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JP2006337428A - Illuminating optical system, optical engine and projection image display apparatus - Google Patents

Illuminating optical system, optical engine and projection image display apparatus Download PDF

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JP2006337428A
JP2006337428A JP2005158541A JP2005158541A JP2006337428A JP 2006337428 A JP2006337428 A JP 2006337428A JP 2005158541 A JP2005158541 A JP 2005158541A JP 2005158541 A JP2005158541 A JP 2005158541A JP 2006337428 A JP2006337428 A JP 2006337428A
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Japan
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light
optical system
prism array
lens
prism
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JP2005158541A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Hoden
和夫 鋪田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of improving efficiency in using light and reducing nonuniform illuminance of light, in an illuminating optical system for a projection type image display apparatus having a plurality of light sources. <P>SOLUTION: An illuminating optical system comprises: a plurality of rod lenses corresponding to a plurality of light sources; and a prism array by which light rays made incident on the plurality of rod lenses are aligned to one optical path and emitted. The prism array is integrally formed from: a first means for reflecting about a half of incident light or specific polarization component light and allowing the remaining or other specific polarization component light to pass through the first means; a second means for reflecting light passed through or reflected from the first means; and a prism material disposed in contact with both the first and second means. The transmitted light and reflected light by the first means and the reflected light by the second means are turned into composite light aligned to the one optical path. The composite light is emitted to an image display element from the one prism face of the prism array. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は投射型映像表示装置の光学系に係り、特に、複数の光源を用いて映像の明るさを向上させるための技術に関する。   The present invention relates to an optical system of a projection display apparatus, and more particularly to a technique for improving the brightness of an image using a plurality of light sources.

光源からの光をレンズやミラーなどを用いて映像表示素子(例えば、画素となる微小ミラーをマトリクス状に配列したマイクロミラーアレイ)に照射し、該映像表示素子での変調により形成された光学像を拡大投射して映像表示する投射型映像表示装置が知られている。かかる映像表示装置においては、近年、輝度向上のために、複数の光源を備えた照明光学系が用いられることがある。該複数の光源を用いた照明光学系では、複数の光源からの光を合成する手段が必要となる。この種の従来技術としては、例えば特開2004−133388号公報(特許文献1)に記載されたものがある。該公報には、直交配置された2つの光源を用い、各光源からの光束をそれぞれ対応したロッドレンズにより明るさの均一化を行い、反射面を備えたビームスプリッタいわゆるハーフミラーで該2つの光源からの光を合成するとした技術が記載されている。   An optical image formed by irradiating light from a light source onto a video display element (for example, a micromirror array in which micromirrors serving as pixels are arranged in a matrix) using a lens, a mirror, or the like, and modulating the video display element There is known a projection type image display apparatus that displays an image by enlarging and projecting. In such a video display device, in recent years, an illumination optical system including a plurality of light sources may be used to improve luminance. In the illumination optical system using the plurality of light sources, means for synthesizing light from the plurality of light sources is required. As this type of prior art, for example, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133388 (Patent Document 1). In this publication, two light sources arranged orthogonally are used, the light flux from each light source is made uniform by a corresponding rod lens, and the two light sources are provided by a so-called half mirror having a reflecting surface. A technique for synthesizing light from is described.

特開2004−133388号公報JP 2004-133388 A

上記特開2004−133388号公報記載の技術では、ビームスプリッタを用いているため、各光源から出射された光のうち略半分の光が直接、映像表示素子に照射され、残り半分の光は、該ビームスプリッタの反射面で反射されてロッドレンズ側に戻り、該ロッドレンズのミラーで反射されて再びビームスプリッタに向かう。該残り半分の光は、かかる繰返し反射された後、該ビームスプリッタから出射し、映像表示素子に照射される。このため、該残り半分の光は、繰返し反射に基づく光損失のために光の利用効率が低下し易い。従って、本技術では、2つの光源を用いながら十分な高輝度化が得られないおそれがある。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、投射型映像表示装置において、光の利用効率を改善し所定の高輝度映像を得られるようにすることである。
In the technique described in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133388, since a beam splitter is used, approximately half of the light emitted from each light source is directly irradiated onto the image display element, and the remaining half of the light is Reflected by the reflecting surface of the beam splitter and returned to the rod lens side, reflected by the mirror of the rod lens and directed again to the beam splitter. The remaining half of the light is repeatedly reflected and then emitted from the beam splitter and applied to the image display element. For this reason, the light utilization efficiency of the remaining half of the light tends to decrease due to light loss due to repeated reflection. Therefore, in the present technology, there is a possibility that sufficient brightness cannot be obtained while using two light sources.
An object of the present invention is to improve light utilization efficiency and obtain a predetermined high-intensity image in a projection-type image display device in view of the above-described state of the prior art.

本発明では、投射型映像表示装置の照明光学系として、基本的に、複数の光源のそれぞれに対応した複数のロッドレンズと、該複数のロッドレンズのそれぞれから入射される光を1つの光路上に揃えて出射させるプリズムアレイとを備えた構成とする。該プリズムアレイは、該複数のロッドレンズのそれぞれから入射される光のうち約1/2の光または所定の偏光成分光を反射し、残りの光または他の所定の偏光成分光を透過する第1の手段と、該第1の手段を透過した光または該第1の手段で反射された光を反射する第2の手段と、該第1、第2の両手段に接するプリズム材とが一体状に形成されて成る構成を有し、上記第1の手段による透過光と反射光、及び第2の手段による反射光を、光路を1つに揃えた合成光として、該プリズムアレイの1つのプリズム面から映像表示素子側に向けて出射させる構成とする。上記第1の手段には、例えばハーフミラーや偏光ビームスプリッタなどを用い、上記第2の手段には、例えば全反射ミラーを用いる。
具体的には、本発明は、上記を基本的要件とした照明光学系、光学エンジン及び
投射型映像表示装置である。
In the present invention, as an illumination optical system of a projection display apparatus, basically, a plurality of rod lenses corresponding to each of a plurality of light sources, and light incident from each of the plurality of rod lenses are placed on one optical path. And a prism array that emits light in a uniform manner. The prism array reflects about half of light incident from each of the plurality of rod lenses or predetermined polarization component light, and transmits the remaining light or other predetermined polarization component light. The first means, the second means for reflecting the light transmitted through the first means or the light reflected by the first means, and the prism material in contact with both the first and second means are integrated. The transmitted light and the reflected light by the first means and the reflected light by the second means are combined light having a single optical path, and one of the prism arrays is formed. The light is emitted from the prism surface toward the image display element side. For example, a half mirror or a polarization beam splitter is used as the first means, and a total reflection mirror is used as the second means.
Specifically, the present invention is an illumination optical system, an optical engine, and a projection-type image display device that have the above basic requirements.

複数の光源を用いた構成下で光の利用効率を改善でき、高輝度かつ照度ムラの少ない照明光学系、光学エンジン及び投射型映像表示装置の提供が可能となる。   The use efficiency of light can be improved under a configuration using a plurality of light sources, and it is possible to provide an illumination optical system, an optical engine, and a projection-type image display device with high luminance and little illuminance unevenness.

以下、本発明の実施形態につき、図面を用いて説明する。図面は、各図において共通の機能を有する構成要素には同じ符号を付して示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, components having a common function are denoted by the same reference numerals in the respective drawings.

図1〜図3は、本発明の第1の実施例の説明図である。図1は、本発明の第1の実施例としての投射型映像表示装置用照明光学系の構成図、図2は、図1の照明光学系による映像表示素子上の照射領域の説明図、図3は、図1の照明光学系におけるハーフミラー5の光学特性例を示す図である。
図1において、本実施例の照明光学系は、光路が直交するように配置された2つの光源1A、1Bと、各光源に対応して設けられたリフレクタ2A、2Bと、各光源からの光をそれぞれ均一化する2つのロッドレンズ3A、3Bと、該ロッドレンズ3A、3Bからの出射光を光路を揃えた合成光とする(以下、これを「合成する」という)プリズムアレイ4と、プリズムアレイ4で合成した光を集光する集光レンズ7とを備えて成る。集光レンズ7から出射された光は、色分離手段(図示なし)により赤、緑、青の各色光に分離(色分離)された後、例えばマイクロミラーアレイなどの映像表示素子8に照射される。なお、図1において、各符号中の「A」は一方の光源1A側の要素を示し、同「B」は他方の光源1B側の要素を示すものとする。光源1A、1Bと、リフレクタ2A、2Bとは、光源ユニットを構成する。
1 to 3 are explanatory views of a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of an illumination optical system for a projection-type image display device as a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an irradiation area on an image display element by the illumination optical system of FIG. 3 is a diagram showing an example of optical characteristics of the half mirror 5 in the illumination optical system of FIG.
In FIG. 1, the illumination optical system of the present embodiment includes two light sources 1A and 1B arranged so that their optical paths are orthogonal, reflectors 2A and 2B provided corresponding to the respective light sources, and light from each light source. Two rod lenses 3A and 3B for equalizing each other, and a prism array 4 in which the light beams emitted from the rod lenses 3A and 3B are combined light with the same optical path (hereinafter referred to as “synthesize”), and prisms And a condensing lens 7 for condensing the light synthesized by the array 4. The light emitted from the condenser lens 7 is separated (color separated) into red, green, and blue light by a color separation means (not shown), and then irradiated to a video display element 8 such as a micromirror array. The In FIG. 1, “A” in each symbol indicates an element on one light source 1A side, and “B” indicates an element on the other light source 1B side. The light sources 1A and 1B and the reflectors 2A and 2B constitute a light source unit.

本実施例では、リフレクタ2A及びリフレクタ2Bとしては楕円リフレクタを用い、該リフレクタ2A、リフレクタ2Bそれぞれの第1焦点近傍に光源1A、1Bを配し、それぞれの第2焦点近傍には、ロッドレンズ3Aの入射側端面(以下、「入射面」という)S3Ai、ロッドレンズ3Bの入射側端面(以下、「入射面」という)S3Biを配する。これにより、光源1A、1Bそれぞれから出射した光を、ロッドレンズ3Aの入射面S3Ai、ロッドレンズ3Bの入射面S3Biに効率良く入射させることができる。リフレクタ2A、リフレクタ2Bに放物リフレクタを用い、球面形状または非球面形状の集光レンズ(図示せず)等により、ロッドレンズ3A、ロッドレンズ3Bそれぞれの入射面に光を集光させるようにしてもよい。   In this embodiment, elliptical reflectors are used as the reflector 2A and the reflector 2B, and the light sources 1A and 1B are arranged near the first focal points of the reflector 2A and the reflector 2B, respectively, and the rod lens 3A is arranged near the second focal points. The incident side end surface (hereinafter referred to as “incident surface”) S3Ai and the incident side end surface (hereinafter referred to as “incident surface”) S3Bi of the rod lens 3B are disposed. Thereby, the light emitted from each of the light sources 1A and 1B can be efficiently incident on the incident surface S3Ai of the rod lens 3A and the incident surface S3Bi of the rod lens 3B. A parabolic reflector is used for the reflector 2A and the reflector 2B, and light is condensed on the respective incident surfaces of the rod lens 3A and the rod lens 3B by a spherical or aspherical condensing lens (not shown). Also good.

ロッドレンズ3A、3Bは、棒状の透明ガラス材で構成されたものや、4面を全反射ミラーで囲み、中央が空洞とされたものなどがあり、光源からの光を略均一の強度分布の光にする構成を有する。光源1Aからロッドレンズ3Aに入射した光線は、該ロッドレンズ3Aの側面を全反射しながら通過し、ロッドレンズ3Aの出射側端面(以下、「出射面」という)S3Aoにおいて、様々な角度の光が交合された状態となり、光強度分布が略均一になる。ロッドレンズ3Aを出射した光はプリズムアレイ4に入射する。同様に、光源1Bからロッドレンズ3Bに入射した光線は、該ロッドレンズ3Bの側面を全反射しながら通過し、ロッドレンズ3Bの出射側端面(以下、「出射面」という)S3Boにおいて、様々な角度の光が交合された状態となり、光強度分布が略均一になる。ロッドレンズ3Bを出射した光はプリズムアレイ4に入射する。   The rod lenses 3A and 3B include those made of a rod-like transparent glass material, and those in which four surfaces are surrounded by a total reflection mirror and the center is hollow, and the light from the light source has a substantially uniform intensity distribution. It has a structure that makes it light. The light beam incident on the rod lens 3A from the light source 1A passes through the side surface of the rod lens 3A while being totally reflected, and is emitted at various angles on the exit side end surface (hereinafter referred to as “exit surface”) S3Ao of the rod lens 3A. Are combined, and the light intensity distribution becomes substantially uniform. The light emitted from the rod lens 3 </ b> A enters the prism array 4. Similarly, the light beam incident on the rod lens 3B from the light source 1B passes through the side surface of the rod lens 3B while being totally reflected, and there are various types of light on the exit side end surface (hereinafter referred to as “exit surface”) S3Bo of the rod lens 3B. Angled light is combined, and the light intensity distribution becomes substantially uniform. The light emitted from the rod lens 3B enters the prism array 4.

プリズムアレイ4は、上記複数のロッドレンズ3A、3B側から入射される光のうち約1/2を反射または透過し、残りを透過または反射する第1の手段としてのハーフミラー5と、該ハーフミラー5を透過した光または該ハーフミラー5で反射された光を反射する第2の手段としての全反射ミラー6と、該ハーフミラー5及び該全反射ミラー6に接するプリズム材40とが一体状(1つの剛体状にされている状態をいうものとする)に形成されている。該ハーフミラー5を透過した光、該ハーフミラー5で反射された光、該ハーフミラー5を透過した後該全反射ミラー6で反射された光及び該ハーフミラー5で反射された後さらに該全反射ミラー6で反射された光は、光路を1つに揃えた(合成した)合成光として該プリズムアレイ4(またはプリズム材40)の1つのプリズム平面から出射される。該プリズムアレイ4内において、ハーフミラー5と全反射ミラー6は互いに略平行とされ、光源1Aの光軸100A及び光源1Bの光軸100Bに対して、略45°傾斜している。   The prism array 4 includes a half mirror 5 as a first means for reflecting or transmitting about half of the light incident from the side of the plurality of rod lenses 3A and 3B and transmitting or reflecting the rest, and the half mirror 5 The total reflection mirror 6 as a second means for reflecting the light transmitted through the mirror 5 or the light reflected by the half mirror 5 and the half mirror 5 and the prism material 40 in contact with the total reflection mirror 6 are integrated. It is formed in a single rigid body state. The light transmitted through the half mirror 5, the light reflected by the half mirror 5, the light transmitted through the half mirror 5 and then reflected by the total reflection mirror 6, and after reflected by the half mirror 5, the total mirror The light reflected by the reflection mirror 6 is emitted from one prism plane of the prism array 4 (or the prism material 40) as combined light having a single optical path (combined). In the prism array 4, the half mirror 5 and the total reflection mirror 6 are substantially parallel to each other, and are inclined by approximately 45 ° with respect to the optical axis 100A of the light source 1A and the optical axis 100B of the light source 1B.

本第1の実施例では、プリズムアレイ4は、その内部でハーフミラー5と全反射ミラー6とが、ロッドレンズ3A側からも、ロッドレンズ3B側からも、ハーフミラー5、全反射ミラー6の順で配列されている。ロッドレンズ3Aからプリズムアレイ4に入射した光は、ハーフミラー5に入射し、該ハーフミラー5で約1/2が反射され、残りを透過する。ハーフミラー5で反射された光は、プリズムアレイ4の出射面S5から出射する。一方、ハーフミラー5を透過した光は、全反射ミラー6で反射された後、プリズムアレイ4の出射面S6から出射する。出射面S5、S6はともに、プリズムアレイ4(またはプリズム材40)の1つのプリズム平面内に形成されている。また、ロッドレンズ3Bからプリズムアレイ4に入射した光は、ハーフミラー5に入射し、約1/2が該ハーフミラー5を透過し、残りが該ハーフミラー5で反射される。ハーフミラー5を透過した光は、プリズムアレイ4の出射面S5から出射する。一方、ハーフミラー5で反射された残り半分の光は、さらに全反射ミラー6で反射された後、プリズムアレイ4の出射面S6から出射する。上記のように、ロッドレンズ3Aからプリズムアレイ4に入射した光と、ロッドレンズ3Bからプリズムアレイ4に入射した光とは、光路を1つに揃えた(合成した)合成光として、プリズムアレイ4(またはプリズム材40)の1つの平面すなわち出射面S5、S6を有するプリズム面から出射される。
上記第1の実施例の構成においては、上記ロッドレンズ3A、3Bはそれぞれ、プリズムアレイ4の対向面と接着されている。該接着構造にすることにより、ロッドレンズ3A、3Bの出射面及びプリズムアレイ4の入射面における光損失が抑えられ、光の利用効率をより一層高められ、高輝度化に有利となる。
In the first embodiment, the prism array 4 includes a half mirror 5 and a total reflection mirror 6 inside the half mirror 5 and the total reflection mirror 6 both from the rod lens 3A side and the rod lens 3B side. Arranged in order. The light incident on the prism array 4 from the rod lens 3A is incident on the half mirror 5, about 1/2 of which is reflected by the half mirror 5, and the rest is transmitted. The light reflected by the half mirror 5 is emitted from the emission surface S5 of the prism array 4. On the other hand, the light transmitted through the half mirror 5 is reflected by the total reflection mirror 6 and then exits from the exit surface S 6 of the prism array 4. The exit surfaces S5 and S6 are both formed in one prism plane of the prism array 4 (or the prism material 40). The light that has entered the prism array 4 from the rod lens 3 </ b> B enters the half mirror 5, approximately ½ passes through the half mirror 5, and the rest is reflected by the half mirror 5. The light transmitted through the half mirror 5 is emitted from the emission surface S5 of the prism array 4. On the other hand, the remaining half of the light reflected by the half mirror 5 is further reflected by the total reflection mirror 6 and then exits from the exit surface S 6 of the prism array 4. As described above, the light incident on the prism array 4 from the rod lens 3 </ b> A and the light incident on the prism array 4 from the rod lens 3 </ b> B are combined as a combined light having a single optical path (combined). The light is emitted from one plane of the prism material (or the prism material 40), that is, the prism surface having the emission surfaces S5 and S6.
In the configuration of the first embodiment, the rod lenses 3A and 3B are bonded to the opposing surface of the prism array 4, respectively. By adopting the adhesive structure, light loss at the exit surfaces of the rod lenses 3A and 3B and the incident surface of the prism array 4 can be suppressed, and the light utilization efficiency can be further enhanced, which is advantageous for high luminance.

集光レンズ7は、その光軸700が、プリズムアレイ4のハーフミラー5と全反射ミラー6の境界位置Qとなるように配されている。これにより、プリズムアレイ4の出射面S5から出射された光は、集光レンズ7により集光された後、赤、緑、青の色光に分離され、映像表示素子8の面上の約半分(例えば図の上方の半分の面)に照射され、また、プリズムアレイ4の出射面S6を出射した光も、集光レンズ7により集光された後、赤、緑、青の色光に分離され、該各色光は、映像表示素子8上の面上の約半分(例えば図の下方の半分の面)に照射される。すなわち、プリズムアレイ4の出射面S5、S6からの出射光により、該プリズムアレイ4の出射面S5、S6が映像表示素子8上に写像されることになる。   The condensing lens 7 is arranged so that the optical axis 700 is the boundary position Q between the half mirror 5 and the total reflection mirror 6 of the prism array 4. As a result, the light emitted from the emission surface S5 of the prism array 4 is condensed by the condenser lens 7 and then separated into red, green, and blue color light, and is approximately half on the surface of the video display element 8 ( For example, the light emitted from the emission surface S6 of the prism array 4 is also collected by the condenser lens 7 and then separated into red, green, and blue color lights. Each color light is applied to about half of the surface on the image display element 8 (for example, the lower half of the figure). That is, the emission surfaces S5 and S6 of the prism array 4 are mapped onto the image display element 8 by the light emitted from the emission surfaces S5 and S6 of the prism array 4.

図2は、映像表示素子8上の照射領域の説明図である。
図2において、映像表示素子8の面上の下半分領域は、全反射ミラー6で反射され出射面S6から出射した集光光9aにより照射され、映像表示素子8の面上の上半分領域は、ハーフミラー5を透過した光(光源1B側からの光)及び該ハーフミラー5で反射された光(光源1A側からの光)すなわち全反射ミラー6の光路を通らずに出射面S5から出射した集光光9bにより照射される。集光光9aの強度及び集光光9bの強度はそれぞれ、ハーフミラー5の光の透過性能や反射性能に依存する。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an irradiation area on the image display element 8.
In FIG. 2, the lower half area on the surface of the image display element 8 is irradiated with the condensed light 9a reflected by the total reflection mirror 6 and emitted from the exit surface S6, and the upper half area on the surface of the image display element 8 is The light transmitted through the half mirror 5 (light from the light source 1B side) and the light reflected by the half mirror 5 (light from the light source 1A side), that is, exits from the exit surface S5 without passing through the optical path of the total reflection mirror 6. The condensed light 9b is irradiated. The intensity of the condensed light 9a and the intensity of the condensed light 9b depend on the light transmission performance and reflection performance of the half mirror 5, respectively.

図3は、上記図1の照明光学系におけるハーフミラー5の光学特性例を示す。
図3に示すように、ハーフミラー5の透過率601と反射率602を略同性能とすることで、集光光9aと集光光9bの光量を略同量とすることができ、光源1Aと光源1Bの明るさが異なる場合であっても、映像表示素子8上における照度ムラを低減させることができる。
このとき、映像表示素子8上に集光される光の照射領域の形状は、プリズムアレイ4の出射面と略相似となる。この点からも、光の利用効率が高められる。
また、リフレクタ2A、2B及びロッドレンズ3A、3Bは、該ロッドレンズ3A、3B内で略最大角度の成分の光が少なくとも2回以上反射されるように、該リフレクタ2A、2Bの第2焦点距離、ロッドレンズ3A、3Bの長さ(光軸方向の長さ)及び太さ(光軸に垂直な方向の距離)を定めた場合には、この点からも、映像表示素子8上の照射領域における照度ムラを低減することが可能となる。
FIG. 3 shows an example of optical characteristics of the half mirror 5 in the illumination optical system of FIG.
As shown in FIG. 3, by making the transmittance 601 and the reflectance 602 of the half mirror 5 have substantially the same performance, the light amounts of the condensed light 9a and the condensed light 9b can be made substantially the same, and the light source 1A Even when the brightness of the light source 1B is different, the illuminance unevenness on the video display element 8 can be reduced.
At this time, the shape of the irradiation region of the light condensed on the video display element 8 is substantially similar to the emission surface of the prism array 4. From this point as well, the light utilization efficiency is improved.
Further, the reflectors 2A and 2B and the rod lenses 3A and 3B have the second focal lengths of the reflectors 2A and 2B so that the light having the substantially maximum angle is reflected at least twice in the rod lenses 3A and 3B. When the length (length in the optical axis direction) and thickness (distance in the direction perpendicular to the optical axis) of the rod lenses 3A and 3B are determined, the irradiation area on the image display element 8 is also determined from this point. It is possible to reduce unevenness in illuminance.

上記第1の実施例によれば、複数の光源1A、1Bのそれぞれから出射された光がプリズムアレイ4で合成される時、ロッドレンズ3A、3Bから出射した光は、ハーフミラー5及び全反射ミラー6を各1回しか通過しないため、それぞれにおける光損失を抑えられる。このため、光の利用効率を高められ、高輝度化を図ることができる。また、照度ムラの低減化も可能となる。さらに、色ムラも低減化可能である。   According to the first embodiment, when the light emitted from each of the light sources 1A and 1B is combined by the prism array 4, the light emitted from the rod lenses 3A and 3B is reflected by the half mirror 5 and the total reflection. Since it passes through the mirror 6 only once, the optical loss in each can be suppressed. For this reason, the utilization efficiency of light can be increased and high luminance can be achieved. In addition, it is possible to reduce illuminance unevenness. Furthermore, color unevenness can be reduced.

図4は、本発明の第2の実施例としての投射型映像表示装置用照明光学系の構成図である。本第2の実施例では、ロッドレンズ3A、3Bから入射された光を、プリズムアレイ4'中で偏光ビームスプリッタ5'と全反射ミラー6により合成して出射させる。プリズムアレイ4'は、複数のロッドレンズ3A、3B側から入射される光のうちS偏光成分を反射しP偏光成分を透過する第1の手段としての偏光ビームスプリッタ5'と、該偏光ビームスプリッタ5'を透過したP偏光成分光または該偏光ビームスプリッタ5'で反射されたS偏光成分光を反射する第2の手段としての全反射ミラー6と、該偏光ビームスプリッタ5'及び該全反射ミラー6に接するプリズム材40とが一体状に形成されている。該偏光ビームスプリッタ5'を透過したP偏光成分光、該偏光ビームスプリッタ5'で反射されたS偏光成分光、該偏光ビームスプリッタ5'を透過した後該全反射ミラー6で反射されたP偏光成分光及び該偏光ビームスプリッタ5'で反射された後さらに該全反射ミラー6で反射されたS偏光成分光は、光路を1つに揃えた(合成した)合成光として該プリズムアレイ4'の1つのプリズム面から出射される。   FIG. 4 is a block diagram of an illumination optical system for a projection display apparatus as a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the light incident from the rod lenses 3A and 3B is synthesized and emitted by the polarization beam splitter 5 ′ and the total reflection mirror 6 in the prism array 4 ′. The prism array 4 ′ includes a polarizing beam splitter 5 ′ serving as a first unit that reflects the S-polarized component and transmits the P-polarized component of the light incident from the plurality of rod lenses 3A and 3B, and the polarizing beam splitter. A total reflection mirror 6 as a second means for reflecting the P-polarized component light transmitted through 5 'or the S-polarized component light reflected by the polarization beam splitter 5', the polarization beam splitter 5 'and the total reflection mirror 6 and the prism material 40 in contact with 6. P-polarized component light transmitted through the polarizing beam splitter 5 ′, S-polarized component light reflected by the polarizing beam splitter 5 ′, and P-polarized light transmitted through the polarizing beam splitter 5 ′ and reflected by the total reflection mirror 6 The component light and the S-polarized component light reflected by the total reflection mirror 6 after being reflected by the polarization beam splitter 5 ′ are combined (combined) into a single optical path as a combined light and are combined into the prism array 4 ′. The light is emitted from one prism surface.

プリズムアレイ4'内において、該偏光ビームスプリッタ5'と全反射ミラー6は互いに略平行に配され、光源1Aの光軸100A及び光源1Bの光軸100Bに対して、略45°傾斜している。また、プリズムアレイ4'は、その内部で偏光ビームスプリッタ5'と全反射ミラー6とが、ロッドレンズ3A側からも、ロッドレンズ3B側からも、偏光ビームスプリッタ5'、全反射ミラー6の順で配列されている。ロッドレンズ3Aからプリズムアレイ4'に入射した光201Aは、偏光ビームスプリッタ5'に入射し、該偏光ビームスプリッタ5'でS偏光成分201ASが反射され、P偏光成分201APが透過される。偏光ビームスプリッタ5'で反射されたS偏光成分光201ASは、プリズムアレイ4'の出射面S5から出射する。一方、偏光ビームスプリッタ5'を透過したP偏光成分光201APは、全反射ミラー6で反射された後、プリズムアレイ4'の出射面S6から出射される。出射面S5、S6はともに、プリズムアレイ4'の1つのプリズム平面内に形成されている。また、ロッドレンズ3Bからプリズムアレイ4'に入射した光201Bは、偏光ビームスプリッタ5'に入射し、P偏光成分201BPが該偏光ビームスプリッタ5'を透過し、S偏光成分201BSが反射される。偏光ビームスプリッタ5'を透過したP偏光成分光201BPは、プリズムアレイ4'の出射面S5から出射する。一方、偏光ビームスプリッタ5'で反射されたS偏光成分光201BSは、さらに全反射ミラー6で反射された後、プリズムアレイ4'の出射面S6から出射される。上記のように、ロッドレンズ3Aからプリズムアレイ4'に入射した光201Aと、ロッドレンズ3Bからプリズムアレイ4'に入射した光201Bとは、光路を1つに揃えた(合成した)合成光として、プリズムアレイ4'の1つのプリズム平面すなわち出射面S5、S6を有する平面から出射される。
上記第2の実施例の構成においても、上記ロッドレンズ3A、3Bはそれぞれ、プリズムアレイ4の対向面と接着されている。該接着構造にすることにより、ロッドレンズ3A、3Bの出射面及びプリズムアレイ4'の入射面における光損失が抑えられ、光の利用効率をより一層高められ、高輝度化に有利となる。
In the prism array 4 ′, the polarization beam splitter 5 ′ and the total reflection mirror 6 are arranged substantially parallel to each other, and are inclined by about 45 ° with respect to the optical axis 100A of the light source 1A and the optical axis 100B of the light source 1B. . In addition, the prism array 4 ′ includes a polarizing beam splitter 5 ′ and a total reflection mirror 6 in the order of the polarizing beam splitter 5 ′ and the total reflection mirror 6 from both the rod lens 3 A side and the rod lens 3 B side. Are arranged in The light 201A incident on the prism array 4 ′ from the rod lens 3A enters the polarization beam splitter 5 ′, and the S polarization component 201AS is reflected by the polarization beam splitter 5 ′ and the P polarization component 201AP is transmitted. The S-polarized component light 201AS reflected by the polarization beam splitter 5 ′ exits from the exit surface S5 of the prism array 4 ′. On the other hand, the P-polarized component light 201AP transmitted through the polarization beam splitter 5 ′ is reflected by the total reflection mirror 6 and then emitted from the emission surface S6 of the prism array 4 ′. Both exit surfaces S5 and S6 are formed in one prism plane of the prism array 4 ′. The light 201B incident on the prism array 4 ′ from the rod lens 3B is incident on the polarization beam splitter 5 ′, the P-polarized component 201BP is transmitted through the polarized beam splitter 5 ′, and the S-polarized component 201BS is reflected. The P-polarized component light 201BP transmitted through the polarizing beam splitter 5 ′ is emitted from the emission surface S5 of the prism array 4 ′. On the other hand, the S-polarized component light 201BS reflected by the polarization beam splitter 5 ′ is further reflected by the total reflection mirror 6 and then emitted from the emission surface S6 of the prism array 4 ′. As described above, the light 201A incident on the prism array 4 ′ from the rod lens 3A and the light 201B incident on the prism array 4 ′ from the rod lens 3B are combined light having a single optical path (combined). The light is emitted from one prism plane of the prism array 4 ′, that is, a plane having the emission surfaces S5 and S6.
Also in the configuration of the second embodiment, the rod lenses 3A and 3B are bonded to the opposing surface of the prism array 4, respectively. By adopting the adhesive structure, light loss at the exit surfaces of the rod lenses 3A and 3B and the incident surface of the prism array 4 ′ can be suppressed, and the light utilization efficiency can be further enhanced, which is advantageous for high brightness.

第2の実施例において、プリズムアレイ4'からの出射光は、集光レンズ(図示なし)により集光される。プリズムアレイ4'の出射面S5から出射された光(偏光成分光)は、集光レンズにより集光された後、赤、緑、青の色光に分離され、映像表示素子(図示なし)の面上の約半分の素子面に照射され、また、プリズムアレイ4'の出射面S6から出射された光(偏光成分光)も、集光レンズにより集光された後、赤、緑、青の色光に分離され、該各色光は、映像表示素子上の面上の約半分の素子面に照射される。すなわち、映像表示素子の面上の例えば下半分領域は、全反射ミラー6で反射され出射面S6から出射した偏光成分光(201AP、201BS)が照射され、映像表示素子の面上の例えば上半分領域は、偏光ビームスプリッタ5'を透過して直進し出射面S5から出射する偏光成分光(光源1B側からの光201BP)及び該偏光ビームスプリッタ5'で反射され出射面S5から出射する偏光成分光(光源1A側からの光201AS)が照射される。   In the second embodiment, the light emitted from the prism array 4 ′ is collected by a condenser lens (not shown). The light (polarized component light) emitted from the emission surface S5 of the prism array 4 ′ is collected by the condenser lens, and then separated into red, green, and blue color lights, and the surface of the image display element (not shown). The light (polarized component light) emitted from the upper half of the element surface and emitted from the exit surface S6 of the prism array 4 ′ is condensed by the condenser lens, and then is colored in red, green, and blue. Each color light is irradiated to about half of the element surface on the surface on the image display element. That is, for example, the lower half region on the surface of the video display element is irradiated with the polarized component light (201AP, 201BS) reflected from the total reflection mirror 6 and emitted from the emission surface S6, and the upper half region on the surface of the video display element, for example. The regions pass through the polarization beam splitter 5 ′, travel straight and exit from the exit surface S5, and the polarization component light (light 201BP from the light source 1B side) and the polarization component reflected by the polarization beam splitter 5 ′ and exit from the exit surface S5. Light (light 201AS from the light source 1A side) is irradiated.

光源として、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプまたはLEDなどのインコヒーレントな光源を用いた場合には、光の偏光成分としてS偏光成分とP偏光成分は略同量であり、偏光ビームスプリッタ5'を透過する光量と反射する光量とはほぼ同量となる。このため、映像表示素子の面上の上半分領域と下半分領域の光量を略同量とすることができ、この結果、光源1Aと光源1Bの明るさが異なる場合であっても、映像表示素子上における照度ムラを低減させることができる。また、映像表示素子上に集光される光の照射領域の形状は、プリズムアレイ4'の出射面と略相似となるため、第1の実施例の場合と同様、この点からも光の利用効率を高められる。
また、リフレクタ2A、2B及びロッドレンズ3A、3Bは、該ロッドレンズ3A、3B内で略最大角度の成分の光が少なくとも2回以上反射されるように、該リフレクタ2A、2Bの第2焦点距離、ロッドレンズ3A、3Bの長さ(光軸方向の長さ)及び太さ(光軸に垂直な方向の距離)を定めた場合には、この点からも、映像表示素子上の照射領域における照度ムラを低減することが可能となる。
なお、図4の構成では、偏光ビームスプリッタ5'は、P偏光成分を透過し、S偏光成分を反射するとしたが、逆に、偏光ビームスプリッタ5'が、S偏光成分を透過し、P偏光成分を反射するものであってもよい。
When an incoherent light source such as a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, or an LED is used as the light source, for example, the S-polarized component and the P-polarized component are approximately the same as the polarized light component, and the polarization beam splitter 5 ′ The amount of light transmitted through and the amount of light reflected are substantially the same. For this reason, the amount of light in the upper half area and the lower half area on the surface of the image display element can be made substantially the same. As a result, even when the brightness of the light source 1A and the light source 1B is different, the image display Irradiance unevenness on the element can be reduced. In addition, since the shape of the irradiation region of the light condensed on the image display element is substantially similar to the exit surface of the prism array 4 ′, the use of light is also used from this point as in the case of the first embodiment. Increases efficiency.
Further, the reflectors 2A and 2B and the rod lenses 3A and 3B have the second focal lengths of the reflectors 2A and 2B so that the light having the substantially maximum angle is reflected at least twice in the rod lenses 3A and 3B. When the length (length in the optical axis direction) and the thickness (distance in the direction perpendicular to the optical axis) of the rod lenses 3A and 3B are determined, also from this point in the irradiation area on the video display element. Irradiance unevenness can be reduced.
In the configuration of FIG. 4, the polarizing beam splitter 5 ′ transmits the P-polarized component and reflects the S-polarized component. Conversely, the polarizing beam splitter 5 ′ transmits the S-polarized component and transmits the P-polarized component. The component may be reflected.

上記第2の実施例によっても、複数の光源1A、1Bのそれぞれから出射された光がプリズムアレイ4'で合成される時、ロッドレンズ3A、3Bから出射した光は、偏光ビームスプリッタ5'及び全反射ミラー6を各1回しか通過しないため、それぞれの光損失を抑えられる。このため、光の利用効率を高められ、高輝度化を図ることができる。また、照度ムラの低減化も可能となる。さらに、色ムラも低減化可能である。   Also in the second embodiment, when the light emitted from each of the light sources 1A and 1B is combined by the prism array 4 ′, the light emitted from the rod lenses 3A and 3B is converted into the polarization beam splitter 5 ′ and Since it passes through the total reflection mirror 6 only once, each optical loss can be suppressed. For this reason, the utilization efficiency of light can be increased and high luminance can be achieved. In addition, it is possible to reduce illuminance unevenness. Furthermore, color unevenness can be reduced.

図5及び図6は本発明の第3の実施例の説明図である。図5は、第3の実施例としての投射型映像表示装置用照明光学系の構成図、図6は、図5の照明光学系に用いるロッドレンズの構成図である。本第3の実施例では、ロッドレンズとして偏光変換機能を有するものを用いる。該ロッドレンズ以外は、上記第1の実施例の照明光学系の構成と同じである。
図5において、301A、301Bはそれぞれ、偏光変換機能を有するロッドレンズである。該ロッドレンズは、図6に示すように、入射面S301i側に、全反射ミラー302と1/4波長位相差板303、出射面S301o側に反射型偏光板304を備えている。該全反射ミラー302は、光学的な円形の開口部302bを有し、該開口部302bの周縁部に全反射ミラー部302aが設けられている。1/4波長位相差板303は、光源からの発熱の影響を受けるため、水晶など耐熱性に優れた素材を用いることが望ましい。反射型偏光板304も、アルミニウム等による格子状構造(例えばワイヤーグリッド型構造)のものを用いることが望ましい。
5 and 6 are explanatory views of a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of an illumination optical system for a projection display apparatus as a third embodiment, and FIG. 6 is a block diagram of a rod lens used in the illumination optical system of FIG. In the third embodiment, a rod lens having a polarization conversion function is used. Except for the rod lens, the configuration of the illumination optical system of the first embodiment is the same.
In FIG. 5, 301A and 301B are rod lenses each having a polarization conversion function. As shown in FIG. 6, the rod lens includes a total reflection mirror 302 and a quarter-wave retardation plate 303 on the incident surface S301i side, and a reflective polarizing plate 304 on the output surface S301o side. The total reflection mirror 302 has an optical circular opening 302b, and a total reflection mirror 302a is provided at the periphery of the opening 302b. Since the quarter-wave retardation plate 303 is affected by heat generated from the light source, it is desirable to use a material having excellent heat resistance such as quartz. It is desirable that the reflective polarizing plate 304 has a lattice structure (for example, a wire grid structure) made of aluminum or the like.

図5、図6において、光源1(光源1A、1B)を出射した光はリフレクタ2(リフレクタ2A、2B)を介してロッドレンズ301(ロッドレンズ301A、301B)に入射する。リフレクタ2によって集光された光は、上記全反射ミラー302の開口部302bに入射し、ロッドレンズ301内を側面で反射されながら出射面側に進む。光がロッドレンズ301出射面側の反射型偏光板304に達する際、直線偏光成分のうち、一方の成分のみが反射型偏光板304を透過し、もう一方の成分は反射される。反射された光はロッドレンズ301内部を光源側に進行し、1/4波長位相差板303を通過し、全反射ミラー部302aで反射された後、再び1/4波長位相差板303を通過し、出射面側に向う。このとき、光は、1/4波長位相差板303を2回通過するため、再び反射型偏光板304に到達した際には、反射型偏光板304を透過する偏光方向となっており、これがロッドレンズ301から出射される。すなわち、ロッドレンズ301(ロッドレンズ301A、301B)において偏光変換された光が、該ロッドレンズ301(ロッドレンズ301A、301B)からプリズムアレイ4側に出射される。   5 and 6, light emitted from the light source 1 (light sources 1A and 1B) is incident on the rod lens 301 (rod lenses 301A and 301B) via the reflector 2 (reflectors 2A and 2B). The light collected by the reflector 2 enters the opening 302b of the total reflection mirror 302 and travels toward the exit surface while being reflected by the side surface of the rod lens 301. When light reaches the reflective polarizing plate 304 on the exit surface side of the rod lens 301, only one of the linearly polarized light components is transmitted through the reflective polarizing plate 304, and the other component is reflected. The reflected light travels through the rod lens 301 toward the light source, passes through the quarter-wave retardation plate 303, is reflected by the total reflection mirror 302a, and then passes through the quarter-wave retardation plate 303 again. And toward the exit surface side. At this time, since the light passes through the quarter-wave retardation plate 303 twice, when it reaches the reflective polarizing plate 304 again, it has a polarization direction that passes through the reflective polarizing plate 304. The light is emitted from the rod lens 301. That is, the light polarized and converted by the rod lens 301 (rod lenses 301A and 301B) is emitted from the rod lens 301 (rod lenses 301A and 301B) to the prism array 4 side.

プリズムアレイ4では、入射される光のうち約1/2を反射または透過し、残りを透過または反射する第1の手段としてのハーフミラー5と、該ハーフミラー5を透過した光または該ハーフミラー5で反射された光を反射する第2の手段としての全反射ミラー6とにより、入射光の透過及び反射が行われ、該ハーフミラー5を透過した光、該ハーフミラー5で反射された光、該ハーフミラー5を透過した後該全反射ミラー6で反射された光及び該ハーフミラー5で反射された後さらに該全反射ミラー6で反射された光が、光路を1つに揃えた(合成した)合成光として該プリズムアレイ4の1つのプリズム面から出射される。出射光は、集光レンズ7によって集光された後、色分離され、映像表示素子上に照射される。   In the prism array 4, the half mirror 5 as a first means for reflecting or transmitting about half of incident light and transmitting or reflecting the remaining light, and the light transmitted through the half mirror 5 or the half mirror The incident light is transmitted and reflected by the total reflection mirror 6 as the second means for reflecting the light reflected by the light 5, the light transmitted through the half mirror 5, and the light reflected by the half mirror 5. The light that has been transmitted through the half mirror 5 and then reflected by the total reflection mirror 6 and the light that has been reflected by the half mirror 5 and then reflected by the total reflection mirror 6 are aligned in one optical path ( The combined light is emitted from one prism surface of the prism array 4 as combined light. The emitted light is condensed by the condensing lens 7, color-separated, and irradiated onto the image display element.

上記第3の実施例構成によっても、第1の実施例の場合と同様、複数の光源1A、1Bのそれぞれから出射された光がプリズムアレイ4で合成される時、ロッドレンズ3A、3Bから出射した光は、ハーフミラー5及び全反射ミラー6を各1回しか通過しないため、それぞれにおける光損失を抑えられる。このため、光の利用効率を高められ、高輝度化を図ることができる。また、照度ムラの低減化も可能となる。特に、照明光学系の外形寸法を増大させることなく、ロッドレンズから出射する光の偏光方向を概略直線偏光に揃えることができるため、例えば、映像表示素子として液晶パネルを用いた場合に、照明光学系や装置全体などの小型化を図り易い。さらに、色ムラも低減化可能である。
上記第3の実施例構成では、プリズムアレイ4として、ハーフミラー5と全反射ミラー6とを備えた構成のものとしたが、第2の実施例(図4)におけるプリズムアレイ4'のように、偏光ビームスプリッタと全反射ミラーとを備えた構成のものであってもよい。
Also in the configuration of the third embodiment, as in the case of the first embodiment, when the light emitted from each of the light sources 1A and 1B is combined by the prism array 4, it is emitted from the rod lenses 3A and 3B. Since the transmitted light passes through the half mirror 5 and the total reflection mirror 6 only once, the light loss in each can be suppressed. For this reason, the utilization efficiency of light can be increased and high luminance can be achieved. In addition, it is possible to reduce illuminance unevenness. In particular, since the polarization direction of the light emitted from the rod lens can be made substantially linearly polarized without increasing the outer dimensions of the illumination optical system, for example, when a liquid crystal panel is used as an image display element, illumination optics It is easy to reduce the size of the system and the entire apparatus. Furthermore, color unevenness can be reduced.
In the configuration of the third embodiment, the prism array 4 includes the half mirror 5 and the total reflection mirror 6. However, as in the prism array 4 ′ in the second embodiment (FIG. 4), A configuration including a polarizing beam splitter and a total reflection mirror may be used.

図7及び図8は本発明の第4の実施例の説明図である。図7は、第4の実施例としての投射型映像表示装置用照明光学系の構成図、図8は、図7の照明光学系による映像表示素子上の照射領域の説明図である。本第4の実施例では、ロッドレンズとプリズムアレイとの間に集光レンズ(第1の集光レンズ)を備える。他の構成は、第1の実施例の場合と同様である。
図7において、401A、401Bはそれぞれ、ロッドレンズ3A、3Bとプリズムアレイ4との間に配された集光レンズ(第1の集光レンズ)である。該集光レンズ401A、401Bはそれぞれ、ロッドレンズ3A、3Bそれぞれの出射面S3o(出射面S3Ao、S3Bo)がその焦点位置近傍となるように配置されている。光源1(光源1A、1B)を出射した光は、リフレクタ2(リフレクタ2A、2B)で反射され、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)に入射して光強度分布が均一化され、該ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面S3o(出射面S3Ao、S3Bo)から出射する。ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面S3o(出射面S3Ao、S3Bo)から出射した光は、リフレクタ2(リフレクタ2A、2B)で集光される際の光線角度とほぼ同じ光線角度分布を有しているが、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面S3o(出射面S3Ao、S3Bo)から出射した光は第1の集光レンズ401(第1の集光レンズ401A、401B)により略平行光とされる。第1の集光レンズ401(第1の集光レンズ401A、401B)で略平行光とされた光は、プリズムアレイ4に入射する。プリズムアレイ4では、入射される光のうち約1/2を反射または透過し、残りを透過または反射する第1の手段としてのハーフミラー5と、該ハーフミラー5を透過した光または該ハーフミラー5で反射された光を反射する第2の手段としての全反射ミラー6とにより、入射光の透過及び反射が行われ、該ハーフミラー5を透過した光、該ハーフミラー5で反射された光、該ハーフミラー5を透過した後該全反射ミラー6で反射された光及び該ハーフミラー5で反射された後さらに該全反射ミラー6で反射された光が、光路を1つに揃えた(合成した)合成光として該プリズムアレイ4の1つのプリズム面から出射される。出射光は、第2の集光レンズ7によって集光された後、色分離され、映像表示素子8上に照射される。
7 and 8 are explanatory views of a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a configuration diagram of an illumination optical system for a projection-type image display device as a fourth embodiment, and FIG. 8 is an explanatory diagram of an irradiation area on an image display element by the illumination optical system of FIG. In the fourth embodiment, a condenser lens (first condenser lens) is provided between the rod lens and the prism array. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
In FIG. 7, 401A and 401B are condensing lenses (first condensing lenses) disposed between the rod lenses 3A and 3B and the prism array 4, respectively. The condensing lenses 401A and 401B are arranged so that the exit surfaces S3o (exit surfaces S3Ao and S3Bo) of the rod lenses 3A and 3B are in the vicinity of their focal positions. The light emitted from the light source 1 (light sources 1A and 1B) is reflected by the reflector 2 (reflectors 2A and 2B), is incident on the rod lens 3 (rod lenses 3A and 3B), and the light intensity distribution is made uniform. The light exits from the exit surface S3o (exit surfaces S3Ao, S3Bo) of the lens 3 (rod lenses 3A, 3B). The light emitted from the exit surface S3o (exit surfaces S3Ao, S3Bo) of the rod lens 3 (rod lenses 3A, 3B) is substantially the same as the light ray angle distribution when condensed by the reflector 2 (reflectors 2A, 2B). However, the light emitted from the exit surface S3o (exit surfaces S3Ao, S3Bo) of the rod lens 3 (rod lenses 3A, 3B) is the first condenser lens 401 (first condenser lenses 401A, 401B). ) To be substantially parallel light. The light that has been made substantially parallel light by the first condenser lens 401 (first condenser lenses 401 </ b> A and 401 </ b> B) enters the prism array 4. In the prism array 4, the half mirror 5 as a first means for reflecting or transmitting about half of incident light and transmitting or reflecting the remaining light, and the light transmitted through the half mirror 5 or the half mirror The incident light is transmitted and reflected by the total reflection mirror 6 as the second means for reflecting the light reflected by the light 5, the light transmitted through the half mirror 5, and the light reflected by the half mirror 5. The light that has been transmitted through the half mirror 5 and then reflected by the total reflection mirror 6 and the light that has been reflected by the half mirror 5 and then reflected by the total reflection mirror 6 are aligned in one optical path ( The combined light is emitted from one prism surface of the prism array 4 as combined light. The emitted light is condensed by the second condenser lens 7, is color-separated, and is irradiated onto the video display element 8.

本第4の実施例では、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面S3o(出射面S3Ao、S3Bo)の形状は、第1の集光レンズ401(第1の集光レンズ401A、401B)と第2の集光レンズ7によって映像表示素子8上に写像されている。すなわち、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面S3o(出射面S3Ao、S3Bo)と映像表示素子8上の被照射面とは共役な関係にある。このため、ロッドレンズ3Aの出射面S3Aoの形状とロッドレンズ3Bの出射面S3Boの形状が、それぞれ集光レンズ401A、401Bを介して第2の集光レンズ7によって映像表示素子8上に重畳照射されることになる。   In the fourth embodiment, the shape of the exit surface S3o (exit surfaces S3Ao, S3Bo) of the rod lens 3 (rod lenses 3A, 3B) is the same as the first condenser lens 401 (first condenser lenses 401A, 401B). ) And the second condenser lens 7. That is, the exit surface S3o (exit surfaces S3Ao, S3Bo) of the rod lens 3 (rod lenses 3A, 3B) and the irradiated surface on the image display element 8 are in a conjugate relationship. For this reason, the shape of the exit surface S3Ao of the rod lens 3A and the shape of the exit surface S3Bo of the rod lens 3B are superimposed on the image display element 8 by the second condenser lens 7 via the condenser lenses 401A and 401B, respectively. Will be.

図8において、集光光10Aは、ロッドレンズ3Aの出射面S3Aoから出射した集光光であり、集光光10Bはロッドレンズ3Bの出射面S3Boから出射した集光光である。各ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面S3o(出射面S3Ao、S3Bo)から出射した各集光光が、映像表示素子8上に重畳した状態で結像されるため、光源1Aと光源1Bの明るさが異なりかつハーフミラー5の透過率と反射率が異なる場合であっても、映像表示素子8上において照度ムラを抑えることができる。また、ハーフミラー5は、光の入射角によって透過率や反射率が変化し、これが照度ムラの原因となるおそれがあるが、本第4の実施例によれば、上記のように、第1の集光レンズ401(第1の集光レンズ401A、401B)でプリズムアレイ4への入射光を略平行光とすることができるため、ハーフミラー5の該角度依存性を補って照度ムラを低減することができるし、また、プリズムアレイ4の小型化も可能となる。色ムラの低減も可能である。   In FIG. 8, the condensed light 10A is the condensed light emitted from the emission surface S3Ao of the rod lens 3A, and the condensed light 10B is the collected light emitted from the emission surface S3Bo of the rod lens 3B. Since each condensed light emitted from the emission surface S3o (emission surface S3Ao, S3Bo) of each rod lens 3 (rod lens 3A, 3B) is imaged in a state of being superimposed on the video display element 8, the light source 1A and Even when the brightness of the light source 1B is different and the transmittance and the reflectance of the half mirror 5 are different, the illuminance unevenness on the image display element 8 can be suppressed. The half mirror 5 has a possibility that the transmittance and the reflectance change depending on the incident angle of light, which may cause unevenness in illuminance, but according to the fourth embodiment, as described above, Since the condensing lens 401 (the first condensing lenses 401A and 401B) can make the incident light to the prism array 4 substantially parallel light, the angle dependency of the half mirror 5 is compensated to reduce illuminance unevenness. In addition, the prism array 4 can be miniaturized. Color unevenness can also be reduced.

なお、本第4の実施例において、映像表示素子に照射される光の照射領域の形状は、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面の形状と略相似となるため、光の利用効率を高める上から、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面の形状は、映像表示素子8の平面形状と略相似となるようにしてある。また、第1の集光レンズ401(第1の集光レンズ401A、401B)とロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の空間距離(第1の集光レンズ401(第1の集光レンズ401A、401B)の焦点距離にほぼ等しい)は、映像表示素子8上に集光される集光光のサイズと反比例の関係にあるため、該空間距離及び該第1の集光レンズ401(第1の集光レンズ401A、401B)の曲率は、映像表示素子8のサイズに合わせて設定してある。   In the fourth embodiment, the shape of the irradiation area of the light irradiated to the image display element is substantially similar to the shape of the exit surface of the rod lens 3 (rod lenses 3A and 3B). From the viewpoint of improving efficiency, the shape of the exit surface of the rod lens 3 (rod lenses 3A, 3B) is substantially similar to the planar shape of the video display element 8. Further, the spatial distance between the first condenser lens 401 (first condenser lenses 401A and 401B) and the rod lens 3 (rod lenses 3A and 3B) (first condenser lens 401 (first condenser lens 401A). , 401B) is approximately inversely proportional to the size of the condensed light collected on the image display element 8, and thus the spatial distance and the first condenser lens 401 (first The curvatures of the condenser lenses 401A and 401B) are set in accordance with the size of the video display element 8.

上記第4の実施例構成によっても、第1の実施例の場合と同様、複数の光源1A、1Bのそれぞれから出射された光がプリズムアレイ4で合成される際、ロッドレンズ3A、3Bから出射した光は、ハーフミラー5及び全反射ミラー6を各1回しか通過しないため、それぞれにおける光損失を抑えられる。このため、光の利用効率を高められ、高輝度化を図ることができる。また、上記のように、照度ムラの低減化や、プリズムアレイ4や照明光学系や装置全体などの小型化も可能となる。さらに、色ムラも低減化可能である。
上記第4の実施例構成では、プリズムアレイ4として、ハーフミラー5と全反射ミラー6とを備えた構成のものとしたが、上記第2の実施例(図4)におけるプリズムアレイ4'のように、偏光ビームスプリッタと全反射ミラーとを備えた構成のものであってもよい。偏光ビームスプリッタを用いた場合には、特に、光の入射角に起因した照度ムラの低減化を図り易い。
Also in the configuration of the fourth embodiment, as in the case of the first embodiment, when the light emitted from each of the light sources 1A and 1B is combined by the prism array 4, it is emitted from the rod lenses 3A and 3B. Since the transmitted light passes through the half mirror 5 and the total reflection mirror 6 only once, the light loss in each can be suppressed. For this reason, the utilization efficiency of light can be increased and high luminance can be achieved. Further, as described above, it is possible to reduce illuminance unevenness and downsize the prism array 4, the illumination optical system, and the entire apparatus. Furthermore, color unevenness can be reduced.
In the configuration of the fourth embodiment, the prism array 4 includes the half mirror 5 and the total reflection mirror 6. However, as in the prism array 4 'in the second embodiment (FIG. 4). In addition, a configuration including a polarization beam splitter and a total reflection mirror may be used. When a polarizing beam splitter is used, it is particularly easy to reduce illuminance unevenness due to the incident angle of light.

図9は、本発明の第5の実施例としての投射型映像表示装置用照明光学系の構成図である。本第5の実施例では、プリズムアレイの後段側に、該プリズムアレイ側からの出射光を平行化するレンズアレイを配する。他の構成は、第1の実施例の場合と同様である。
図9において、501は、プリズムアレイ4の出射面と集光レンズ7の間に配され、該プリズムアレイ4から出射された光を平行化するレンズアレイ、501aは、該レンズアレイ501においてプリズムアレイ4の出射面S5に対応したレンズセル、501bは、該レンズアレイ501においてプリズムアレイ4の出射面S6に対応したレンズセルである。レンズアレイ501は、集光レンズ7の光軸700を境にして、その両側に分けて配されている。レンズアレイ501の各レンズセル501a、501bは、プリズムアレイ4の出射面S5、S6がそれぞれ、その焦点位置近傍となるようにされている。プリズムアレイ4の出射面S5を出射した光は、レンズアレイ501のレンズセル501aに入射して平行光とされた後、集光レンズ7に入射し、プリズムアレイ4の出射面S6を出射した光は、レンズセル501bに入射して平行光とされた後、集光レンズ7に入射する。レンズセル501aからの出射光とレンズセル501bからの出射光は、集光レンズで集光された後、色光に分離され、映像表示素子8上に重畳結像される。すなわち、プリズムアレイ4の出射面S5、S6が、図8に示すように、それぞれ映像表示素子8上に重畳結像される。他の部分については、第1の実施例の場合と同様である。プリズムアレイ4の出射面S5、S6が、映像表示素子8上に重畳結像されるため、光源1Aと光源1Bの明るさが異なりかつ第1の手段としてのハーフミラー5の透過率と反射率が異なる場合であっても、映像表示素子上における照度ムラを抑えることが可能となる。
FIG. 9 is a block diagram of an illumination optical system for a projection display apparatus as a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, a lens array for collimating outgoing light from the prism array side is disposed on the rear stage side of the prism array. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
In FIG. 9, reference numeral 501 denotes a lens array that is arranged between the exit surface of the prism array 4 and the condenser lens 7, and collimates the light emitted from the prism array 4, and 501 a is a prism array in the lens array 501. A lens cell 501 b corresponding to the emission surface S 5 of 4 is a lens cell corresponding to the emission surface S 6 of the prism array 4 in the lens array 501. The lens array 501 is divided and arranged on both sides with the optical axis 700 of the condenser lens 7 as a boundary. The lens cells 501a and 501b of the lens array 501 are configured such that the exit surfaces S5 and S6 of the prism array 4 are in the vicinity of their focal positions. The light emitted from the exit surface S5 of the prism array 4 is incident on the lens cell 501a of the lens array 501 and converted into parallel light, and then enters the condenser lens 7 and exits from the exit surface S6 of the prism array 4. Enters the lens cell 501 b to be parallel light, and then enters the condenser lens 7. The light emitted from the lens cell 501a and the light emitted from the lens cell 501b are collected by a condenser lens, separated into color light, and superimposed on the image display element 8. That is, the exit surfaces S5 and S6 of the prism array 4 are superimposed on the image display element 8 as shown in FIG. Other parts are the same as those in the first embodiment. Since the emission surfaces S5 and S6 of the prism array 4 are superimposed on the image display element 8, the brightness of the light source 1A and the light source 1B is different, and the transmittance and reflectance of the half mirror 5 as the first means. Even if they are different, it is possible to suppress the illuminance unevenness on the image display element.

なお、本第5の実施例においても、映像表示素子に照射される光の照射領域の形状は、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面の形状と略相似となるため、光の利用効率を高める上から、ロッドレンズ3(ロッドレンズ3A、3B)の出射面の形状は、映像表示素子8の平面形状と略相似となるようにしてある。また、レンズアレイ501とプリズムアレイ4の空間距離(レンズアレイ501の焦点距離にほぼ等しい)は、映像表示素子上に集光される集光光のサイズと反比例の関係にあるため、該空間距離及びレンズアレイ501(レンズセル501a、501b)の曲率は、映像表示素子のサイズに合わせて設定してある。   In the fifth embodiment as well, the shape of the light irradiation area irradiated to the image display element is substantially similar to the shape of the exit surface of the rod lens 3 (rod lenses 3A and 3B). From the viewpoint of increasing the utilization efficiency, the shape of the exit surface of the rod lens 3 (rod lenses 3A, 3B) is made to be substantially similar to the planar shape of the video display element 8. Further, since the spatial distance between the lens array 501 and the prism array 4 (substantially equal to the focal length of the lens array 501) is inversely proportional to the size of the condensed light focused on the video display element, the spatial distance The curvature of the lens array 501 (lens cells 501a and 501b) is set in accordance with the size of the video display element.

上記第5の実施例の構成によっても、上記第1の実施例の場合と同様、複数の光源1A、1Bのそれぞれから出射された光がプリズムアレイ4で合成される際、ロッドレンズ3A、3Bから出射した光は、ハーフミラー5及び全反射ミラー6を各1回しか通過しないため、それぞれにおける光損失を抑えられる。このため、光の利用効率を高められ、高輝度化を図ることができる。また、照度ムラや色ムラの低減化や、プリズムアレイ4や照明光学系や装置全体などの小型化も可能となる。
上記第5の実施例の構成においても、プリズムアレイ4を、入射される光のうち約1/2を反射または透過し、残りを透過または反射する第1の手段としてのハーフミラー5と、該ハーフミラー5を透過した光または該ハーフミラー5で反射された光を反射する第2の手段としての全反射ミラー6とを備えて成る構成のものとしたが、上記第2の実施例(図4)におけるプリズムアレイ4'のように、第1の手段として偏光ビームスプリッタを、第2の手段として全反射ミラーを備える構成のものとしてもよい。第2の手段として偏光ビームスプリッタを用いた場合には、特に、光の入射角に起因した照度ムラの低減化を図り易い。
Also in the configuration of the fifth embodiment, as in the case of the first embodiment, when the light emitted from each of the plurality of light sources 1A and 1B is combined by the prism array 4, the rod lenses 3A and 3B. Since the light emitted from each passes through the half mirror 5 and the total reflection mirror 6 only once, the light loss in each can be suppressed. For this reason, the utilization efficiency of light can be increased and high luminance can be achieved. In addition, it is possible to reduce illuminance unevenness and color unevenness and to downsize the prism array 4, the illumination optical system, and the entire apparatus.
Also in the configuration of the fifth embodiment, the prism array 4 reflects or transmits about 1/2 of the incident light, and the half mirror 5 as a first means for transmitting or reflecting the rest, Although it is configured to include the total reflection mirror 6 as the second means for reflecting the light transmitted through the half mirror 5 or the light reflected by the half mirror 5, the second embodiment (FIG. As in the prism array 4 ′ in 4), a configuration may be adopted in which a polarization beam splitter is provided as the first means, and a total reflection mirror is provided as the second means. When a polarizing beam splitter is used as the second means, it is particularly easy to reduce illuminance unevenness due to the incident angle of light.

図10は、図9の照明光学系を用いた投射型映像表示装置の構成例図である。
図10において、801は、図9の構成の照明光学系、701は、照明光学系801からの集束光を平行光にするコンデンサレンズ、702はTIRプリズム(Total Internal Reflection Prism)、703は映像表示素子、704は投射レンズユニット、802は、光源に電源を供給する整流電源回路、804は映像表示素子703を駆動する駆動回路である。TIRプリズムは、2つの3角柱状のプリズムであり、2つの3角柱状プリズムの間に、狭い空隙が設けられているものであってもよいし、プリズムに対し屈折率が十分小さい接着剤で該2つの3角柱状プリズムが接着されているものなどであってもよい。照明光学系801内の複数の光源1(光源1A、1B)には、整流電源回路802が接続され、該整流電源回路802より電圧を印加されることによって光源1(光源1A、1B)が発光し、該発光光が出射される。なお、光源1(光源1A、1B)は、光源近傍に配置された冷却装置(図示なし)によって冷却されるようになっている。
FIG. 10 is a configuration example diagram of a projection type image display apparatus using the illumination optical system of FIG.
In FIG. 10, reference numeral 801 denotes an illumination optical system configured as shown in FIG. 9, 701 denotes a condenser lens that collimates the focused light from the illumination optical system 801, 702 denotes a TIR prism (Total Internal Reflection Prism), and 703 denotes an image display. An element, 704 is a projection lens unit, 802 is a rectifying power supply circuit that supplies power to the light source, and 804 is a drive circuit that drives the video display element 703. The TIR prism is two prismatic prisms, and a narrow gap may be provided between the two triangular prisms, or an adhesive having a sufficiently low refractive index with respect to the prism. The two triangular prisms may be bonded to each other. A rectified power supply circuit 802 is connected to a plurality of light sources 1 (light sources 1A and 1B) in the illumination optical system 801. When a voltage is applied from the rectified power supply circuit 802, the light source 1 (light sources 1A and 1B) emits light. Then, the emitted light is emitted. The light source 1 (light sources 1A and 1B) is cooled by a cooling device (not shown) arranged in the vicinity of the light source.

照明光学系801では、複数の光源1(光源1A、1B)から出射した光は、図9で説明したように、プリズムアレイ4によって合成される。プリズムアレイ4からの出射光は、レンズアレイ501で平行光化された後、集光レンズ7によって集光される。集光レンズ7から出射された光は、コンデンサレンズ701によって略平行光とされた後、TIRプリズム702に入射する。TIRプリズム702に入射した光の方向と、TIRプリズム702の反射面との間の成す角が全反射角に対して大きな場合は、入射光は該TIRプリズム702の反射面で反射し、該成す角が小さい場合には、入射光は該反射面を透過する。本構成例では、コンデンサレンズ701から出射した光とTIRプリズム702の反射面の成す角は、全反射角よりも大きな角度とされているため、光は該反射面で反射される。
例えばマイクロミラーアレイなどで構成された映像表示素子703では、駆動回路804からの映像信号に応じて、照射された光に対して角度変調を行って光学像を形成し、該光学像光を、TIRプリズム702に向けて反射する。このとき、映像表示素子703で反射された光とTIRプリズム702の反射面とが成す角は、全反射角よりも小さくなっているため、該光学像光は、該TIRプリズム702の反射面を透過して投射レンズユニット704に入射し、該投射レンズユニット704によりスクリーン(図示なし)に拡大投射され、映像表示する。
図10の構成において、照明光学系801、コンデンサレンズ701、TIRプリズム702、映像表示素子703及び投射レンズユニット704は光学エンジンを構成する。該光学エンジン、整流電源回路802及び駆動回路804を含めて投射型映像表示装置が構成される。
In the illumination optical system 801, light emitted from the plurality of light sources 1 (light sources 1A and 1B) is combined by the prism array 4 as described with reference to FIG. The light emitted from the prism array 4 is collimated by the lens array 501 and then condensed by the condenser lens 7. The light emitted from the condenser lens 7 is converted into substantially parallel light by the condenser lens 701 and then enters the TIR prism 702. When the angle formed between the direction of the light incident on the TIR prism 702 and the reflection surface of the TIR prism 702 is larger than the total reflection angle, the incident light is reflected by the reflection surface of the TIR prism 702 and formed. When the angle is small, incident light passes through the reflecting surface. In this configuration example, the angle formed by the light emitted from the condenser lens 701 and the reflection surface of the TIR prism 702 is larger than the total reflection angle, so that the light is reflected by the reflection surface.
For example, in the video display element 703 configured by a micromirror array or the like, an optical image is formed by performing angle modulation on the irradiated light in accordance with the video signal from the drive circuit 804, and the optical image light is Reflected toward the TIR prism 702. At this time, since the angle formed by the light reflected by the image display element 703 and the reflection surface of the TIR prism 702 is smaller than the total reflection angle, the optical image light passes through the reflection surface of the TIR prism 702. The light is transmitted and incident on the projection lens unit 704. The projection lens unit 704 enlarges and projects it onto a screen (not shown) to display an image.
In the configuration of FIG. 10, the illumination optical system 801, the condenser lens 701, the TIR prism 702, the image display element 703, and the projection lens unit 704 constitute an optical engine. A projection type image display apparatus is configured including the optical engine, the rectifying power supply circuit 802 and the drive circuit 804.

上記投射型映像表示装置によれば、光の利用効率が高く、照度ムラが少ない照明光学系を用いているため、省電力下で、明るい高画質の映像表示を行うことができる。
なお、図10の投射型映像表示装置では、照明光学系として図9の構成のものを用い、色合成手段としてTIRプリズム702を用いる構成としたが、本発明ではこれに限定されず、照明光学系として、図1に示した構成のものや、図4に示した構成のものや、図5に示した構成のものや、図7に示した構成のものや、図5に示した構成のうちハーフミラーに替えて偏光ビームスプリッタとしたものや、図7に示した構成のうちハーフミラーに替えて偏光ビームスプリッタとしたものや、図9に示した構成のうちハーフミラーに替えて偏光ビームスプリッタとしたものなどを用いてもよいし、また、色合成手段としては、例えば、クロスダイクロイックプリズムなどを用いてもよい。
According to the projection-type image display device, since the illumination optical system with high light use efficiency and little illuminance unevenness is used, it is possible to display a bright high-quality image display while saving power.
In the projection type image display device of FIG. 10, the illumination optical system having the configuration of FIG. 9 is used and the TIR prism 702 is used as the color synthesizing means. However, the present invention is not limited to this, and illumination optics is used. As the system, the configuration shown in FIG. 1, the configuration shown in FIG. 4, the configuration shown in FIG. 5, the configuration shown in FIG. 7, and the configuration shown in FIG. Of these, a polarizing beam splitter is used instead of the half mirror, a polarizing beam splitter is used instead of the half mirror in the configuration shown in FIG. 7, and a polarizing beam is used instead of the half mirror in the configuration shown in FIG. For example, a cross dichroic prism may be used as the color synthesizing means.

第1の実施例の投射型映像表示装置用照明光学系の構成図である。It is a block diagram of the illumination optical system for projection type video display apparatuses of a 1st Example. 図1の照明光学系による映像表示素子上の照射領域の説明図である。It is explanatory drawing of the irradiation area | region on the image display element by the illumination optical system of FIG. 図1の照明光学系におけるハーフミラーの光学特性例図である。It is an optical characteristic example figure of the half mirror in the illumination optical system of FIG. 第2の実施例の照明光学系の構成図である。It is a block diagram of the illumination optical system of a 2nd Example. 第3の実施例の照明光学系の構成図である。It is a block diagram of the illumination optical system of a 3rd Example. 図5の照明光学系に用いるロッドレンズの構成図である。It is a block diagram of the rod lens used for the illumination optical system of FIG. 第4の実施例の照明光学系の構成図である。It is a block diagram of the illumination optical system of a 4th Example. 図7の照明光学系による映像表示素子上の照射領域の説明図である。It is explanatory drawing of the irradiation area | region on the image display element by the illumination optical system of FIG. 第5の実施例の照明光学系の構成図である。It is a block diagram of the illumination optical system of a 5th Example. 投射型映像表示装置の構成例図である。It is a structural example figure of a projection type video display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B…光源、
2、2A、2B…リフレクタ、
3、3A、3B、301A、301B…ロッドレンズ、
4、4'…プリズムアレイ、
5…ハーフミラー、
5'…偏光ビームスプリッタ、
6、302…全反射ミラー、
7、401A、401B…集光レンズ、
8、703…映像表示素子、
40…プリズム材、
302a…全反射ミラー部、
302b…開口部、
303…1/4波長位相差板、
304…反射型偏光板、
501…レンズアレイ、
701…コンデンサレンズ、
702…TIRプリズム、
704…投射レンズユニット、
801…照明光学系、
802…整流電源回路、
804…駆動回路。
1, 1A, 1B ... light source,
2, 2A, 2B ... reflectors,
3, 3A, 3B, 301A, 301B ... rod lens,
4, 4 '... Prism array,
5 ... Half mirror,
5 '... Polarizing beam splitter,
6, 302 ... Total reflection mirror,
7, 401A, 401B ... Condensing lens,
8, 703 ... video display element,
40 ... Prism material,
302a ... Total reflection mirror part,
302b ... opening,
303 ... 1/4 wavelength phase difference plate,
304: reflective polarizing plate,
501 ... Lens array,
701: condenser lens,
702 ... TIR prism,
704 ... Projection lens unit,
801: Illumination optical system,
802 ... a rectifying power supply circuit,
804 ... Drive circuit.

Claims (10)

光源側からの光を映像表示素子に照射して映像信号に応じた光学像を形成し、拡大投射して映像表示する投射型映像表示装置の照明光学系であって、
複数の光源を有して成る光源ユニットと、
上記光源ユニットの上記複数の光源のそれぞれに対応して配され、それぞれが該光源側からの入射光を均一化して出射する複数のロッドレンズと、
上記複数のロッドレンズ側から入射される光のうち、約1/2の光または所定の偏光成分の光を反射し、残りの光または他の所定の偏光成分の光を透過する第1の手段と、該第1の手段を透過した光または該第1の手段で反射された光を反射する第2の手段と、該両手段に接するプリズム材とが一体状に形成され、該第1の手段からの透過光、反射光及び該第2の手段からの反射光を1つのプリズム面から出射するプリズムアレイと、
上記プリズムアレイ側からの出射光を集光する集光レンズと、
を備え、上記複数の各光源からの出射光を、上記対応するそれぞれのロッドレンズを通した後上記プリズムアレイで1つの光路上に合成し、該合成光を上記集光レンズで集光して、上記映像表示素子側に出射する構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置の照明光学系。
An illumination optical system of a projection type video display device that irradiates a video display element with light from a light source side to form an optical image according to a video signal, and displays an image by expanding and projecting,
A light source unit comprising a plurality of light sources;
A plurality of rod lenses arranged corresponding to each of the plurality of light sources of the light source unit, each of which uniformizes and emits incident light from the light source side;
Of the light incident from the plurality of rod lens sides, the first means reflects about 1/2 light or light of a predetermined polarization component and transmits the remaining light or light of another predetermined polarization component And a second means for reflecting the light transmitted through the first means or the light reflected by the first means, and a prism material in contact with the two means are integrally formed, and the first means A prism array for emitting transmitted light, reflected light from the means, and reflected light from the second means from one prism surface;
A condensing lens that condenses the emitted light from the prism array side;
The emitted light from each of the plurality of light sources passes through the corresponding rod lenses, and then is synthesized on one optical path by the prism array, and the synthesized light is condensed by the condenser lens. An illumination optical system for a projection-type image display apparatus, wherein the image-display element side emits light.
光源側からの光を映像表示素子に照射して映像信号に応じた光学像を形成し、拡大投射して映像表示する投射型映像表示装置の照明光学系であって、
複数の光源を有して成る光源ユニットと、
上記光源ユニットの上記複数の光源のそれぞれに対応して配され、それぞれが該光源側からの入射光を均一化して出射する複数のロッドレンズと、
上記複数のロッドレンズ側から入射される光のうち、約1/2の光または所定の偏光成分の光を反射し、残りの光または他の所定の偏光成分の光を透過する第1の手段と、該第1の手段を透過した光または該第1の手段で反射された光を反射する第2の手段と、該両手段に接するプリズム材とが一体状に形成され、該第1の手段からの透過光、反射光及び該第2の手段からの反射光を1つのプリズム面から出射するプリズムアレイと、
上記複数のロッドレンズのそれぞれと上記プリズムアレイとの間に配され、該複数のロッドレンズそれぞれの出射光を集光して該プリズムアレイに入射させる第1の集光レンズと、
上記プリズムアレイ側からの出射光を集光する第2の集光レンズと、
を備え、上記複数の各光源からの出射光を、上記対応するそれぞれのロッドレンズを通した後上記第1の集光レンズで集光し、上記プリズムアレイで1つの光路上に合成し、該合成光を上記第2の集光レンズで集光して上記映像表示素子側に出射する構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置の照明光学系。
An illumination optical system of a projection type video display device that irradiates a video display element with light from a light source side to form an optical image according to a video signal, and displays an image by expanding and projecting,
A light source unit comprising a plurality of light sources;
A plurality of rod lenses arranged corresponding to each of the plurality of light sources of the light source unit, each of which uniformizes and emits incident light from the light source side;
Of the light incident from the plurality of rod lens sides, the first means reflects about 1/2 light or light of a predetermined polarization component and transmits the remaining light or light of another predetermined polarization component And a second means for reflecting the light transmitted through the first means or the light reflected by the first means, and a prism material in contact with the two means are integrally formed, and the first means A prism array for emitting transmitted light, reflected light from the means, and reflected light from the second means from one prism surface;
A first condensing lens that is disposed between each of the plurality of rod lenses and the prism array, and condenses the emitted light of each of the plurality of rod lenses and enters the prism array;
A second condensing lens that condenses the light emitted from the prism array side;
The emitted light from each of the plurality of light sources passes through the corresponding rod lens, and then is collected by the first condenser lens, and is synthesized on one optical path by the prism array, An illumination optical system for a projection-type image display apparatus, wherein the combined light is condensed by the second condenser lens and emitted to the image display element side.
光源側からの光を映像表示素子に照射して映像信号に応じた光学像を形成し、拡大投射して映像表示する投射型映像表示装置の照明光学系であって、
複数の光源を有して成る光源ユニットと、
上記光源ユニットの上記複数の光源のそれぞれに対応して配され、それぞれが該光源側からの入射光を均一化して出射する複数のロッドレンズと、
上記複数のロッドレンズ側から入射される光のうち、約1/2の光または所定の偏光成分の光を反射し、残りの光または他の所定の偏光成分の光を透過する第1の手段と、該第1の手段を透過した光または該第1の手段で反射された光を反射する第2の手段と、該両手段に接するプリズム材とが一体状に形成され、該第1の手段からの透過光、反射光及び該第2の手段からの反射光を1つのプリズム面から出射するプリズムアレイと、
複数のレンズの集合体から成り、上記プリズムアレイ側からの出射光を平行化するレンズアレイと、
を備え、上記複数の各光源からの出射光を、上記対応するそれぞれのロッドレンズを通した後、上記プリズムアレイで1つの光路上に合成し、該合成光を上記レンズアレイで平行化して、上記映像表示素子側に出射する構成としたことを特徴とする投射型映像表示装置の照明光学系。
An illumination optical system of a projection type video display device that irradiates a video display element with light from a light source side to form an optical image according to a video signal, and displays an image by expanding and projecting,
A light source unit comprising a plurality of light sources;
A plurality of rod lenses arranged corresponding to each of the plurality of light sources of the light source unit, each of which uniformizes and emits incident light from the light source side;
Of the light incident from the plurality of rod lens sides, the first means reflects about 1/2 light or light of a predetermined polarization component and transmits the remaining light or light of another predetermined polarization component And a second means for reflecting the light transmitted through the first means or the light reflected by the first means, and a prism material in contact with the two means are integrally formed, and the first means A prism array for emitting transmitted light, reflected light from the means, and reflected light from the second means from one prism surface;
A lens array consisting of an assembly of a plurality of lenses, which collimates the light emitted from the prism array side;
The emitted light from each of the plurality of light sources passes through the corresponding rod lenses, and is synthesized on one optical path by the prism array, and the synthesized light is collimated by the lens array, An illumination optical system for a projection-type image display apparatus, characterized in that the light is emitted toward the image display element side.
上記プリズムアレイは、上記第1の手段がハーフミラー、上記第2の手段が全反射ミラーである請求項1、2または3に記載の投射型映像表示装置の照明光学系。   4. The illumination optical system for a projection display apparatus according to claim 1, wherein said prism array is a half mirror for said first means and a total reflection mirror for said second means. 上記プリズムアレイは、上記第1の手段が偏光ビームスプリッタ、上記第2の手段が全反射ミラーである請求項1、2または3に記載の投射型映像表示装置の照明光学系。   4. The illumination optical system for a projection display apparatus according to claim 1, wherein said prism array is a polarizing beam splitter, and said second means is a total reflection mirror. 上記複数のロッドレンズは、それぞれが、光が入射する端部側に、円形の開口部を有する全反射ミラーと1/4波長位相差板を備え、光が出射する端部側に、反射型の偏光板を備えた構成である請求項1、2または3に記載の投射型映像表示装置の照明光学系。   Each of the plurality of rod lenses includes a total reflection mirror having a circular opening and a ¼ wavelength phase difference plate on an end side where light enters, and a reflection type on an end side where light exits. The illumination optical system of the projection type video display apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the polarizing plate is provided with a polarizing plate. 上記プリズムアレイは、上記第1の手段と上記第2の手段が互いに略平行に配された構成である請求項1、2または3に記載の投射型映像表示装置の照明光学系。   4. The illumination optical system of a projection display apparatus according to claim 1, wherein the prism array has a configuration in which the first means and the second means are arranged substantially parallel to each other. 上記複数のロッドレンズは、上記プリズムアレイに対し、第1のロッドレンズ側からの光は第1の手段の一方の平面側から入射し、第2のロッドレンズ側からの光は該第1の手段の他方の平面側から入射する構成である請求項1、2または3に記載の投射型映像表示装置の照明光学系。   In the plurality of rod lenses, the light from the first rod lens side is incident on the prism array from one plane side of the first means, and the light from the second rod lens side is the first lens. 4. An illumination optical system for a projection display apparatus according to claim 1, 2, or 3, wherein the light is incident from the other plane side of the means. 請求項1から8のいずれかに記載の照明光学系と、該照明光学系から出射された光が照射された光を赤、緑、青の各色光に分離する色分離手段と、該分離された色光が照射され映像信号に応じて該色光を変調し光学像を形成する映像表示素子と、該光学像光を拡大投射する投射手段とを備えた構成を特徴とする投射型映像表示装置の光学エンジン。   The illumination optical system according to any one of claims 1 to 8, color separation means for separating light irradiated with light emitted from the illumination optical system into red, green, and blue color lights, and the separation A projection-type image display apparatus comprising: an image display element that irradiates colored light and modulates the color light according to an image signal to form an optical image; and a projection unit that enlarges and projects the optical image light. Optical engine. 請求項1から8のいずれかに記載の照明光学系と、該照明光学系から出射された光が照射された光を赤、緑、青の各色光に分離する色分離手段と、該分離された色光が照射され映像信号に応じて該色光を変調し光学像を形成する映像表示素子と、該光学像光を拡大投射する投射手段と、上記照明光学系の複数の光源を駆動する電源回路と、上記映像表示素子を映像信号に基づき駆動する駆動回路とを備えた構成を特徴とする投射型映像表示装置。   The illumination optical system according to any one of claims 1 to 8, color separation means for separating light irradiated with light emitted from the illumination optical system into red, green, and blue color lights, and the separation Image display element that irradiates the color light and modulates the color light according to the video signal to form an optical image, projection means for enlarging and projecting the optical image light, and a power supply circuit for driving a plurality of light sources of the illumination optical system And a drive circuit for driving the video display element based on a video signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011209697A (en) * 2010-03-12 2011-10-20 Panasonic Corp Illumination optical device and projection type display device using the same
JP2012137679A (en) * 2010-12-27 2012-07-19 Sanyo Electric Co Ltd Projection type display device
KR101822259B1 (en) * 2016-03-09 2018-01-26 현대자동차주식회사 Lighting apparatus for vehicle

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