An optical system having at least one free-form curved reflecting surface, and the shape of the free-form curved reflecting surface is all symmetrical with respect to one reference plane, and starts from one point at the center of the object plane of this optical system. When defining one light beam traveling through the center of one light beam reaching one point at the center of the image plane in a conjugate relationship with this as the reference optical axis of the optical system,
A projection optical system in which the reference optical axis exists on the reference plane;
A cross dichroic prism that combines multiple color lights;
A plurality of image modulation elements which are placed at conjugate positions as object surfaces of the optical system via the cross dichroic prism, each illuminated with different color light, and whose image display surface is rectangular,
The color light modulated by the plurality of image modulation elements is color-combined by the cross dichroic prism and projected onto an image plane by the projection optical system,
The reference optical axes of the plurality of color lights immediately before color synthesis in the cross dichroic prism are all on one plane, and when this plane is defined as a color synthesis plane,
The short side direction of the display surface of the color synthesis plane and the plurality of image modulation elements is parallel,
The reference plane of the projection optical system and the color synthesis plane are parallel to each other;
A projection-type image display device, wherein the image modulation element is arranged with respect to the cross dichroic prism and the projection optical system so that the projected image is horizontally long.
少なくともひとつの自由曲面反射面を有する光学系であって、該自由曲面反射面形状は、全てひとつの基準平面に関して面対称であり、この光学系の物体面の中心にある1点を出発し、これと共役関係にある像面の中心にある1点へ至るひとつの光束の、その中心を進む1本の光線を該光学系の基準光軸と定義するとき、
該基準光軸が前記基準平面上に存在する投射光学系と、
複数の色光を合成する色合成プリズムであって、全反射面と透過面を兼ねる面を最も射出側に有し、互いに波長域が異なる光を反射する2つのダイクロイックミラー層をプリズム内部に有し、該2つのダイクロイックミラー層はプリズム内部で交差しない少なくとも3つ以上のプリズムより構成される色合成プリズムと、
該色合成プリズムを介して該光学系の物体面として互いに共役な位置に置かれ、異なる色光で各々照明され、その画像表示面が長方形である、複数の画像変調素子とから成り、
該複数の画像変調素子により変調された色光を該色合成プリズムで色合成し、前記投射光学系にて像面上に投影する構成であって、
該色合成プリズムに於いて色合成される直前の複数の色光の基準光軸は全てひとつの平面上にあり、この平面を色合成平面と定義するとき、
該色合成平面と該複数の画像変調素子の表示面の短辺方向が平行であって、
該投射光学系の基準平面と該色合成平面が互いに平行であって、
投射された画像が横長であるように該画像変調素子を該色合成プリズム及び投射光学系に対して配置したことを特徴とする投写型画像表示装置。
An optical system having at least one free-form surface, wherein the free-form surfaces are all symmetrical with respect to one reference plane, and start from one point at the center of the object plane of the optical system; When defining one light beam traveling through the center of one light beam reaching one point at the center of the image plane in a conjugate relationship with this as the reference optical axis of the optical system,
A projection optical system in which the reference optical axis exists on the reference plane;
A color combining prism that combines a plurality of color lights, the surface having both a total reflection surface and a transmission surface is provided on the most exit side, and two dichroic mirror layers that reflect light having different wavelength ranges are provided inside the prism. The two dichroic mirror layers are color combining prisms composed of at least three or more prisms that do not intersect inside the prism;
A plurality of image modulation elements, which are placed at conjugate positions as object surfaces of the optical system via the color synthesis prism, each illuminated with different color light, and whose image display surface is rectangular,
The color light modulated by the plurality of image modulation elements is color-synthesized by the color synthesis prism, and projected onto an image plane by the projection optical system,
The reference optical axes of a plurality of color lights immediately before color synthesis in the color synthesis prism are all on one plane, and when this plane is defined as a color synthesis plane,
The short side direction of the display surface of the color synthesis plane and the plurality of image modulation elements is parallel,
The reference plane of the projection optical system and the color synthesis plane are parallel to each other;
A projection-type image display apparatus, wherein the image modulation element is arranged with respect to the color synthesis prism and the projection optical system so that a projected image is horizontally long.
少なくともひとつの自由曲面反射面を有する光学系であって、該自由曲面反射面の形状は、全てひとつの基準平面に関して面対称であり、この光学系の物体面の中心にある1点を出発し、これと共役関係にある像面の中心にある1点へ至るひとつの光束の、その中心を進む1本の光線を該光学系の基準光軸と定義するとき、
該基準光軸が前記基準平面上に存在する投射光学系と、
複数の反射型液晶画像変調素子に対し略正面から異なる色光を照明光として照射し、変調された反射光束を該照明光から偏光分離して複数の変調された色光を得たのち、これを色合成するための少なくとも3組以上のプリズムなどより構成される色合成プリズム系と
該色合成プリズム系を介して該光学系の物体面として互いに共役な位置に置かれ、その画像表示面が長方形である、前記複数の反射型液晶画像変調素子とから成り、
該複数の反射型液晶画像変調素子により変調された色光を該色合成プリズム系で色合成し、前記投射光学系にて像面上に投影する構成であって、
該プリズム系に於いて色合成される直前の複数の色光の基準光軸は全てひとつの平面上にあり、この平面を色合成平面と定義するとき、該色合成平面と該複数の反射型画像変調素子の表示面の短辺方向が平行であって、
該投射光学系の基準平面と該色合成平面が互いに平行であって、
投射された画像が横長であるように該反射型液晶画像変調素子を該色合成プリズム系及び投射光学系に対して配置したことを特徴とする投写型画像表示装置。
An optical system having at least one free-form surface, and the shape of the free-form surface is all symmetrical with respect to one reference plane, and starts from one point at the center of the object plane of this optical system. When defining one light beam traveling through the center of one light beam reaching one point at the center of the image plane in a conjugate relationship with this as the reference optical axis of the optical system,
A projection optical system in which the reference optical axis exists on the reference plane;
A plurality of reflective liquid crystal image modulation elements are irradiated with different colored light as illumination light from substantially the front, and the modulated reflected light flux is polarized and separated from the illumination light to obtain a plurality of modulated colored light, which is then converted into color. A color synthesizing prism system composed of at least three sets of prisms for synthesizing and the like, and is placed at a conjugate position as the object plane of the optical system via the color synthesizing prism system, and its image display surface is rectangular A plurality of reflective liquid crystal image modulation elements,
The color light modulated by the plurality of reflective liquid crystal image modulation elements is color-synthesized by the color synthesis prism system, and projected onto an image plane by the projection optical system,
The reference optical axes of the plurality of color lights immediately before color synthesis in the prism system are all on one plane, and when this plane is defined as a color synthesis plane, the color synthesis plane and the plurality of reflective images The short side direction of the display surface of the modulation element is parallel,
The reference plane of the projection optical system and the color synthesis plane are parallel to each other;
A projection-type image display device, wherein the reflection-type liquid crystal image modulation element is arranged with respect to the color synthesis prism system and the projection optical system so that the projected image is horizontally long.
色合成プリズムの周囲に配置される複数の画像変調素子のうち色光合成直後の基準光軸の延長線上以外に有る画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム自体の形状は、該色光合成直後の基準光軸に関して非対称であって、
且つ該色合成平面上に於いて該色光合成直後の基準光軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、
投射光学系を構成する自由曲面反射面をはじめとする光学素子との機械的干渉を生じないように該画像変調素子及び該色合成プリズムの配置の向きが選択決定されていることを特徴とする請求項1、2に記載の投写型画像表示装置。
Among the plurality of image modulation elements arranged around the color synthesis prism, the arrangement of the image modulation elements other than on the extension line of the reference optical axis immediately after the color light synthesis and the shape of the color synthesis prism itself are as follows. Asymmetric with respect to the reference optical axis of
In addition, it is possible to take two arrangements reversed around the reference optical axis immediately after the color light synthesis on the color synthesis plane,
The arrangement direction of the image modulation element and the color synthesis prism is selected and determined so as not to cause mechanical interference with an optical element such as a free-form surface reflecting surface constituting the projection optical system. The projection-type image display device according to claim 1.
色光合成直後の基準光軸に沿って、像面方向側を正とし、該色合成プリズムの射出端面を原点としてZ軸を定義するとき、
色合成プリズムの周囲に配置される複数の画像変調素子のうちZ軸上以外に有る画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム自体の形状は、該Z軸に関して非対称であって、
且つ該色合成平面上に於いて該Z軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、
該投射光学系を構成する各光学素子のうち、Z座標値が負の空間に該光学素子があるとき、上記画像変調素子及び色合成プリズムの2通りの配置のうち、この光学素子との機械的干渉を生じない方の配置を選択することを特徴とする請求項1、2に記載の投写型画像表示装置。
When defining the Z-axis along the reference optical axis immediately after color light synthesis, with the image plane direction side being positive and the exit end surface of the color synthesis prism being the origin,
Among the plurality of image modulation elements arranged around the color synthesis prism, the arrangement of the image modulation elements other than on the Z axis and the shape of the color synthesis prism itself are asymmetric with respect to the Z axis,
In addition, it is possible to take two arrangements reversed around the Z axis on the color synthesis plane,
Among the optical elements constituting the projection optical system, when the optical element is in a space where the Z coordinate value is negative, of the two arrangements of the image modulation element and the color synthesizing prism, the machine with this optical element The projection type image display device according to claim 1, wherein an arrangement that does not cause mechanical interference is selected.
色合成プリズム系の周囲に配置される複数の反射型液晶画像変調素子のうち全ての色の光合成直後の基準光軸の延長線上以外に有る反射型液晶画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム系自体の配置構成は、該色光合成直後の基準光軸に関して非対称であって、
且つ該色合成平面上に於いて該色光合成直後の基準光軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、
投射光学系を構成する自由曲面反射面をはじめとする光学素子との機械的干渉を生じないように該反射型液晶画像変調素子及び該色合成プリズムの配置の向きが選択決定されていることを特徴とする請求項3に記載の投写型画像表示装置。
Arrangement of reflection type liquid crystal image modulation elements other than on the extension line of the reference optical axis immediately after the light synthesis of all colors among the plurality of reflection type liquid crystal image modulation elements arranged around the color synthesis prism system, and further the color synthesis The arrangement of the prism system itself is asymmetric with respect to the reference optical axis immediately after the color light synthesis,
In addition, it is possible to take two arrangements reversed around the reference optical axis immediately after the color light synthesis on the color synthesis plane,
The orientation of the arrangement of the reflective liquid crystal image modulation element and the color combining prism is selected and determined so as not to cause mechanical interference with an optical element such as a free-form reflecting surface constituting the projection optical system. 4. The projection type image display device according to claim 3, wherein
全ての色の光合成直後の基準光軸に沿って、像面方向側を正とし、最も像側の色合成プリズムの射出端面を原点としてZ軸を定義するとき、
前記色合成プリズム系の周囲に配置される複数の反射型液晶画像変調素子のうちZ軸上以外に有る反射型液晶画像変調素子の配置と、更に該色合成プリズム系自体の形状は、該Z軸に関して非対称であって、
且つ該色合成平面上に於いて該Z軸周りに反転した2通りの配置を採ることが可能であって、
該投射光学系を構成する各光学素子のうち、Z座標値が負の空間の該光学素子があるとき、上記画像変調素子及び色合成プリズム系の2通りの配置のうち、この光学素子との機械的干渉を生じない方の配置を選択することを特徴とする請求項3に記載の投写型画像表示装置。
When defining the Z axis along the reference optical axis immediately after the photosynthesis of all colors, with the image plane direction side being positive and the exit end face of the color synthesis prism closest to the image as the origin,
Of the plurality of reflection type liquid crystal image modulation elements arranged around the color synthesis prism system, the arrangement of the reflection type liquid crystal image modulation elements other than on the Z axis and the shape of the color synthesis prism system itself are as follows. Asymmetric about the axis,
In addition, it is possible to take two arrangements reversed around the Z axis on the color synthesis plane,
Among the optical elements constituting the projection optical system, when there is the optical element having a negative Z coordinate value, of the two arrangements of the image modulation element and the color synthesizing prism system, 4. The projection type image display apparatus according to claim 3, wherein an arrangement that does not cause mechanical interference is selected.
請求項1、2、3において、画像表示装置の画像表示面の短辺方向の照明光学系のFナンバーの値が、他の方向より大きいことを特徴とする投写型画像表示装置。   4. The projection type image display device according to claim 1, wherein the F number value of the illumination optical system in the short side direction of the image display surface of the image display device is larger than the other direction.
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