JP2002131687A - Picture display device and projection picture display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、赤、青、緑よりな
る三原色の照明光を高速に切り替えて供給する照明光学
系と、これに同期させて三原色の各色原画像を順次表示
する空間光変調素子とを組み合わせてなる画像表示装
置、及びこの画像表示装置から出射する光を投写レンズ
に導き、空間光変調素子の表示画像を拡大投影する投写
型画像表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system for supplying illumination light of three primary colors of red, blue and green at a high speed and supplying the same, and spatial light for sequentially displaying respective primary color images of three primary colors in synchronization with the illumination optical system. The present invention relates to an image display device that is combined with a modulation element, and a projection image display device that guides light emitted from the image display device to a projection lens and enlarges and projects a display image of a spatial light modulation element.
【0002】[0002]
【従来の技術】AV機器やプレゼンテーション用あるい
はワークステーション用の画像表示装置や大画面プロジ
ェクタ(投写型画像表示装置)に用いられる空間光変調
素子(SLM)には、受光型表示素子である液晶パネル
や反射型表示素子であるDMD素子(デジタルマイクロ
ミラー素子)がよく用いられる。2. Description of the Related Art A spatial light modulator (SLM) used in an image display device for AV equipment, a presentation or a work station, or a large screen projector (projection type image display device) includes a liquid crystal panel which is a light receiving type display device. And a DMD element (digital micromirror element) which is a reflective display element is often used.
【0003】ところで画像表示装置などに用いられる液
晶パネルは、それ自体は白黒画像を表示するのである
が、外部から供給される映像信号に応じたカラー画像を
構成する為に、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色原
画像を高速に時系列的に切替えて表示するように構成さ
れている。その為に、応答速度の速い液晶材料、例えば
強誘電性液晶が用いられる。この強誘電性液晶は、一般
には白黒の2値表示用途として知られるが、白表示のO
n期間を制御することで、いわゆるパルス幅(時間軸)
変調を用いた階調表示を行えるのでR、G、Bの三原色
の各色原画像を形成することが可能となり、ひいてはフ
ルカラーの表示を実現できるように構成されている。ま
た画像表示装置などに用いられるDMD素子は微小なミ
ラー構造を2次元状に配列し、入射する光の反射される
方向をOn/Off制御し、空間的に光を変調して光学
像を形成するように構成されている。A liquid crystal panel used for an image display device or the like itself displays a black and white image. However, in order to form a color image according to an externally supplied video signal, R (red), The color original images of G (green) and B (blue) are switched and displayed in time series at high speed. For this purpose, a liquid crystal material having a high response speed, for example, a ferroelectric liquid crystal is used. This ferroelectric liquid crystal is generally known as a black and white binary display application, but a white display O
By controlling the n period, the so-called pulse width (time axis)
Since gradation display using modulation can be performed, it is possible to form primary color images of the three primary colors of R, G, and B, thereby achieving full-color display. A DMD element used for an image display device or the like has a two-dimensional array of minute mirror structures, and controls on / off control of a direction in which incident light is reflected, spatially modulating light to form an optical image. It is configured to be.
【0004】これら液晶パネルやDMD素子を用いた画
像表示装置や投写型画像表示装置においてカラー画像を
構成する方法としては、赤、青、緑よりなる三原色の各
色原画像に対応させて3枚の表示素子を用いる方式や、
1枚の表示素子上にモザイク状のカラーフィルタを形成
してRGBのトリオ画素を用いる方式、また上述したよ
うに白黒表示の空間光変調素子を1枚用いてR(赤)、
G(緑)、B(青)の各色原画像を時系列表示し、各色
原画像に同期させて照明光の色を切り替える方式であ
る、一般に色順次表示方式と呼ばれる方法がある。As a method of forming a color image in an image display device or a projection type image display device using these liquid crystal panels or DMD elements, three images corresponding to each of the three primary colors of red, blue and green are used. A method using a display element,
A method in which a mosaic color filter is formed on one display element to use RGB trio pixels, and as described above, R (red) using one black-and-white display spatial light modulator,
There is a method generally called a color-sequential display method, which is a method of displaying each color original image of G (green) and B (blue) in time series and switching the color of illumination light in synchronization with each color original image.
【0005】以下、この色順次表示方式による空間光変
調素子を用いた画像表示装置について説明する。図15
は色順次表示方式による空間光変調素子を採用した従来
の画像表示装置の概略図である。ランプ(ここでは図示
せず。)は発光体101を形成し、発光体101は白色
光を放射する光源となる。凹面鏡102は発光体101
の放射する白色光を集光し、回転型色フィルタ103上
に照明スポット104を形成する。このため、凹面鏡1
02の反射面を楕円面形状とし、第1焦点に発光体10
1を配置して、第2焦点に相当する集光位置に、回転型
色フィルタ103が配置されている。尚、ここでは特に
図示はしないが、放物面鏡を用いて平行に進行する光束
を形成し、集光レンズを追加して光束を焦平面に収斂さ
せて、照明スポット104を形成してもよい。そして照
明スポット104から出射する色順次照明光は、集光レ
ンズ108により平行光となり、透過型の液晶パネル1
09を照明し、その結果、観察者には、カラーの表示画
像が呈示される。[0005] An image display device using a spatial light modulation element of the color sequential display system will be described below. FIG.
FIG. 1 is a schematic view of a conventional image display device employing a spatial light modulation element based on a color sequential display method. A lamp (not shown here) forms a light emitting body 101, and the light emitting body 101 is a light source that emits white light. The concave mirror 102 is the luminous body 101
Is collected to form an illumination spot 104 on the rotary color filter 103. Therefore, the concave mirror 1
02 has an ellipsoidal reflection surface, and the light-emitting body 10
1, the rotary color filter 103 is disposed at a light-converging position corresponding to the second focal point. Although not shown here, it is also possible to form a light beam that travels in parallel using a parabolic mirror, add a condenser lens, and converge the light beam to a focal plane to form an illumination spot 104. Good. Then, the color-sequential illumination light emitted from the illumination spot 104 is converted into parallel light by the condenser lens 108, and the transmissive liquid crystal panel 1
09 is illuminated, and as a result, a color display image is presented to the observer.
【0006】このように、白色光を放射する光源を利用
する画像表示装置では、白色光を高速のRGB色順次照
明光に切り替える為に、上述のような回転型色フィルタ
が利用される。この回転型色フィルタとは、モータで駆
動されて高速に回転する円周上に、赤透過、緑透過、青
透過の色フィルタセグメントを適当に配列したもので、
回転するこれらの色フィルタを照明光が通過する結果、
高速にR→G→Bと切り替わる色順次照明光を形成する
ものである。As described above, in an image display device using a light source that emits white light, the above-described rotary color filter is used to switch white light to high-speed RGB color sequential illumination light. This rotary color filter is a color filter segment of red transmission, green transmission, and blue transmission appropriately arranged on a circumference that is driven by a motor and rotates at high speed.
As a result of the illumination light passing through these rotating color filters,
This is to form color sequential illumination light that switches from R → G → B at high speed.
【0007】この回転型色フィルタを図面を参照しつつ
さらに説明する。図16は回転型色フィルタ103の構
成の一例と、その上に形成された照明スポット104を
示す。回転型色フィルタ103は、R、G、Bの三原色
の色フィルタを正円状に組み合わせたもので、具体的に
は、モータ105に直結された回転支持体(ハブ)10
6に、赤色透過フィルタ107R、緑色透過フィルタ1
07G、青色透過フィルタ107B、が固着されてい
る。そして外部からの制御信号に応じて、ハブ106に
結合された赤色透過フィルタ107R、緑色透過フィル
タ107G、青色透過フィルタ107B、を高速に回転
させる。そしてこれらの色フィルタが接合された円周上
に照明スポット17が形成され、色フィルタ29R、2
9G、29Bが、液晶パネル22の表示する各色原画像
に合わせて、高速に回転し、表示画像に同期させて、適
切な色の照明光を形成する。このようにして、各色フィ
ルタは照明スポット104を通過する白色光について特
定の波長帯域の光を取り除き、結果として高速に切り替
わる色順次照明光を形成する。またこの色フィルタとし
て、多層膜を蒸着工法やスパッタ工法でガラス基板上に
形成したダイクロイックフィルタが用いられることが多
いが、このダイクロイックフィルタは、多層膜に入射す
る光線の入射角に依存して、透過させる光の波長帯域特
性(カットオフ波長)が変化する、という特徴を有して
いる。This rotary color filter will be further described with reference to the drawings. FIG. 16 shows an example of the configuration of the rotary color filter 103 and an illumination spot 104 formed thereon. The rotary color filter 103 is a combination of three primary color filters of R, G, and B in a perfect circular shape. Specifically, the rotary support (hub) 10 directly connected to the motor 105.
6, a red transmission filter 107R and a green transmission filter 1
07G and the blue transmission filter 107B are fixed. Then, in response to an external control signal, the red transmission filter 107R, the green transmission filter 107G, and the blue transmission filter 107B coupled to the hub 106 are rotated at high speed. An illumination spot 17 is formed on the circumference where these color filters are joined, and the color filters 29R, 29R,
9G and 29B rotate at high speed in accordance with each color original image displayed on the liquid crystal panel 22, and form illumination light of an appropriate color in synchronization with the display image. In this manner, each color filter removes light of a specific wavelength band from white light passing through the illumination spot 104, and as a result, forms color-sequential illumination light that switches at high speed. In addition, as this color filter, a dichroic filter in which a multilayer film is formed on a glass substrate by a vapor deposition method or a sputtering method is often used, but this dichroic filter depends on an incident angle of a light beam incident on the multilayer film, It has the characteristic that the wavelength band characteristic (cutoff wavelength) of light to be transmitted changes.
【0008】ところで回転型色フィルタ103におい
て、異なる色のフィルタが隣接するフィルタ接合部を照
明スポット104が通過する場合、何も処理をしなけれ
ば、一定の期間、所望の原色光ではなく2色が混じった
照明光が形成されてしまい、正しい色の画像が呈示され
なくなる。このことを防ぐ為に、色が切り替わる間の時
間は空間光変調素子(液晶パネル)を黒表示とし、その
間は色原画像を表示しないように休止期間を設ける必要
がある。この休止期間に色フィルタに入射する照明光は
有効に利用されず、呈示画像の明るさに寄与しない。ま
た空間光変調素子では一般に、色の切り替わりに必要な
期間は、色原画像の更新に必要なデータ転送期間よりも
かなり長い。In the rotary color filter 103, when the illumination spot 104 passes a filter junction of a different color and passes through an adjacent filter junction, if no processing is performed, two colors instead of the desired primary color light are maintained for a certain period of time. Is formed, and an image of a correct color cannot be presented. In order to prevent this, it is necessary to set the spatial light modulator (liquid crystal panel) to black display during the time when the color is switched, and to provide a pause during that time so that the color original image is not displayed. The illumination light incident on the color filter during this pause period is not used effectively and does not contribute to the brightness of the presented image. In general, in the spatial light modulator, a period required for color switching is considerably longer than a data transfer period required for updating a color original image.
【0009】このように、空間光変調素子における、色
の切り替わり期間を除いた有効な画像の表示期間の、全
周期期間に対する割合を空間光変調素子の時間開口率と
呼び、空間光変調素子の光利用効率を示す目安の1つと
なっている。通常この時間開口率は80〜90%程度で
ある。この時間開口率が向上するほど、明るい画像を得
られる画像表示装置とすることが出来る。As described above, the ratio of the effective image display period excluding the color switching period to the entire cycle period in the spatial light modulator is called the time aperture ratio of the spatial light modulator, It is one of the indicators of light use efficiency. Usually, this time aperture ratio is about 80 to 90%. As the time aperture ratio improves, an image display device that can obtain a brighter image can be obtained.
【0010】この空間光変調素子の時間開口率につい
て、上記回転型色フィルタと液晶パネルを組み合わせた
場合について、さらに説明する。液晶パネル22は、一
般にNTSC方式などのTV画像を表示する目的に用い
られるので、例えばNTSC方式などのTV画像用に液
晶パネル22を用いるのであれば、1秒間に60フレー
ムのカラー画像を形成すればよい。従って、1/60秒
をRGBの三原色で三分割し、即ち1/180秒毎に、
R→G→B→Rのように順次三原色の各色原画像を表示
するように液晶パネル22を構成する。ここで図3は液
晶パネル22に表示される画像の手順を示し、n番目の
フレームの画像について赤の原画像をR(n)、緑の原
画像をG(n)、青の原画像をB(n)、と表してい
る。The time aperture ratio of the spatial light modulator will be further described in the case where the rotary color filter and the liquid crystal panel are combined. Since the liquid crystal panel 22 is generally used for displaying a TV image of the NTSC system or the like, if the liquid crystal panel 22 is used for a TV image of the NTSC system or the like, a color image of 60 frames can be formed per second. I just need. Therefore, 1/60 second is divided into three by the RGB primary colors, ie, every 1/180 second,
The liquid crystal panel 22 is configured to sequentially display the three primary color images such as R → G → B → R. Here, FIG. 3 shows the procedure of the image displayed on the liquid crystal panel 22. For the image of the n-th frame, the red original image is R (n), the green original image is G (n), and the blue original image is B (n).
【0011】回転型色フィルタ16において、隣り合う
色フィルタの接合部が照明スポット17を通過する時に
生じる色順次照明光は2色が混じった状態となるので、
画像の表示には使用できない。このため、図3に示した
場合では、1つの色原画像に与えられた実効的な表示期
間τonは、その全周期期間τaから混色を避けるため
に設けられた休止期間を引いたものになっている。故に
液晶パネルの時間開口率は、τon÷τaで表される。In the rotary color filter 16, the color sequential illumination light generated when the junction of adjacent color filters passes through the illumination spot 17 is in a state where two colors are mixed.
Cannot be used to display images. For this reason, in the case shown in FIG. 3, the effective display period τon given to one color original image is obtained by subtracting the rest period provided to avoid color mixing from the entire cycle period τa. ing. Therefore, the time aperture ratio of the liquid crystal panel is represented by τon ÷ τa.
【0012】ここで、画像表示装置の画像をより明るく
する為に、光源に用いるランプの電力を増加させること
が考えられるが、電力を増加させることは消費電力の増
加を意味し、ひいては画像表示装置内の発熱量が増加す
るので、この方法は好ましくない。むしろ時間開口率を
向上させることの方が効果的である。Here, in order to make the image of the image display device brighter, it is conceivable to increase the power of a lamp used as a light source. However, increasing the power means an increase in power consumption, and consequently the image display. This method is not preferable because the amount of heat generated in the device increases. Rather, improving the time aperture ratio is more effective.
【0013】ところで、この空間光変調素子の時間開口
率は、回転型色フィルタ103上に形成される照明スポ
ット104の大きさと、フィルタ接合部が照明スポット
104を通過する円周方向の速度に依存するので、照明
スポットの大きさが同じ場合、より大きな半径の回転型
色フィルタを用いれば、大きな半径の回転型色フィルタ
の方が相対的に外周上でフィルタ接合部が照明スポット
を通過する速度が速くなり、その結果空間光変調素子の
時間開口率を高く出来る。また回転型色フィルタの大き
さが同じ場合、照明スポットの大きさが小さい方が相対
的に空間光変調素子の時間開口率を高くすることができ
る。The time aperture ratio of the spatial light modulator depends on the size of the illumination spot 104 formed on the rotary color filter 103 and the speed in the circumferential direction at which the filter joint passes through the illumination spot 104. Therefore, when the size of the illumination spot is the same, if a rotary color filter having a larger radius is used, the rotation color filter having a larger radius is relatively faster on the outer periphery than the filter joint passes through the illumination spot. And the time aperture ratio of the spatial light modulator can be increased. When the size of the rotary color filter is the same, the smaller the size of the illumination spot, the higher the time aperture ratio of the spatial light modulator can be made.
【0014】このうち、回転型色フィルタを大型化する
方法であれば空間光変調素子の時間開口率を高くできる
ものの、回転型色フィルタが大型となることで、装置全
体の小型化が難しくなる。さらに色フィルタが高価とな
り、必要なモータの駆動トルクも大きくする必要があ
り、即ちモータが大型化し高価となる、等の新たな課題
を生じるので、この方法は好ましくない。[0014] Of these methods, if the method of increasing the size of the rotary color filter can increase the time aperture ratio of the spatial light modulator, the size of the rotary color filter increases, making it difficult to reduce the size of the entire apparatus. . Further, this method is not preferable because the color filter becomes expensive and the required driving torque of the motor needs to be increased, that is, a new problem arises that the motor becomes large and expensive.
【0015】よって、照明スポットを小さくすることが
空間光変調素子の時間開口率を高くするのに好ましい方
法と言える。そして照明スポットの大きさは、画像表示
装置の光源に用いる発光体の大きさと、照明スポットを
形成する集光光学系の照射角によって決まる。Therefore, it can be said that reducing the illumination spot is a preferable method for increasing the time aperture ratio of the spatial light modulator. The size of the illumination spot is determined by the size of the illuminant used as the light source of the image display device and the irradiation angle of the condensing optical system that forms the illumination spot.
【0016】まず発光体の大きさについて検討すると、
発光体を小さくするほど照明スポットが小さくなること
は自明である。First, considering the size of the luminous body,
It is obvious that the smaller the light emitter, the smaller the illumination spot.
【0017】次に、集光光学系の照射角について検討す
ると、照射角を大きくすれば、所謂、ラグランジェ−ヘ
ルムホルツの不変量に従って、形成される像の大きさ、
すなわち照明スポットの大きさを小さくできる。この場
合、色フィルタに入射する光の集中角が大きくなり、よ
り角度変化範囲の拡がった光線群に対して、色フィルタ
が作用する。しかし、照射角の大きい光線群に対して、
従来画像表示装置の回転型色フィルタに用いられる、上
述したようなダイクロイックフィルタを作用させた場
合、入射角の大きい光線群については所望のカットオフ
波長が得られず、本来必要でない色純度の低い光線を通
過させてしまったり、逆に本来必要な色純度の高い光線
の通過を阻止してしまう、という問題がある。即ち、フ
ィルタ通過後の色光について、所望の色純度の原色光を
得られない、或いは、所望の色純度を得るにはフィルタ
のカットオフ波長を高色純度側にシフトさせる必要が生
じ、このためにフィルタの光利用効率が低くなる、ひい
ては画像表示装置全体の効率が低下し、呈示される画像
が暗くなる、といった問題を生じるので、画像表示装置
全体の効率を上げる為には、照明スポットへの光の照射
角を小さくする方が好ましいと言える。Next, when the irradiation angle of the condensing optical system is examined, if the irradiation angle is increased, the size of the image formed according to the so-called Lagrange-Helmholtz invariant,
That is, the size of the illumination spot can be reduced. In this case, the concentration angle of the light incident on the color filter is increased, and the color filter acts on a light group having a wider angle change range. However, for a ray group with a large irradiation angle,
When a dichroic filter as described above, which is conventionally used for a rotary color filter of an image display device, is applied, a desired cutoff wavelength cannot be obtained for a light group having a large incident angle, and low color purity that is not originally required is low. There is a problem that light rays are allowed to pass through, or conversely, light rays having high color purity that is originally required are prevented from passing through. That is, for the color light after passing through the filter, it is not possible to obtain the primary color light of the desired color purity, or it is necessary to shift the cutoff wavelength of the filter to the higher color purity side in order to obtain the desired color purity. In addition, the light use efficiency of the filter becomes low, and the efficiency of the entire image display device decreases, and the presented image becomes dark. It can be said that it is preferable to reduce the irradiation angle of the light.
【0018】このように、より小型で、明るく、色再現
性の良好な画像表示装置を実現する為には空間光変調素
子の時間開口率を向上させることが効果的であり、空間
光変調素子の時間開口率を向上させる為には、発光体を
小型化し、また出来るだけ小さい回転型色フィルタを用
いると共に、照明スポットをできるだけ小さくし、さら
に照明スポットへの光の照射角を小さくすればよい。As described above, it is effective to improve the time aperture ratio of the spatial light modulator in order to realize a smaller, brighter, and better color reproducible image display device. In order to improve the time aperture ratio of the light source, it is necessary to reduce the size of the luminous body, use a rotary color filter as small as possible, make the illumination spot as small as possible, and further reduce the light irradiation angle to the illumination spot. .
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来用いられ
ている、楕円面鏡や放物面鏡と集光レンズの組み合わせ
で照明スポットを形成する方式の場合、発光体を小型化
すること、また出来るだけ小さい回転型色フィルタを用
いると共に、照明スポットをできるだけ小さくし、また
照明スポットへの光の照射角を小さくすること、を実現
することは困難である。However, in the conventional method of forming an illumination spot with a combination of an ellipsoidal mirror or a parabolic mirror and a condenser lens, it is necessary to reduce the size of the luminous body. It is difficult to use a rotary color filter as small as possible, to make the illumination spot as small as possible, and to reduce the irradiation angle of light on the illumination spot.
【0020】まず、照明スポットへの光の照射角につい
て図17を参照しつつさらに検討すると、楕円面鏡12
1は、発光体122の放射する光を捕捉し、第2焦点近
傍に照明スポット123を形成するが、ここで高い集光
効率を得るには楕円面鏡の集光範囲αを大きくする必要
がある。しかし集光範囲αを大きくすると照明光の照射
角θが大きくなってしまう。また照明スポットを小さく
するには、第2焦点までの距離xを小さくすればよい
が、距離xを小さくするのに伴って照明光の照射角θが
大きくなってしまう。一方、照明光の照射角θを小さく
するには、集光範囲αを小さくするか、第2焦点までの
距離xを大きくする必要があるが、集光範囲αを小さく
すると必要な明るさをえられなくなり、また距離xを大
きくすれば、照明スポットの大きさyが大きくなってし
まう。First, the irradiation angle of light to the illumination spot will be further studied with reference to FIG.
1 captures the light emitted from the light emitter 122 and forms an illumination spot 123 near the second focal point. Here, in order to obtain high light collection efficiency, it is necessary to increase the light collection range α of the ellipsoidal mirror. is there. However, when the focusing range α is increased, the irradiation angle θ of the illumination light increases. In order to reduce the illumination spot, the distance x to the second focal point may be reduced. However, as the distance x decreases, the illumination angle θ of the illumination light increases. On the other hand, in order to reduce the illumination angle θ of the illumination light, it is necessary to reduce the focusing range α or increase the distance x to the second focal point. If the distance x is increased, the size y of the illumination spot is increased.
【0021】また発光体の大きさについて検討すると、
照明スポットを小さくするために発光体自体を小型化し
ようとしても、従来の画像表示装置の発光体に用いられ
るメタルハライドランプや高圧水銀灯は、発光体自体の
小型化が難しい、と言う問題がある。またアーク放電を
利用するランプを用いる場合では、照明スポットを小さ
くするためにアーク放電を形成する電極間隔を短くする
ことが考えられるが、これだと良好な発光特性を得られ
ないし、ランプ寿命が極端に短くなる、アーク放電が安
定しない、ランプ電流が大きくなり電源が大型化する、
といった新たな問題が生じてしまう。さらに点灯時間に
応じて寿命期間中に発光体の大きさが変わってしまう、
という問題も生じる。これは、アーク放電を利用するラ
ンプの場合、点灯時間に応じて電極が消耗し、点灯を繰
り返すと、やがて電極間のギャップが拡がってしまい、
ひいては何回も点灯を繰り返すと、やがて放電アークも
だんだん大きくなってしまい、ひいては照明スポットも
だんだん大きくなってしまう、という問題も生じる。Considering the size of the luminous body,
Even if an attempt is made to reduce the size of the illuminant itself in order to reduce the size of the illumination spot, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the illuminant itself in a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp used for the illuminant of a conventional image display device. In addition, when using a lamp that utilizes arc discharge, it is conceivable to shorten the distance between electrodes that form arc discharge in order to reduce the illumination spot, but this does not provide good luminous characteristics and increases lamp life. Extremely short, arc discharge is not stable, lamp current becomes large and power supply becomes large,
Such as a new problem. Furthermore, the size of the luminous body changes during the lifetime according to the lighting time,
The problem also arises. This is because, in the case of a lamp using arc discharge, the electrodes are consumed in accordance with the lighting time, and if the lighting is repeated, the gap between the electrodes will eventually widen,
As a result, if the lighting is repeated a number of times, the discharge arc will gradually become larger, and the illumination spot will eventually become larger.
【0022】このように、回転型色フィルタ上に形成さ
れる照明スポットの大きさは、光学系が一定であれば、
発光体の大きさに応じて決まるが、ランプの寿命期間に
依って、電極間のギャップが徐々に大きくなり、つまり
放電アークも徐々に大きくなってしまい、つまり発光体
も徐々に大きくなってしまい、その結果点灯を繰り返す
に従って徐々に照明スポットが大きくなる、という問題
が生じる。As described above, the size of the illumination spot formed on the rotary color filter can be determined if the optical system is constant.
Depending on the size of the luminous body, the gap between the electrodes gradually increases depending on the lamp life, that is, the discharge arc also gradually increases, that is, the luminous body also gradually increases. As a result, there is a problem that the illumination spot gradually increases as the lighting is repeated.
【0023】さらに、ランプを大量生産する場合、全て
のランプの電極間のギャップを精度良く一定に管理する
ことが比較的難しく、電極間のギャップ距離にばらつき
が生じてしうまうので、製品間の誤差が大きくなってし
まう、という問題も生じる。つまり、上述のばらつきを
ランプ個々に測定し、個々のランプに対応して製品毎に
空間光変調素子の時間開口率を設定することは極めて煩
雑で難しい。従って、ばらつきの中で可能性のある最も
大きな発光体の大きさに合わせて空間光変調素子の時間
開口率を決める必要があるが、これは非現実的である。Further, when mass-producing lamps, it is relatively difficult to control the gaps between the electrodes of all the lamps with high accuracy and uniformity. There is also a problem that the error increases. That is, it is extremely complicated and difficult to measure the above-described variation for each lamp and to set the time aperture ratio of the spatial light modulation element for each product corresponding to each lamp. Therefore, it is necessary to determine the time aperture ratio of the spatial light modulator in accordance with the largest possible illuminant size among the variations, but this is impractical.
【0024】さらに画像表示装置のセット寿命期間の間
に不必要な混色を発生させないためには、予めランプ寿
命経過後の発光体により生じる照明スポットがどれだけ
大きくなるか、その最大の大きさを想定し、想定された
照明スポットの大きさにに合わせて、空間光変調素子の
時間開口率を定める必要があるが、このように空間光変
調素子の時間開口率を定めてしまうと、画像表示装置を
使用開始した直後の、即ち初期のランプを用いる場合、
最低限必要な空間光変調素子の時間開口率をも得られな
くなるので、使用開始直後は必要な明るさを得ることが
できない画像表示装置となってしまい、やはり問題であ
る。Further, in order to prevent unnecessary color mixing during the set life of the image display device, the maximum size of the illumination spot generated by the luminous body after the elapse of the lamp life is determined in advance. Assuming, it is necessary to determine the time aperture of the spatial light modulator according to the assumed size of the illumination spot, but if the time aperture of the spatial light modulator is determined in this way, image display Immediately after starting to use the device, that is, when using the initial lamp,
Since it becomes impossible to obtain the minimum required time aperture ratio of the spatial light modulator, the image display device cannot obtain the required brightness immediately after the start of use, which is still a problem.
【0025】そこで本発明はこのような問題点に鑑みて
為されたものであり、その目的は、装置を大型化するこ
と無く、また発光体の大きさや状態に関係なく空間光変
調素子の時間開口率を高く設定することを可能とするこ
とにより、色純度と効率の高い色順次表示をすることを
可能とした画像表示装置、及びこの画像表示装置を用い
た投写型画像表示装置を提供することである。Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and has as its object to reduce the time of the spatial light modulator without increasing the size of the device and irrespective of the size or state of the luminous body. Provided are an image display device capable of performing color sequential display with high color purity and efficiency by enabling a high aperture ratio to be set, and a projection-type image display device using the image display device. That is.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の請求項1に記載の画像表示装置では、白色
光を放射する光源と、前記光源の放射光を集めて略単一
の光束を形成する集光手段と、前記集光手段によって形
成された光束を用いて矩形の照明スポットを形成する第
1照明系と、前記照明スポット近傍に配置されて前記白
色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替える回転型色フ
ィルタと、赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替え
て表示することに用いる空間光変調素子と、前記照明ス
ポットを通過する光を集光して前記空間光変調素子を照
明する照明光を形成する第2照明系と、を備えた画像表
示装置であって、前記第1照明系は、前記空間光変調素
子の表示領域のアスペクト比に略等しいアスペクト比を
有する前記照明スポットを形成し、前記第2照明系は、
前記回転型色フィルタによって形成される赤、青、緑の
各色光と前記空間光変調素子の表示とを同期させること
によって、前記照明スポットと前記空間光変調素子を略
共役の関係とし、前記照明スポットの短辺方向と、前記
回転型色フィルタの円周方向とを略一致させること、を
特徴とする。In order to achieve the above object, an image display apparatus according to the first aspect of the present invention comprises a light source that emits white light and a substantially single light source that collects the light emitted from the light source. A light condensing unit that forms a light beam, a first illumination system that forms a rectangular illumination spot using the light beam formed by the light condensing unit, and the white light that is arranged near the illumination spot and converts the white light into red, blue, A rotary color filter for sequentially switching to each color light of green, a spatial light modulation element used for switching and displaying each of the red, blue and green color original images in time series, and condensing light passing through the illumination spot And a second illumination system that forms illumination light for illuminating the spatial light modulation element, wherein the first illumination system has an aspect ratio of a display area of the spatial light modulation element. The lighting spots having substantially equal aspect ratios; DOO is formed, the second illumination system,
By synchronizing each color light of red, blue, and green formed by the rotary color filter with the display of the spatial light modulator, the illumination spot and the spatial light modulator have a substantially conjugate relationship, The direction of the short side of the spot and the circumferential direction of the rotary color filter are substantially matched.
【0027】本発明の請求項2に記載の画像表示装置で
は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集め
て略単一の光束を形成する集光手段と、前記集光手段に
よって形成された光束を用いて矩形の照明スポットを形
成する第1照明系と、前記照明スポット近傍に配置され
て前記白色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替える回
転型色フィルタと、赤、青、緑の各色原画像を時系列的
に切替えて表示することに用いる空間光変調素子と、前
記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変調
素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、を備え
た画像表示装置であって、前記第1照明系は光学インテ
グレータ素子を備え、略均一な明るさ分布を有する前記
照明スポットを形成すること、を特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the image display apparatus, a light source that emits white light, a light condensing unit that collects light emitted from the light source to form a substantially single light beam, and the light condensing unit A first illumination system that forms a rectangular illumination spot using the luminous flux formed by the light flux, and a rotary color filter that is arranged near the illumination spot and sequentially switches the white light to red, blue, and green light, Red, blue, and a spatial light modulator used to display each color original image by switching in time series, and illumination light that collects light passing through the illumination spot and illuminates the spatial light modulator. And a second illumination system to be formed, wherein the first illumination system comprises an optical integrator element and forms the illumination spot having a substantially uniform brightness distribution. .
【0028】本発明の請求項3に記載の画像表示装置で
は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集め
て略単一の光束を形成する集光手段と、前記集光手段に
よって形成された光束を用いて矩形の照明スポットを形
成する第1照明系と、前記照明スポット近傍に配置され
て前記白色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替える回
転型色フィルタと、赤、青、緑の各色原画像を時系列的
に切替えて表示することに用いる空間光変調素子と、前
記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変調
素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、を備え
た画像表示装置であって、前記第1照明系は、前記照明
スポットを形成する射出瞳の近傍に前記光源の実像を形
成すると共に、前記射出瞳の近傍に開口絞りを有し、前
記第2照明系は、前記照明スポットと前記空間光変調素
子を略共役の関係としたこと、を特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the image display apparatus, a light source that emits white light, a light condensing unit that collects light emitted from the light source to form a substantially single light beam, and the light condensing unit A first illumination system that forms a rectangular illumination spot using the luminous flux formed by the light flux, and a rotary color filter that is arranged near the illumination spot and sequentially switches the white light to red, blue, and green light, Red, blue, and a spatial light modulator used to display each color original image by switching in time series, and illumination light that collects light passing through the illumination spot and illuminates the spatial light modulator. A second illumination system for forming the illumination spot, wherein the first illumination system forms a real image of the light source in the vicinity of an exit pupil forming the illumination spot, and the vicinity of the exit pupil. The second illumination system, Serial illumination spot and to the spatial light modulator has a relationship of substantially conjugate, characterized by.
【0029】本発明の請求項4に記載の画像表示装置で
は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の画
像表示装置において、前記第2照明系は、前記照明スポ
ット近傍に配置される入力部収束レンズと、前記空間光
変調素子近傍に配置される出力部収束レンズと、前記入
力部収束レンズと前記出力部収束レンズの間の光路に配
置される中央部収束レンズと、を備え、前記入力部収束
レンズは前記入力部収束レンズに入射する光を前記中央
部収束レンズの開口中心近傍に収斂させ、前記中央部収
束レンズは前記入力部収束レンズの主平面近傍の物体の
実像を前記出力部収束レンズの主平面近傍に形成し、前
記出力部収束レンズは前記中央部収束レンズから出射す
る光を空間光変調素子に有効に導くこと、を特徴とす
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the image display apparatus according to any one of the first to third aspects, the second illumination system is arranged near the illumination spot. An input part convergent lens, an output part convergent lens disposed near the spatial light modulator, and a central part convergent lens disposed on an optical path between the input part convergent lens and the output part convergent lens. The input unit convergent lens converges light incident on the input unit convergent lens near the center of the opening of the central convergent lens, and the central convergent lens is a real image of an object near the main plane of the input convergent lens. Is formed in the vicinity of the main plane of the output part converging lens, and the output part converging lens effectively guides the light emitted from the central part converging lens to the spatial light modulator.
【0030】本発明の請求項5に記載の画像表示装置で
は、請求項2に記載の画像表示装置において、前記第1
照明系は、複数の第1レンズを二次元状に配列してなる
第1レンズアレイと、複数の第2レンズを二次元状に配
列してなる第2レンズアレイと、を備え、前記複数の第
1レンズは、前記集光手段から出射する光束を複数の部
分光束に分割すると共に、前記部分光束を前記第1レン
ズに対応する前記第2レンズの開口近傍に収斂させ、前
記複数の第2レンズは、対応する前記第1レンズから出
射する前記複数の部分光束を回転型色フィルタの近傍に
導くと共にこれらを重畳させて照明スポットを形成し、
前記第1レンズアレイと前記第2レンズアレイとは前記
光学インテグレータ素子として略明るさの均一な前記照
明スポットを形成すること、を特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the image display apparatus according to the second aspect, wherein the first
The illumination system includes: a first lens array in which a plurality of first lenses are two-dimensionally arranged; and a second lens array in which a plurality of second lenses are two-dimensionally arranged. A first lens that divides the light beam emitted from the light condensing unit into a plurality of partial light beams, converges the partial light beam near an opening of the second lens corresponding to the first lens, and A lens that guides the plurality of partial light beams emitted from the corresponding first lens to a vicinity of a rotary color filter and superimposes these to form an illumination spot;
The first lens array and the second lens array form the illumination spot having substantially uniform brightness as the optical integrator element.
【0031】本発明の請求項6に記載の投写型画像表示
装置では、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光
を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記集光
手段によって形成された光束を用いて矩形の照明スポッ
トを形成する第1照明系と、前記照明スポット近傍に配
置されて前記白色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替
える回転型色フィルタと、赤、青、緑の各色原画像を時
系列的に切替えて表示することに用いる空間光変調素子
と、前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間
光変調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、
前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投
写レンズと、を備えた投写型画像表示装置であって、前
記第1照明系は、前記空間光変調素子の表示領域のアス
ペクト比に略等しいアスペクト比を有する前記照明スポ
ットを形成し、前記第2照明系は、前記回転型色フィル
タによって形成される赤、青、緑の各色光と前記空間光
変調素子の表示とを同期させることによって、前記照明
スポットと前記空間光変調素子を略共役の関係とし、前
記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタの
円周方向とを略一致させること、を特徴とする。According to the projection type image display apparatus of the present invention, there is provided a light source for emitting white light, a light condensing means for collecting light emitted from the light source to form a substantially single light beam, A first illumination system that forms a rectangular illumination spot using a light beam formed by an optical unit, and a rotary color filter that is arranged near the illumination spot and sequentially switches the white light to red, blue, and green light. A spatial light modulator used to display the red, blue, and green color original images in a time-sequential manner, and an illumination for illuminating the spatial light modulator by condensing light passing through the illumination spot. A second illumination system for forming light;
A projection lens for projecting an optical image displayed on the spatial light modulator, wherein the first illumination system has an aspect ratio of a display area of the spatial light modulator. Forming the illumination spots having substantially equal aspect ratios, wherein the second illumination system synchronizes the red, blue, and green color lights formed by the rotary color filters with the display of the spatial light modulator. Accordingly, the illumination spot and the spatial light modulation element have a substantially conjugate relationship, and the short side direction of the illumination spot and the circumferential direction of the rotary color filter are substantially matched.
【0032】本発明の請求項7に記載の投写型画像表示
装置では、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光
を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記集光
手段によって形成された光束を用いて矩形の照明スポッ
トを形成する第1照明系と、前記照明スポット近傍に配
置されて前記白色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替
える回転型色フィルタと、赤、青、緑の各色原画像を時
系列的に切替えて表示することに用いる空間光変調素子
と、前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間
光変調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、
前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投
写レンズと、を備えた投写型画像表示装置であって、前
記第1照明系は光学インテグレータ素子を備え、略均一
な明るさ分布を有する前記照明スポットを形成するこ
と、を特徴とする。In a projection type image display apparatus according to a seventh aspect of the present invention, there is provided a light source for emitting white light, a light collecting means for collecting light emitted from the light source to form a substantially single light beam, and A first illumination system that forms a rectangular illumination spot using a light beam formed by an optical unit, and a rotary color filter that is arranged near the illumination spot and sequentially switches the white light to red, blue, and green light. A spatial light modulator used to display the red, blue, and green color original images in a time-sequential manner, and an illumination for illuminating the spatial light modulator by condensing light passing through the illumination spot. A second illumination system for forming light;
A projection lens for projecting an optical image displayed on the spatial light modulation element, wherein the first illumination system includes an optical integrator element and has a substantially uniform brightness distribution. Forming the illumination spot.
【0033】本発明の請求項8に記載の投写型画像表示
装置では、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光
を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記集光
手段によって形成された光束を用いて矩形の照明スポッ
トを形成する第1照明系と、前記照明スポット近傍に配
置されて前記白色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替
える回転型色フィルタと、赤、青、緑の各色原画像を時
系列的に切替えて表示することに用いる空間光変調素子
と、前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間
光変調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、
前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投
写レンズと、を備えた投写型画像表示装置であって、前
記第1照明系は、前記照明スポットを形成する射出瞳の
近傍に前記光源の実像を形成すると共に、前記射出瞳の
近傍に開口絞りを有し、前記第2照明系は、前記照明ス
ポットと前記空間光変調素子を略共役の関係としたこ
と、を特徴とする。In a projection type image display apparatus according to an eighth aspect of the present invention, there is provided a light source for emitting white light, a light collecting means for collecting light emitted from the light source to form a substantially single light beam, A first illumination system that forms a rectangular illumination spot using a light beam formed by an optical unit, and a rotary color filter that is arranged near the illumination spot and sequentially switches the white light to red, blue, and green light. A spatial light modulator used to display the red, blue, and green color original images in a time-sequential manner, and an illumination for illuminating the spatial light modulator by condensing light passing through the illumination spot. A second illumination system for forming light;
A projection lens for projecting an optical image displayed on the spatial light modulation element, wherein the first illumination system is arranged near an exit pupil forming the illumination spot. A real image of a light source is formed, and an aperture stop is provided near the exit pupil, and the second illumination system has a substantially conjugate relationship between the illumination spot and the spatial light modulator.
【0034】本発明の請求項9に記載の投写型画像表示
装置では、請求項6ないし請求項8のいずれか1項に記
載の投写型画像表示装置において、前記第2照明系は、
前記照明スポット近傍に配置される入力部収束レンズ
と、前記空間光変調素子近傍に配置される出力部収束レ
ンズと、前記入力部収束レンズと前記出力部収束レンズ
の間の光路に配置される中央部収束レンズと、を備え、
前記入力部収束レンズは前記入力部収束レンズに入射す
る光を前記中央部収束レンズの開口中心近傍に収斂さ
せ、前記中央部収束レンズは前記入力部収束レンズの主
平面近傍の物体の実像を前記出力部収束レンズの主平面
近傍に形成し、前記出力部収束レンズは前記中央部収束
レンズから出射する光を空間光変調素子に有効に導くこ
と、を特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the projection type image display device according to any one of the sixth to eighth aspects, the second illumination system is provided with:
An input part converging lens arranged near the illumination spot, an output part converging lens arranged near the spatial light modulator, and a center arranged on an optical path between the input part converging lens and the output part converging lens And a partial converging lens,
The input part convergent lens converges light incident on the input part convergent lens near the center of the opening of the central part convergent lens, and the central part convergent lens forms a real image of an object near a main plane of the input part convergent lens. The output convergent lens is formed near the main plane, and the output convergent lens effectively guides light emitted from the central convergent lens to a spatial light modulator.
【0035】本発明の請求項10に記載の投写型画像表
示装置では、請求項7に記載の投写型画像表示装置にお
いて、前記第1照明系は、複数の第1レンズを二次元状
に配列してなる第1レンズアレイと、複数の第2レンズ
を二次元状に配列してなる第2レンズアレイと、を備
え、前記複数の第1レンズは、前記集光手段から出射す
る光束を複数の部分光束に分割すると共に、前記部分光
束を前記第1レンズに対応する前記第2レンズの開口近
傍に収斂させ、前記複数の第2レンズは、対応する前記
第1レンズから出射する前記複数の部分光束を回転型色
フィルタの近傍に導くと共にこれらを重畳させて照明ス
ポットを形成し、前記第1レンズアレイと前記第2レン
ズアレイとは光学インテグレータ素子として略明るさの
均一な前記照明スポットを形成すること、を特徴とす
る。According to a tenth aspect of the present invention, in the projection type image display according to the seventh aspect, the first illumination system includes a plurality of first lenses arranged two-dimensionally. And a second lens array in which a plurality of second lenses are two-dimensionally arranged. The plurality of first lenses are configured to generate a plurality of light beams emitted from the light collecting unit. And the light beams are converged near the opening of the second lens corresponding to the first lens, and the plurality of second lenses are emitted from the corresponding first lens. The partial light flux is guided to the vicinity of the rotary color filter, and these are superimposed to form an illumination spot. The first lens array and the second lens array serve as an optical integrator element to form the illumination spot having substantially uniform brightness. Forming bets, it characterized.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。尚、ここで示す実施の
形態はあくまでも一例であって、必すしもこの実施の形
態に限定されるものではない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment described here is merely an example, and the present invention is not necessarily limited to this embodiment.
【0037】(実施の形態1)まず、本発明の請求項1
及び請求項4に対応する画像表示装置を第1の実施の形
態として、図面を参照しつつ説明する。図1は本実施の
形態1に係る画像表示装置Aの概略構成図である。この
画像表示装置Aは、発光体10と、放物面鏡11と、ア
ナモフィックレンズ13、14と、補助レンズ15と、
回転型色フィルタ16と、リレーレンズ系21と、液晶
パネル22と、を備えている。(Embodiment 1) First, claim 1 of the present invention
An image display device according to a fourth embodiment will be described as a first embodiment with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image display device A according to the first embodiment. The image display device A includes a light emitter 10, a parabolic mirror 11, anamorphic lenses 13, 14, an auxiliary lens 15,
It includes a rotary color filter 16, a relay lens system 21, and a liquid crystal panel 22.
【0038】発光体10は、ここでは図示しないランプ
によって形成される白色光を放射する光源であり、放物
面鏡11は発光体10の放射する白色光を集光して、光
軸12に沿っておよそ平行に進行する光束を形成する。The luminous body 10 is a light source that emits white light formed by a lamp (not shown). A parabolic mirror 11 condenses the white light radiated from the luminous body 10 and A light beam is formed that travels approximately parallel along.
【0039】2つのアナモフィックレンズ13、14
は、これらに入射する白色光を集光して、回転型色フィ
ルタ16の上に矩形の照明スポット17を形成する。ま
た2つのアナモフィックレンズ13、14は、異なる曲
率半径を有し、適当なアスペクト比の矩形の照明スポッ
トを形成する。尚、2つのアナモフィックレンズ13、
14の曲率方向は直交している。Two anamorphic lenses 13 and 14
Collects white light incident on them, and forms a rectangular illumination spot 17 on the rotary color filter 16. The two anamorphic lenses 13 and 14 have different radii of curvature and form a rectangular illumination spot having an appropriate aspect ratio. In addition, two anamorphic lenses 13,
The directions of curvature of 14 are orthogonal.
【0040】補助レンズ15は、回転型色フィルタ16
に入射する光線が、光軸12と平行に近くなるようにす
るために用いる。尚、これらアナモフィックレンズ1
3、14、補助レンズ15によって第1照明系が構成さ
れ、この第1照明系によって矩形の照明スポット17が
回転型色フィルタ16上に形成される。照明スポット1
7については後述する。The auxiliary lens 15 includes a rotary color filter 16
Is used to make the light beam incident on the optical axis nearly parallel to the optical axis 12. In addition, these anamorphic lenses 1
A first illumination system is constituted by 3, 14 and the auxiliary lens 15, and a rectangular illumination spot 17 is formed on the rotary color filter 16 by the first illumination system. Lighting spot 1
7 will be described later.
【0041】回転型色フィルタ16は、従来の技術の説
明において図16を参照しつつ説明した回転型色フィル
タ106と同様のものであって、図2に示すように、モ
ータ23に直結された回転支持体(ハブ)28に、赤の
透過型ダイクロイックフィルタ29R、緑の透過型ダイ
クロイックフィルタ29G、青の透過型ダイクロイック
フィルタ29B、が固着されている。これら各フィルタ
29R、29G、29Bは、やはり従来の技術で説明し
たように、透明のガラス基材上にダイクロイック多層膜
を蒸着やスパッタ工法で形成したものを用いているが、
必ずしもこのようにして製作されたフィルタに限定され
るものではない。The rotary color filter 16 is similar to the rotary color filter 106 described with reference to FIG. 16 in the description of the prior art, and is directly connected to the motor 23 as shown in FIG. A red transmission dichroic filter 29R, a green transmission dichroic filter 29G, and a blue transmission dichroic filter 29B are fixed to the rotating support (hub) 28. Each of these filters 29R, 29G, and 29B is formed by forming a dichroic multilayer film on a transparent glass substrate by vapor deposition or sputtering as described in the related art.
The filter is not necessarily limited to the filter manufactured in this way.
【0042】第2照明系であるリレーレンズ系21は、
入力部収束レンズ18、中央部収束レンズ19、出力部
収束レンズ20、から構成される。入力部収束レンズ1
8は、回転型色フィルタ16上の照明スポット17から
出射した光を収斂させて、中央部収束レンズ19の開口
上に照明スポット17に対する射出瞳の実像を形成す
る。尚、この射出瞳は、具体的にはアナモフィックレン
ズ13、14近傍に位置している。中央部収束レンズ1
9は、入力部収束レンズ18の主平面近傍の実像を出力
部収束レンズ20の開口近傍に形成し、入力部収束レン
ズ18から出射して中央部収束レンズ19に到達する光
を出力部収束レンズ20に導く。出力部収束レンズ20
は、中央部収束レンズ19から出射する光を光軸12に
略平行に進行する光束とし、この光束が液晶パネル22
を照明する。そして液晶パネル22は、従来の技術で説
明した公知の液晶パネルが用いられる。The relay lens system 21, which is the second illumination system,
It is composed of an input part convergent lens 18, a central part convergent lens 19, and an output part convergent lens 20. Input part convergent lens 1
8 converges the light emitted from the illumination spot 17 on the rotary color filter 16 to form a real image of the exit pupil for the illumination spot 17 on the opening of the central converging lens 19. The exit pupil is specifically located near the anamorphic lenses 13 and 14. Central focusing lens 1
Numeral 9 forms a real image near the main plane of the input section converging lens 18 near the opening of the output section converging lens 20, and converts the light emitted from the input section converging lens 18 and reaching the central section converging lens 19 to the output section converging lens 19. Lead to 20. Output part converging lens 20
Is a light beam that travels from the central convergent lens 19 and travels substantially parallel to the optical axis 12.
To illuminate. As the liquid crystal panel 22, a known liquid crystal panel described in the related art is used.
【0043】これらの部材により構成される画像表示装
置Aでは、発光体10の放射する光は放物面鏡11によ
り集光され、アナモフィックレンズ13、14と、補助
レンズ15とを経て、回転型色フィルタ16上の照明ス
ポット17に到達し、入力部収束レンズ18と中央部収
束レンズ19と出力部収束レンズ20と、よりなるリレ
ーレンズ系21を経由して、最終的に液晶パネル22に
到達する。そしてリレーレンズ系21は、回転型色フィ
ルタ16によって形成される赤、青、緑の各色光と液晶
パネル22の表示とを同期させることによって、照明ス
ポット17と液晶パネル22とを略共役の関係とする。
このようにして、発光体10の放射する光の大部分が液
晶パネル22を有効に照明する。In the image display apparatus A constituted by these members, the light emitted from the luminous body 10 is condensed by the parabolic mirror 11 and passes through the anamorphic lenses 13 and 14 and the auxiliary lens 15 to form a rotary type. The light reaches the illumination spot 17 on the color filter 16 and finally reaches the liquid crystal panel 22 via a relay lens system 21 including an input part converging lens 18, a central part converging lens 19, and an output part converging lens 20. I do. The relay lens system 21 synchronizes each color light of red, blue, and green formed by the rotary color filter 16 with the display of the liquid crystal panel 22 so that the illumination spot 17 and the liquid crystal panel 22 have a substantially conjugate relationship. And
In this way, most of the light emitted by the light emitter 10 effectively illuminates the liquid crystal panel 22.
【0044】ここで、照明スポット17と液晶パネル2
2との関係を見ると、回転型色フィルタ16上に照明ス
ポット17が形成され、色フィルタ29R、29G、2
9Bが、液晶パネル22の表示する各色原画像に合わせ
て高速に回転し、表示画像に同期させて適切な色の照明
光を形成し、この照明光が上述の通り液晶パネル22を
照明しているのであるが、本実施の形態における画像表
示装置Aでは、より明るい画像を得るために、即ち液晶
パネル22の時間開口率を出来るだけ高い効率とするた
めに、下記の工夫をしている。Here, the illumination spot 17 and the liquid crystal panel 2
Looking at the relationship with 2, the illumination spot 17 is formed on the rotary color filter 16, and the color filters 29R, 29G,
9B rotates at high speed in accordance with each color original image displayed on the liquid crystal panel 22, forms illumination light of an appropriate color in synchronization with the display image, and illuminates the liquid crystal panel 22 as described above. However, in the image display device A according to the present embodiment, the following contrivance has been made to obtain a brighter image, that is, to make the time aperture ratio of the liquid crystal panel 22 as high as possible.
【0045】画像表示装置AをデジタルTV用途のワイ
ド画面に対応させたものとした場合、デジタルTV用ワ
イド画面では正方形の画素を水平方向に854個、垂直
方向に480個配列してあるので、液晶パネル22の表
示領域のアスペクト比(水平方向の長さと垂直方向の長
さの比)は、16:9とすればよい。そして画像表示装
置Aは、リレーレンズ系21の作用により、照明スポッ
ト17と液晶パネル22の表示領域とをおよそ共役の関
係としているので、照明スポット17は、液晶パネル2
2の表示領域の形状に合わせて16:9アスペクト比の
矩形形状にする。そして、画像表示装置Aでは曲率方向
の直交する2つのアナモフィックレンズ13、14を用
いて、これらのレンズに入射する光を適切に収束させる
ことで、照明スポット17を16:9のアスペクト比を
有する矩形形状にしている。そして回転型色フィルタ1
6は、図2に示すように、その回転する円周方向(接線
方向)と、形成される矩形の照明スポット17の短辺
(x)方向とが同じ方向になるように配置する。このよ
うにすれば、円形の照明スポットを形成する場合、矩形
の照明スポットを形成してその長辺方向と円周方向を一
致させる場合、色フィルタの接合部に照明スポットが当
たる時間を短く出来るので、液晶パネル22の時間開口
率を高くする。つまり、矩形の照明スポット17の短辺
(x)が短かければ、表示素子における色の切り替え時
の休止期間を相対的に短くできるので、液晶パネル22
の時間開口率を高くできる、ということである。When the image display apparatus A is adapted to a wide screen for digital TV use, 854 square pixels are arranged in the horizontal direction and 480 square pixels are arranged in the vertical direction on the wide screen for digital TV. The aspect ratio (the ratio of the length in the horizontal direction to the length in the vertical direction) of the display area of the liquid crystal panel 22 may be 16: 9. In the image display device A, the illumination spot 17 and the display area of the liquid crystal panel 22 are approximately conjugated by the action of the relay lens system 21.
A rectangular shape having a 16: 9 aspect ratio is formed according to the shape of the display area of No. 2. In the image display device A, the illuminating spot 17 has an aspect ratio of 16: 9 by using two anamorphic lenses 13 and 14 whose curvature directions are orthogonal to each other and appropriately converging light incident on these lenses. It has a rectangular shape. And a rotary color filter 1
As shown in FIG. 2, 6 is arranged such that the rotating circumferential direction (tangential direction) is the same as the short side (x) direction of the rectangular illumination spot 17 to be formed. In this manner, when a circular illumination spot is formed, when a rectangular illumination spot is formed and its long side direction is made to coincide with the circumferential direction, the time during which the illumination spot hits the junction of the color filters can be shortened. Therefore, the time aperture ratio of the liquid crystal panel 22 is increased. In other words, if the short side (x) of the rectangular illumination spot 17 is short, the pause period during color switching in the display element can be relatively shortened.
Is that the time aperture ratio can be increased.
【0046】ちなみに、同じ面積を有する正円と長方形
とを比較すると、正円の直径がDであるならば、長方形
の短辺の長さxは、その長辺の長さをyとして、 x=(π/4)・(D/y)・D で表されるが、π/4、D/yは、いずれも1より小さ
いことは自明である。By the way, comparing a circle with a rectangle having the same area and a rectangle, if the diameter of the circle is D, the length x of the short side of the rectangle is x = (Π / 4) · (D / y) · D where it is obvious that both π / 4 and D / y are smaller than 1.
【0047】従って、短辺の長さxは、直径Dよりも小
さく、照明スポットの面積が同じであるならば、矩形の
スポットを形成した方が、円形のスポットとした場合よ
りも照明スポットが色フィルタの接合部を通過する時間
を短くすることが出来るので、液晶パネル22の時間開
口率を高くすることが出来る。Therefore, if the length x of the short side is smaller than the diameter D and the area of the illumination spot is the same, forming the rectangular spot makes the illumination spot smaller than the circular spot. Since the time required to pass through the junction of the color filters can be shortened, the time aperture ratio of the liquid crystal panel 22 can be increased.
【0048】尚、上述したアスペクト比と異なるアスペ
クト比を有する場合、例えば現在流通している普通のブ
ラウン管TVの表示サイズである4:3のアスペクト比
を有する表示素子等の場合であっても、上述同様の作用
及び効果が得られる。このように本実施の形態に係る画
像表示装置Aは、液晶パネル22の時間開口率を高くす
ることにより、高い色純度を実現できる画面表示装置と
している。When the display device has an aspect ratio different from the above-described aspect ratio, for example, a display element having an aspect ratio of 4: 3, which is the display size of a general CRT TV currently in circulation, The same operation and effect as described above can be obtained. As described above, the image display device A according to the present embodiment is a screen display device that can achieve high color purity by increasing the time aperture ratio of the liquid crystal panel 22.
【0049】(実施の形態2)次に、本発明の請求項
2、請求項4及び請求項5に対応する画像表示装置Bを
第2の実施の形態として図面を参照しつつ説明する。図
4は画像表示装置Bの概略構成図であるが、図1に示し
た画像表示装置Aと同一の部材については同一の番号を
附し、その説明については省略する。(Embodiment 2) Next, an image display apparatus B according to claims 2, 4 and 5 of the present invention will be described as a second embodiment with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the image display device B. The same members as those of the image display device A shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【0050】この画像表示装置Bにおいて、照明スポッ
ト17は液晶パネル22の表示領域と相似のおよそ1
6:9アスペクト比の矩形開口を有しているものとする
が、これに限定されるものではない。そしてこれを通過
する光束は、前述の画像表示装置Aと同様に、リレーレ
ンズ系21により液晶パネル22まで導かれて液晶パネ
ル22の表示領域を照明する。そして照明スポット17
と液晶パネル22は共役の関係となっている。尚、色順
次表示される液晶パネル22と回転型色フィルタ16の
関係は画像表示装置Aにおいて説明したものと同様であ
り、16:9アスペクト比の矩形の照明スポット17
は、同様に短辺を回転型色フィルタの回転する円周方向
と合致させることによって液晶パネル22の時間開口率
を改善している。In this image display device B, the illumination spot 17 is approximately 1 similar to the display area of the liquid crystal panel 22.
It has a rectangular opening with a 6: 9 aspect ratio, but is not limited to this. The luminous flux passing therethrough is guided to the liquid crystal panel 22 by the relay lens system 21 to illuminate the display area of the liquid crystal panel 22, as in the image display device A described above. And the lighting spot 17
And the liquid crystal panel 22 have a conjugate relationship. Note that the relationship between the liquid crystal panel 22 and the rotary color filter 16 that are sequentially displayed in color is the same as that described in the image display device A, and the rectangular illumination spot 17 having a 16: 9 aspect ratio is used.
Similarly, the short side is matched with the rotating circumferential direction of the rotary color filter to improve the time aperture ratio of the liquid crystal panel 22.
【0051】そして本実施の形態2における画像表示装
置Bでは、より明るく色純度の優れた画像を得るため
に、略均一な明るさ分布を有する照明スポットを得られ
るように、第1照明系に光学インテグレータ素子を導入
している。以下、光学インテグレータ素子について説明
する。In the image display device B according to the second embodiment, in order to obtain a brighter image with excellent color purity, the first illumination system is so arranged as to obtain an illumination spot having a substantially uniform brightness distribution. An optical integrator element has been introduced. Hereinafter, the optical integrator element will be described.
【0052】画像表示装置Bの回転型色フィルタ16と
して用いられているダイクロイックフィルタには、照射
光の照射角が広範囲でばらつくとカットオフ波長が大き
くシフトしてしまう性質があるので、より多くの光量を
通過させようとすると色純度が低下し、高い色純度を実
現しようとすると必要な波長帯域の光までカットしてし
まう。この問題点を改善する為には、第1照明系に光学
インテグレータ素子を導入することで、ダイクロイック
フィルタへの照射光の照射角を平均化すればよい。The dichroic filter used as the rotary color filter 16 of the image display device B has a property that the cutoff wavelength shifts greatly when the irradiation angle of the irradiation light varies over a wide range. When trying to pass the light amount, the color purity is reduced, and when trying to achieve high color purity, light in a necessary wavelength band is cut. In order to improve this problem, an optical integrator element may be introduced into the first illumination system to average the irradiation angles of the irradiation light to the dichroic filter.
【0053】そこで、照明スポット17を形成する第1
照明系の部分に光学的に積分作用のある光学インテグレ
ータ(積分器)素子を導入すると、照明光が回転型色フ
ィルタ16上の照明スポット17に至る時に、回転型色
フィルタ16への照明光の照射角が平均化されて、明る
さ分布が略均一となる。つまり特に照射角の大きな光が
生じず、ダイクロイックフィルタへの照射光の照射角が
平均化されることになる。Therefore, the first spot for forming the illumination spot 17 is
When an optical integrator (integrator) element having an optical integration function is introduced into a portion of the illumination system, when the illumination light reaches the illumination spot 17 on the rotary color filter 16, the illumination light is applied to the rotary color filter 16. The irradiation angles are averaged, and the brightness distribution becomes substantially uniform. That is, light having a particularly large irradiation angle is not generated, and the irradiation angles of the irradiation light to the dichroic filter are averaged.
【0054】更に、第1照明系に光学インテグレータ素
子を導入することで照明スポット17の明るさ分布を略
均一性とすることにより、これと共役の関係となる液晶
パネル22を照明する光の明るさ分布も略均一となっ
て、即ち明るさむらの少ない画像表示を実現できる。Further, by introducing an optical integrator element into the first illumination system, the brightness distribution of the illumination spot 17 is made substantially uniform, so that the brightness of the light illuminating the liquid crystal panel 22 which is conjugated with this is obtained. The image distribution is also substantially uniform, that is, an image display with less uneven brightness can be realized.
【0055】本実施の形態2では、光学インテグレータ
素子としてレンズアレイを用いており、以下、レンズア
レイ及びこのレンズアレイを用いた画像表示装置Bにつ
いてさらに説明するが、光学インテグレータ素子として
レンズアレイ以外のものを用いても構わない。In the second embodiment, a lens array is used as an optical integrator element. Hereinafter, a lens array and an image display device B using this lens array will be further described. A thing may be used.
【0056】図4に示すように、画像表示装置Bにおけ
る第1照明系は、第1レンズアレイ30、第2レンズア
レイ32、収束レンズ34、及び補助レンズ35によっ
て構成されており、これらは放物面鏡11の出射光束に
対して配置されている。As shown in FIG. 4, the first illumination system in the image display device B includes a first lens array 30, a second lens array 32, a converging lens 34, and an auxiliary lens 35. It is arranged for the light beam emitted from the object mirror 11.
【0057】図5に示すように、第1レンズアレイ30
は、液晶パネル22の表示領域と相似の16:9アスペ
クト比の矩形開口を有する第1レンズ31を二次元状に
配列することにより構成されている。第1レンズ31
は、放物面鏡11から出射する円形の光束断面(図中破
線36で示す円形)である正円領域に近似するように配
列する。尚、第1レンズ31の個数と配列方法は特に図
示したものに限定はされない。そして図6に示すよう
に、第2レンズアレイ32は、第2レンズ33を第1レ
ンズ31と同様に配列して構成する。As shown in FIG. 5, the first lens array 30
Is configured by two-dimensionally arranging first lenses 31 having a rectangular opening having a 16: 9 aspect ratio similar to the display area of the liquid crystal panel 22. First lens 31
Are arranged so as to approximate a perfect circular region having a circular light beam cross section (a circle indicated by a broken line 36 in the figure) emitted from the parabolic mirror 11. The number and arrangement method of the first lenses 31 are not particularly limited to those illustrated. Then, as shown in FIG. 6, the second lens array 32 is configured by arranging the second lenses 33 in the same manner as the first lens 31.
【0058】ここで、第1レンズアレイ30と第2レン
ズアレイ32の動作について説明する。第1レンズアレ
イ30は、比較的照明むらの大きい放物面鏡11の出射
光束を、第1レンズ31によって複数の部分光束に分割
する。分割される部分光束の本数は第1レンズ31の個
数と等しい。これら部分光束は、明るさのむらが少なく
なっている。Here, the operation of the first lens array 30 and the second lens array 32 will be described. The first lens array 30 divides a light beam emitted from the parabolic mirror 11 having relatively large illumination unevenness into a plurality of partial light beams by the first lens 31. The number of the divided partial light beams is equal to the number of the first lenses 31. These partial light beams have less uneven brightness.
【0059】第1レンズ31により分割された部分光束
は、それぞれ第1レンズ31に対応する第2レンズ33
(例えば第1レンズ31aには第2レンズ33aが対応
している。)の開口上に導かれて収斂される。第2レン
ズ33は、入射した部分光束に適当な倍率を与えて照明
スポット17に向けて照射することにより、第1レンズ
31の矩形開口と照明スポット17とを互いに共役の関
係とする。The partial light beams split by the first lens 31 are respectively converted into second lenses 33 corresponding to the first lens 31.
(For example, the second lens 33a corresponds to the first lens 31a.) The light is converged by being guided over the opening. The second lens 33 imparts an appropriate magnification to the incident partial light beam and irradiates the partial light beam toward the illumination spot 17 so that the rectangular aperture of the first lens 31 and the illumination spot 17 have a conjugate relationship with each other.
【0060】このようにして、これら第1レンズアレイ
30と、第2レンズアレイ32とは光学的なインテグレ
ータ(積分器)素子として作用し、むらの少ない均一な
明るさ分布の照明スポット17を形成するのである。In this manner, the first lens array 30 and the second lens array 32 function as optical integrators (integrators), and form the illumination spots 17 with less unevenness and uniform brightness distribution. You do it.
【0061】尚、収束レンズ34は、個々の第2レンズ
33から出射する光束を重畳させた光線を補助レンズ3
5を経て照明スポット17上に送るものである。また、
補助レンズ35は、照明スポット17に至る光線が光軸
12と略平行になるようにするものである。Incidentally, the converging lens 34 converts the light beam obtained by superimposing the light beams emitted from the individual second lenses 33 onto the auxiliary lens 3.
5 and is sent onto the illumination spot 17. Also,
The auxiliary lens 35 makes the light beam reaching the illumination spot 17 substantially parallel to the optical axis 12.
【0062】このように第1照明系を構成することで、
従来の場合に比べてどれだけ回転型色フィルタ16への
照射光の入射角を小さいものとしているか、即ちどれだ
け効果的であるか、を具体例を参照しつつさらに説明す
る。尚、以下の説明において、長さが2mmで直径が1
mmの円筒形に近い発光体の側面から放射される光につ
いて、従来の、楕円面鏡を用いて照明スポットを形成し
た場合と、本実施の形態に係る画像表示装置Bにおける
第1照明系を用いて照明スポット17を構成した場合
と、について比較する。By configuring the first illumination system as described above,
How the incident angle of the irradiation light to the rotary color filter 16 is made smaller than that in the conventional case, that is, how effective it is, will be further described with reference to specific examples. In the following description, the length is 2 mm and the diameter is 1
The light radiated from the side of the luminous body having a shape close to the cylindrical shape having a diameter of 2 mm is formed by using a conventional illumination spot using an ellipsoidal mirror and a first illumination system in the image display apparatus B according to the present embodiment. This is compared with the case where the illumination spot 17 is used.
【0063】まず、従来の、楕円面鏡を用いて照明スポ
ットを形成した場合について考察する。First, consider a case where an illumination spot is formed using a conventional elliptical mirror.
【0064】図7に示す、第1焦点距離:F1=10m
m、第2焦点距離:F2=100mmの楕円面鏡を用い
た場合、第2焦点上に形成される照明スポットの近軸で
の倍率は、 F2÷F1=100÷10=10倍 となる。また、発光体の直径方向の大きさは、 1mm×10=10mm となり、約10mmの直径を有する正円形状の照明スポ
ットが形成される。但し、この場合の10mmは、近軸
計算での目安のスポットサイズである。そして、この照
明スポットの明るさ分布は図8に示すようになる。ま
た、照明スポットにおける最大照射角θは、集光角α=
135度の範囲で楕円面鏡が集光すれば約27.1度と
なる。First focal length: F1 = 10 m shown in FIG.
m, the second focal length: when an elliptical mirror with F2 = 100 mm is used, the paraxial magnification of the illumination spot formed on the second focal point is F2 ÷ F1 = 100 ÷ 10 = 10 times. The size of the luminous body in the diameter direction is 1 mm × 10 = 10 mm, and a circular illumination spot having a diameter of about 10 mm is formed. However, in this case, 10 mm is a standard spot size in paraxial calculation. Then, the brightness distribution of this illumination spot is as shown in FIG. In addition, the maximum irradiation angle θ at the illumination spot is calculated as follows:
When the light is converged by the ellipsoidal mirror in a range of 135 degrees, the angle becomes about 27.1 degrees.
【0065】このように、楕円面鏡だけを用いる従来の
方式では照明スポット上での明るさむらが大きく、即ち
図8に示すように照明スポットの中心から外側に向かっ
て急激に光強度が落ち込んでいることより、光の照射角
がより大きい範囲に渡って拡がっていることが判る。こ
れは、放物面鏡と集光レンズを組み合わせた場合につい
ても同様である。As described above, in the conventional method using only the ellipsoidal mirror, the brightness unevenness on the illumination spot is large, that is, the light intensity sharply decreases from the center of the illumination spot to the outside as shown in FIG. This indicates that the light irradiation angle is spread over a larger range. This also applies to a case where a parabolic mirror and a condenser lens are combined.
【0066】次に、本実施の形態2に係る画像表示装置
Bにおける第1照明系を用いて照明スポット17を構成
した場合について考察する。図9に示すように、焦点距
離:F=10mmの放物面鏡11を用いて集光角α=1
35度の範囲で集光すれば、放物面鏡11から出射する
光束の有効径は約97mmとなるので、1つ1つの第1
レンズ31の開口を横:15.2mm、縦:8.55m
mとすれば、放物面鏡11から出射する直径97mmの
光束(図5に示す破線36)に内接するように第1レン
ズ31を配列して第1レンズアレイ30を構成出来る。Next, the case where the illumination spot 17 is formed using the first illumination system in the image display device B according to the second embodiment will be considered. As shown in FIG. 9, a focal angle α = 1 using a parabolic mirror 11 having a focal length: F = 10 mm.
If the light is condensed in the range of 35 degrees, the effective diameter of the light beam emitted from the parabolic mirror 11 becomes about 97 mm, and therefore, each one of the first
The width of the opening of the lens 31 is 15.2 mm, vertical: 8.55 m
If m, the first lens array 30 can be configured by arranging the first lenses 31 so as to be inscribed in a light beam having a diameter of 97 mm (dashed line 36 shown in FIG. 5) emitted from the parabolic mirror 11.
【0067】次に、従来の方式で得られる照明スポット
である直径10mmの正円と同じ面積を有する16:9
アスペクト比の矩形領域の大きさを計算すると、その大
きさは横:11.82mm、縦:6.65mmとなるの
で、第2レンズ33は、第1レンズ31の実像を倍率約
0.78倍(=11.82÷15.2)にして照明スポ
ット上に形成すればよい。その為に、図9に示すよう
に、第1レンズアレイの主平面と、第2レンズアレイと
収束レンズとを合わせてなる合成レンズの主平面間の距
離をX2=154mmとし、合成レンズの主平面から照
明スポットの距離をX1=120mmとすれば、ほぼ所
望の倍率を得ることができる。そして第2レンズアレイ
の有効径を約97mmとすれば、照明スポットへの最大
照射角θは θ=tan-1(48.5÷120)=22度 となる。またこの場合の照明スポットにおける明るさ分
布は図10に示す通りである。Next, 16: 9 having the same area as a perfect circle having a diameter of 10 mm, which is an illumination spot obtained by the conventional method.
When the size of the rectangular area having the aspect ratio is calculated, the size becomes 11.82 mm in width and 6.65 mm in height, so that the second lens 33 enlarges the real image of the first lens 31 by about 0.78 times. (= 11.82 ÷ 15.2) and may be formed on the illumination spot. For this purpose, as shown in FIG. 9, the distance between the principal plane of the first lens array and the principal plane of the composite lens formed by combining the second lens array and the converging lens is set to X2 = 154 mm, If the distance of the illumination spot from the plane is X1 = 120 mm, a substantially desired magnification can be obtained. If the effective diameter of the second lens array is about 97 mm, the maximum irradiation angle θ to the illumination spot is θ = tan −1 (48.5 ÷ 120) = 22 degrees. The brightness distribution in the illumination spot in this case is as shown in FIG.
【0068】従って、上述した従来の場合と本実施の形
態2に係る場合とを比較すれば、回転型色フィルタの円
周方向に対する照明スポットの大きさ(長さ)が、画像
表示装置Bの場合は6.65mmになるのに対して、従
来の楕円面鏡により構成される照明スポットでは10m
mになり、画像表示装置Bの方が時間開口率を短くでき
ることが判る。また、矩形の照明スポットの短辺方向に
ついて、図8と図10とを比較すれば明白であるよう
に、本実施の形態に係る場合の方が所定の必要な領域以
外に到達する光が少ないので、より混色を防ぐことがで
きる。さらに、照明スポットに到達する光の最大照射角
は画像表示装置Bの場合は22度であるのに対して、従
来の構成の場合は27.1度となり、画像表示装置Bに
おいて照明スポットに到達する光の最大照射角をより小
さくことができることが判る。Therefore, comparing the above-described conventional case and the case according to the second embodiment, the size (length) of the illumination spot in the circumferential direction of the rotary color filter is different from that of the image display device B. In this case, it is 6.65 mm, whereas the illumination spot constituted by the conventional elliptical mirror is 10 m.
m, which indicates that the image display device B can shorten the time aperture ratio. Further, as is apparent from a comparison between FIG. 8 and FIG. 10 with respect to the short side direction of the rectangular illumination spot, in the case of the present embodiment, less light reaches the area other than the predetermined necessary area. Therefore, color mixing can be further prevented. Further, the maximum irradiation angle of light reaching the illumination spot is 22 degrees in the case of the image display device B, whereas it is 27.1 degrees in the case of the conventional configuration, and reaches the illumination spot in the image display device B. It can be seen that the maximum irradiation angle of the emitted light can be made smaller.
【0069】但し、上記具体例に示したようにように、
混色を防ぎ、最大照射角を小さくする為には第1レンズ
アレイと第2レンズアレイの面間隔は妥当なものでなけ
ればならない。即ち、距離X2が大きければ、X1も大
きくなり、照明スポットへの照射角が小さくなることは
自明である。つまり、適切なX1、X2の組み合わせに
おいて、上記最大照射角22度が得られるのである。However, as shown in the above specific example,
In order to prevent color mixing and reduce the maximum irradiation angle, the surface distance between the first lens array and the second lens array must be appropriate. That is, it is obvious that if the distance X2 is large, X1 is also large and the irradiation angle to the illumination spot is small. That is, with the appropriate combination of X1 and X2, the maximum irradiation angle of 22 degrees can be obtained.
【0070】ところで、図6に示した第2レンズアレイ
を構成する第2レンズの大きさはすべて同一としたが、
そのために発光体の実像を完全にカバーしきれていない
ので、光損失を生じてしまう。そこで、図6に示した第
2レンズアレイとは異なる構成とすることで、より光損
失を減少させるレンズアレイについて、以下、図面を参
照しつつ説明する。Incidentally, the size of the second lenses constituting the second lens array shown in FIG. 6 was all the same,
As a result, since the real image of the illuminant is not completely covered, light loss occurs. Therefore, a lens array that has a configuration different from that of the second lens array illustrated in FIG. 6 to further reduce light loss will be described below with reference to the drawings.
【0071】図9に示した画像表示装置Bにおける距離
X2を長くすれば、第2レンズ上に形成される発光体の
実像が大きくなり、第2レンズの開口をはみ出して形成
される光について光損失を生じる。また、距離X2を短
くすれば、第2レンズ上の発光体の実像は小さくなり、
光損失は低減されるが、第2レンズの開口に対して発光
体の実像が小さすぎる場合は、第2レンズアレイ全体の
開口部において、各部分光束それぞれが小さく離散的に
通過してしまうので、その結果、限られた開口面積を有
効に利用できない。When the distance X2 in the image display device B shown in FIG. 9 is increased, the real image of the illuminant formed on the second lens becomes large, and the light formed outside the opening of the second lens is not illuminated. Causes loss. Also, if the distance X2 is reduced, the real image of the illuminant on the second lens becomes smaller,
Although the light loss is reduced, if the real image of the illuminant is too small with respect to the aperture of the second lens, each partial light flux passes through the aperture of the entire second lens array in a small and discrete manner. As a result, the limited opening area cannot be used effectively.
【0072】ここで第2レンズ上に形成される実像の大
きさについて、図9を参照しつつ検討する。軸上点であ
る放物面鏡の頂点A部について、発光体を見込む距離は
10mm、またこの方向から見える発光体の太さは1m
mとなる。そして発光体を見込む角度はtan-1(0.
1)=5.7度となるので、軸上に近いレンズ(図6で
あれば、例えば第2レンズ33wである。)を通過する
光(Ls)はこの角度に相当する開口数を有していれ
ば、最も効率よく光を利用できる。そして距離X2(=
154mm)における実像のサイズは約15mmとな
る。また、α=90度の集光方向の光について、例えば
α=90度に該当する箇所であるB部について検討する
と、この部分から見込む発光体の距離は20mm、また
この方向から見える発光体の長さは2mmとなる。そし
てこの経路(Lt)近傍に存在する第2レンズ(図6で
あれば例えば第2レンズ33kである。)における実像
のサイズは約15mmとなる。Here, the size of the real image formed on the second lens will be discussed with reference to FIG. For the vertex A of the parabolic mirror, which is an on-axis point, the distance from which the luminous body can be seen is 10 mm, and the thickness of the luminous body seen from this direction is 1 m
m. The angle at which the luminous body is viewed is tan -1 (0.
1) = 5.7 degrees, so that light (Ls) passing through a lens close to the axis (in FIG. 6, for example, the second lens 33w) has a numerical aperture corresponding to this angle. If so, the light can be used most efficiently. And the distance X2 (=
154 mm) is about 15 mm. Further, regarding light in the light condensing direction at α = 90 degrees, for example, when examining a portion B corresponding to α = 90 degrees, the distance of the luminous body viewed from this part is 20 mm. The length is 2 mm. The size of the real image in the second lens (for example, the second lens 33k in FIG. 6) existing near this path (Lt) is about 15 mm.
【0073】しかしB部を超えて放物面鏡の周辺部に向
かうと、発光体を見込む角度は急峻に減少する。例え
ば、α=約135度に該当する箇所であるC部について
検討すると、この部分から見込む発光体の距離は45m
m、またこの方向から見える発光体の長さは2mmとな
る。そして発光体を見込む角度は約1.4度にまで小さ
くなってしまう。そしてこの光(Lu)の経路に近いレ
ンズ(図6であれば、例えば第2レンズ33bであ
る。)は、この角度に相当する開口数を有していれば、
最も効率よく光を利用できるが、この部分における実像
のサイズは約4mmにしかならず、また図6に示した第
2レンズアレイにおいてはすべての第2レンズの開口数
が同一であるため、必ずしも効率よく光を利用している
とは言えない。However, when going beyond the part B toward the periphery of the parabolic mirror, the angle at which the luminous body is seen decreases sharply. For example, when considering a portion C corresponding to α = approximately 135 degrees, the distance of the luminous body viewed from this portion is 45 m.
m, and the length of the luminous body seen from this direction is 2 mm. The angle at which the luminous body is viewed is reduced to about 1.4 degrees. A lens close to the path of the light (Lu) (in FIG. 6, for example, the second lens 33b) has a numerical aperture corresponding to this angle.
Although the light can be used most efficiently, the size of the real image in this portion is only about 4 mm, and in the second lens array shown in FIG. 6, the numerical apertures of all the second lenses are the same. It cannot be said that it uses light.
【0074】そこで、さらに効率を上げる為には、図1
1に示すように、異なる形状の開口を有する複数の第2
レンズを有するレンズアレイとすればよい。ここで、図
11中に示すa〜wは、図5に示した第1レンズアレイ
30の各レンズとの対応関係を示している。In order to further increase the efficiency, FIG.
As shown in FIG. 1, a plurality of second openings having openings of different shapes are provided.
What is necessary is just to be a lens array which has a lens. Here, a to w shown in FIG. 11 indicate a correspondence relationship with each lens of the first lens array 30 shown in FIG.
【0075】第2レンズアレイ37は、光軸からの距離
に応じて各第2レンズ38の開口と大きさを最適に組み
合わせ、光軸近傍に位置するレンズほど、大きな実像に
合わせた大きな開口を、光軸から離れて位置するレンズ
ほど、小さな実像に合わせて小さな開口を与えており、
これらを最適に組み合わせて、光損失を大きくすること
なく、第2レンズアレイ37全体の開口を小さくでき
る。このように構成した第2レンズアレイを図5に示し
た第1レンズアレイと組み合わせる場合、第1レンズア
レイ30を構成する第1レンズ31の各々は、適当にレ
ンズ光軸をその開口に対して軸ずらし(偏心)させ、第
1レンズを出射した光が、対応する第2レンズ38の開
口上に到達するように構成するとよい。そしてこのよう
にすれば、照明スポットへの光の照射角をより小さくで
きる利点がある。The second lens array 37 optimally combines the aperture and the size of each second lens 38 in accordance with the distance from the optical axis. The closer the optical axis is to the lens, the larger the aperture corresponding to the larger real image. , The lens located farther from the optical axis gives a smaller aperture to fit the smaller real image,
By optimally combining these, the aperture of the entire second lens array 37 can be reduced without increasing the light loss. When the second lens array configured as described above is combined with the first lens array illustrated in FIG. 5, each of the first lenses 31 included in the first lens array 30 appropriately positions the lens optical axis with respect to its opening. It is preferable that the axis is shifted (eccentric) so that the light emitted from the first lens reaches the corresponding opening of the second lens 38. In this case, there is an advantage that the irradiation angle of light to the illumination spot can be reduced.
【0076】以上説明したように、図4に示した画像表
示装置Bにおいては、実現したい光利用効率に応じて、
多少の光損失を許容して第1レンズアレイと第2レンズ
アレイの開口形状を同じに揃えても良いし、図11に示
すような第2レンズアレイの開口形状として、その効率
と第2レンズアレイの開口サイズを最適化することも可
能である。As described above, in the image display device B shown in FIG. 4, according to the light use efficiency to be realized,
The aperture shapes of the first lens array and the second lens array may be made equal to allow some light loss, or the efficiency and the second lens may be made as the aperture shape of the second lens array as shown in FIG. It is also possible to optimize the aperture size of the array.
【0077】尚、上述の画像表示装置Bにおいて、収束
レンズ34を使わない構成とすることも考えられる。収
束レンズを使わない場合、第2レンズを適当に偏心させ
て、これらを通過する部分光束を適宜偏向させ、照明ス
ポット上に各部分光束を重畳すればよい。In the above-described image display device B, a configuration in which the converging lens 34 is not used may be considered. When a converging lens is not used, the second lens may be appropriately decentered, a partial light beam passing therethrough may be appropriately deflected, and each partial light beam may be superimposed on an illumination spot.
【0078】以上、光学インテグレータ素子としてレン
ズアレイを用いた場合を説明したが、これ以外に、例え
ばガラスロッドを光学インテグレータ素子として用いる
ことも考えられる。以下、ガラスロッドを用いた場合に
ついて、図面を参照しつつ簡単に説明する。The case where the lens array is used as the optical integrator element has been described above. Alternatively, for example, a glass rod may be used as the optical integrator element. Hereinafter, a case where a glass rod is used will be briefly described with reference to the drawings.
【0079】図12は図4に示した画像表示装置Bにお
いて、レンズアレイの代わりにガラスロッドを用いた構
成とした画像表示装置B’の一部の構成を示した概略図
である。画像表示装置Bと同一の構成部分についてはこ
こでは省略している。この画像表示装置B’では、発光
体10の放射する光を楕円鏡41により集光し、これを
矩形のガラスロッド42に入射させる。ガラスロッド4
2に入射した光はその側面で全反射を繰り返すことによ
り、上述した、2枚のレンズアレイを組み合わせた光学
インテグレータ素子と同様の作用と効果を得ることがで
きる。この場合、ガラスロッド42の出射端面43は、
照明スポット17の形状を決定することより、出射端面
の形状は液晶パネル22の表示領域と同じアスペクト比
の矩形形状とすればよい。補助レンズ44は、光束を平
均化して照明されるガラスロッド出射端部の照明スポッ
トを回転型色フィルタ16上に導くが、これを備えない
場合は、ガラスロッド自身が導くように構成すればよ
い。FIG. 12 is a schematic diagram showing a part of the structure of an image display device B ′ in which a glass rod is used in place of the lens array in the image display device B shown in FIG. The same components as those of the image display device B are omitted here. In the image display device B ′, the light emitted from the light emitter 10 is condensed by the elliptical mirror 41 and is incident on a rectangular glass rod 42. Glass rod 4
By repeating the total reflection on the side surface of the light incident on 2, the same operation and effect as the above-described optical integrator element combining two lens arrays can be obtained. In this case, the emission end face 43 of the glass rod 42
By determining the shape of the illumination spot 17, the shape of the emission end face may be a rectangular shape having the same aspect ratio as the display area of the liquid crystal panel 22. The auxiliary lens 44 guides the illumination spot at the exit end of the glass rod, which is illuminated by averaging the light flux, onto the rotary color filter 16, but if not provided, the glass rod itself may guide the illumination spot. .
【0080】このようにして光学インテグレータ素子で
ある第1レンズアレイ30と第2レンズアレイ32とを
用いることで、もしくはガラスロッド42を用いること
で、色純度を高くでき、必要な波長帯域の光をカットす
ることもない。更に照明スポット17の明るさ均一性が
高くなるので、これと共役の関係となる液晶パネル22
を照明する光の明るさの均一性が改善され、すなわち、
各画角点での光の照射角が、平均化される。従って、回
転型色フィルタに入射する光の最大照射角を小さくでき
るので、より好ましい画像表示装置を実現できる。As described above, by using the first lens array 30 and the second lens array 32 as the optical integrator elements or using the glass rod 42, the color purity can be increased, and the light in the required wavelength band can be obtained. No need to cut. Further, since the brightness uniformity of the illumination spot 17 is improved, the liquid crystal panel
The uniformity of the brightness of the light illuminating the
The light irradiation angles at each angle of view are averaged. Therefore, the maximum irradiation angle of the light incident on the rotary color filter can be reduced, so that a more preferable image display device can be realized.
【0081】(実施の形態3)次に、本発明の請求項3
から請求項5に対応する画像表示装置Cを第3の実施の
形態として説明する。この画像表示装置Cでは、放物面
鏡から照明スポットに至る光路に、3つのレンズ群が備
えられている。つまり、第1レンズ群により光束を収斂
させ発光体の実像を形成する。次に、形成された実像の
近傍に第2レンズ群を備えて照明スポットを形成する。
この場合、第2レンズ群の主平面が射出瞳に相当する。
そして第3レンズ群を照明スポットの近傍に配置して、
テレセントリック照明としている。(Embodiment 3) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
An image display device C according to a fifth embodiment will be described as a third embodiment. In the image display device C, three lens groups are provided in the optical path from the parabolic mirror to the illumination spot. That is, the light flux is converged by the first lens group to form a real image of the luminous body. Next, an illumination spot is formed by providing the second lens group near the formed real image.
In this case, the main plane of the second lens group corresponds to the exit pupil.
Then, the third lens group is arranged near the illumination spot,
Telecentric lighting.
【0082】そして、上述した構成は、第1レンズ群を
第1レンズアレイ30の第1レンズ31、第2レンズ群
を第2レンズアレイ32の第2レンズ33と収束レンズ
34、第3レンズ群を補助レンズ35と見なせば、図4
に示した構成の画像表示装置そのものとなる。この場
合、第2レンズ群をアナモフィックレンズで構成すれ
ば、適当なアスペクト比の矩形の照明スポットを構成で
きる。そして矩形照明スポットの短辺方向と、回転型色
フィルタの配置方向を適切にすれば、第1の実施の形態
において説明したのと同様の作用と効果を得る。In the above-described configuration, the first lens group is composed of the first lens 31 of the first lens array 30, the second lens group is composed of the second lens 33 and the converging lens 34 of the second lens array 32, and the third lens group. Can be considered as an auxiliary lens 35, FIG.
The image display device having the configuration shown in FIG. In this case, if the second lens group is constituted by an anamorphic lens, a rectangular illumination spot having an appropriate aspect ratio can be constituted. If the direction of the short side of the rectangular illumination spot and the direction of arrangement of the rotary color filters are properly set, the same operation and effect as described in the first embodiment can be obtained.
【0083】そこで、以下画像表示装置Cについて図4
を参照しつつさらに説明する。この画像表示装置Cで
は、照明スポット17を形成する第1照明系において照
明スポット17に対する射出瞳上に発光体10の実像を
形成し、また照明スポット17をいわゆるケーラー照明
により形成するように構成されている。The image display device C is described below with reference to FIG.
Will be further described with reference to FIG. The image display device C is configured to form a real image of the illuminant 10 on the exit pupil with respect to the illumination spot 17 in the first illumination system that forms the illumination spot 17, and to form the illumination spot 17 by so-called Koehler illumination. ing.
【0084】さらに具体的に説明すると、第1レンズア
レイ30は第2レンズアレイ32の開口近傍に複数の発
光体10の実像を形成し、これら発光体10の実像を近
似する正円領域が照明スポット17を形成する第1照明
系の射出瞳となる。従って、このように構成される発光
体10と照明スポット17はいわゆる像と瞳の関係とな
り、その為お互いの共役関係が最も少ない。これに加え
て、第2レンズアレイ32を構成する第2レンズ33の
各々は有限の開口を有しており、これらの開口は、対応
する複数の部分光束の各々について開口絞りとして作用
している。尚、対応する第2レンズの開口をはみ出して
隣のレンズに入射した光は、照明スポット17の領域に
は到達しないので、有効に利用されることはない。More specifically, the first lens array 30 forms real images of the plurality of luminous bodies 10 in the vicinity of the opening of the second lens array 32, and a circular area approximating the real images of the luminous bodies 10 is illuminated. An exit pupil of the first illumination system that forms the spot 17. Therefore, the light emitting body 10 and the illumination spot 17 thus configured have a so-called image-pupil relationship, and therefore have the least conjugate relationship with each other. In addition, each of the second lenses 33 constituting the second lens array 32 has a finite aperture, and these apertures act as aperture stops for each of the corresponding partial light beams. . Note that the light that has protruded from the corresponding opening of the second lens and entered the adjacent lens does not reach the area of the illumination spot 17 and is not effectively used.
【0085】このように、画像表示装置Cでは照明スポ
ット17に対する射出瞳上に発光体10の実像を形成
し、さらに射出瞳に適当な開口絞りを設けているので、
発光体10の大きさが変化しても照明スポット17の大
きさが変化することがない。従って、量産時におけるラ
ンプのばらつきや、ランプ経時変化に依って発光体10
の大きさが変化した場合であっても、常に同じ大きさの
照明スポット17を得ることができる。また射出瞳に適
当な開口絞りを有するので、製造時におけるランプの大
きさのばらつきや寿命要因に依って発光体自体の大きさ
が変化しても、照明スポットのサイズを一定にし、また
不要な迷光の発生を抑制できる。従って、予め最適化し
た時間開口率を用いて、画像表示装置を構成できる。As described above, in the image display device C, a real image of the light emitting body 10 is formed on the exit pupil for the illumination spot 17 and an appropriate aperture stop is provided on the exit pupil.
Even if the size of the light emitting body 10 changes, the size of the illumination spot 17 does not change. Therefore, the luminous body 10 may vary depending on the variation of the lamp during mass production and the aging of the lamp.
Illumination spots 17 of the same size can always be obtained even when the size of the illumination spot 17 changes. In addition, since the exit pupil has an appropriate aperture stop, the size of the illumination spot can be kept constant even if the size of the illuminant itself changes due to variations in the size of the lamp during manufacturing or due to life factors, and unnecessary and unnecessary The generation of stray light can be suppressed. Therefore, the image display device can be configured using the time aperture ratio optimized in advance.
【0086】さらに照明スポット17のサイズを常に必
要十分な大きさとして一定にできる上に、矩形の照明ス
ポットを形成しこの短辺方向と回転型色フィルタの回転
円周方向を一致させているので、画像表示装置Cの時間
開口率を高い値で常に一定にできる。また、2枚のレン
ズアレイからなる光学インテグレータ素子を用いて照明
スポットを形成するので、各画角での照明光の照射角を
平均化して一定として、色フィルタへの最大入射角を小
さくでき、その結果、色分離効率の良い、明るく、色純
度の高い、色順次表示方式の表示を実現できる。この2
枚のレンズアレイは、例えば図5に示す構成を有する第
1レンズアレイと、図11に示す構成を有する第2レン
ズアレイとの組み合わせとすればなお良い。この図11
に示す第2レンズアレイを用いると、第2の実施の形態
において説明したように、第2レンズアレイ上に形成さ
れる複数の発光体の実像の大きさに合わせて、光損失を
増加させることなく、その開口の総和を小さくできるの
で、より照射角の小さい光で、照明スポットを形成でき
る。Further, since the size of the illumination spot 17 can always be made constant as necessary and sufficient, a rectangular illumination spot is formed, and the short side direction and the rotation circumferential direction of the rotary color filter are matched. In addition, the time aperture ratio of the image display device C can be kept constant at a high value. In addition, since the illumination spot is formed using an optical integrator element composed of two lens arrays, the irradiation angle of the illumination light at each angle of view can be averaged to be constant, and the maximum incident angle to the color filter can be reduced. As a result, it is possible to realize bright, high-color purity, color sequential display with high color separation efficiency. This 2
The lens array may be a combination of, for example, a first lens array having the configuration shown in FIG. 5 and a second lens array having the configuration shown in FIG. This FIG.
As described in the second embodiment, when the second lens array shown in (2) is used, the light loss can be increased in accordance with the size of the real images of the plurality of light emitters formed on the second lens array. In addition, since the sum of the openings can be reduced, an illumination spot can be formed with light having a smaller irradiation angle.
【0087】以上述べた画像表示装置A、B、Cは、空
間光変調素子として色順次表示方式の透過型液晶パネル
を用いる場合を示したが、必ずしもこれに限定されず、
例えば反射型の液晶パネルや、反射型のデジタルマイク
ロミラー素子(DMD)を用いる構成であっても構わな
い。The above-described image display devices A, B, and C show the case where the color sequential display type transmissive liquid crystal panel is used as the spatial light modulator, but the present invention is not limited to this.
For example, a configuration using a reflective liquid crystal panel or a reflective digital micromirror element (DMD) may be used.
【0088】(実施の形態4)次に、第1の実施の形態
において説明した画像表示装置Aを用いてなる本発明の
請求項6及び請求項9に対応する投写型画像表示装置を
第4の実施の形態として説明する。(Embodiment 4) Next, a projection type image display device according to the sixth and ninth aspects of the present invention, which uses the image display device A described in the first embodiment, will be described. An embodiment will be described.
【0089】図13は第1の実施の形態で説明した画像
表示措置Aを用いた本発明の実施の形態4による投写型
画像表示装置Dの概略構造図である。この投写型画像表
示装置Dにおいて、画像表示装置Aと同一の部分、即ち
図1と同一の部分については同一の符号を附し、その説
明を省略する。FIG. 13 is a schematic structural diagram of a projection type image display device D according to the fourth embodiment of the present invention using the image display means A described in the first embodiment. In this projection type image display device D, the same portions as those in the image display device A, that is, the same portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0090】投写型画像表示装置Dは、画像表示装置A
に投写レンズ48を追加したものである。投写型画像表
示装置Dにおいて、透過型液晶パネル22で変調された
光は投写レンズ48の入射瞳49に入射し、色順次表示
方式で表示される画像は、スクリーン(ここでは図示せ
ず)上に拡大投写されるようになっている。よって、第
1の実施の形態の画像表示装置Aにおけると同様に、時
間開口率を高く改善できるので、明るい投写型画像表示
装置を得ることが出来る。The projection type image display device D includes an image display device A
And a projection lens 48 is added. In the projection type image display device D, the light modulated by the transmission type liquid crystal panel 22 enters the entrance pupil 49 of the projection lens 48, and the image displayed in the color sequential display mode is displayed on a screen (not shown here). The projection is enlarged. Therefore, as in the case of the image display device A of the first embodiment, the time aperture ratio can be increased and a bright projection-type image display device can be obtained.
【0091】(実施の形態5)次に、第2の実施の形態
で説明した画像表示装置Bを用いてなる本発明の請求項
7、請求項9及び請求項10に対応する投写型画像表示
装置Eを、第5の実施の形態として図14を参照しつつ
説明する。(Embodiment 5) Next, a projection type image display according to the seventh, ninth and tenth aspects of the present invention using the image display apparatus B described in the second embodiment. The device E will be described as a fifth embodiment with reference to FIG.
【0092】図14は第2の実施の形態で説明した画像
表示措置Bを用いた本発明の実施の形態5による投写型
画像表示装置Eの概略構造図である。この投写型画像表
示装置Eにおいて、画像表示装置Bと同一の部分、即ち
図4と同一の部分については同一の符号を附し、その説
明を省略する。FIG. 14 is a schematic structural diagram of a projection type image display device E according to a fifth embodiment of the present invention using the image display measure B described in the second embodiment. In this projection type image display device E, the same portions as those in the image display device B, that is, the same portions as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0093】投写型画像表示装置Eは、画像表示装置B
に投写レンズ45と反射型の空間光変調素子47とを追
加したものである。投写型画像表示装置Eにおいて、透
過型液晶パネル22で変調された光は反射型の空間光変
調素子47を照明し、その変調画像を、投写レンズ45
によりスクリーン(図示せず)上に拡大投写されるよう
になっている。ここで、反射型の空間光変調素子とし
て、例えば、微小なミラーを二次元状に配列したデジタ
ルマイクロミラー素子(DMD素子)を用いると良い。
すでに述べたように、DMD素子は微小ミラーのチルト
角を制御して光の進行方向をOn/Offするもので、
高速応答が可能であると共に、偏光を利用しないので、
高い光利用効率を実現できる。The projection type image display device E includes an image display device B
And a projection lens 45 and a reflection type spatial light modulator 47 are added to FIG. In the projection type image display device E, the light modulated by the transmission type liquid crystal panel 22 illuminates the reflection type spatial light modulation element 47, and the modulated image is transmitted to the projection lens 45.
Is enlarged and projected on a screen (not shown). Here, for example, a digital micromirror element (DMD element) in which minute mirrors are two-dimensionally arranged may be used as the reflection type spatial light modulation element.
As described above, the DMD element controls the tilt angle of the micro mirror to turn on / off the traveling direction of light.
Because it can respond fast and does not use polarized light,
High light use efficiency can be realized.
【0094】また、2枚のレンズアレイ30、32から
なる光学インテグレータ素子を使って、矩形の照明スポ
ット17を形成しており、明るさの均一な照明スポット
を形成することで、照射角を平均化でき、即ち色フィル
タへの最大入射角を小さくできるので、色分離特性の良
い、明るく、色純度の高い色順次表示を得られる。そし
て空間光変調素子47の表示領域と照明スポット17を
共役の関係とし、明るさの均一性の高い照明スポット1
7を形成しているので、空間光変調素子47を照明する
光について、明るさの均一性を高くできる。その結果、
スクリーンに投影される画像の明るさむらを少なくし、
均一性の優れた投写画像を提供できる投写型画像表示装
置を得られる。Further, a rectangular illumination spot 17 is formed by using an optical integrator element composed of two lens arrays 30 and 32. By forming an illumination spot with uniform brightness, the irradiation angle can be averaged. That is, since the maximum incident angle on the color filter can be reduced, it is possible to obtain a bright color sequential display with good color separation characteristics and high color purity. The display area of the spatial light modulator 47 and the illumination spot 17 have a conjugate relationship, and the illumination spot 1 having high uniformity of brightness is provided.
Since the light source 7 is formed, the uniformity of brightness of the light illuminating the spatial light modulator 47 can be increased. as a result,
Reduce the uneven brightness of the image projected on the screen,
A projection-type image display device that can provide a projection image with excellent uniformity can be obtained.
【0095】(実施の形態6)次に、第3の実施の形態
で説明した画像表示装置Cを用いてなる本発明の請求項
8、請求項9及び請求項10に対応する投写型画像表示
装置Fを第6の実施の形態として説明する。この投写型
画像表示装置Fの概略構造は図14に示したものと同一
である。(Embodiment 6) Next, a projection type image display according to the eighth, ninth and tenth aspects of the present invention using the image display device C described in the third embodiment. The device F will be described as a sixth embodiment. The schematic structure of the projection type image display device F is the same as that shown in FIG.
【0096】この投写型画像表示装置Fでは、画像表示
装置Cについて説明した通り、照明スポットを形成する
射出瞳上に発光体の実像を形成するので、発光体の大き
さが変化しても、照明スポットの大きさは変化しない。
常に、一定で高い時間開口率を実現できるので、明る
く、混色の発生しない投写型画像表示装置Fを実現でき
る。In the projection type image display apparatus F, as described for the image display apparatus C, a real image of the illuminant is formed on the exit pupil forming the illumination spot. The size of the illumination spot does not change.
Since a constant and high time aperture ratio can always be realized, the projection type image display apparatus F which is bright and free from color mixture can be realized.
【0097】[0097]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項1に
記載の画像表示装置、及び請求項6に記載の投写型画像
表示装置では、矩形の照明スポットを形成するので、色
の遷移期間における空間光変調素子の休止時間を短く
し、また時間開口率を高く改善できる。また、矩形の照
明スポットの短辺方向と回転型色フィルタの円周方向と
を一致させるので、より効率の高い、明るい画像表示を
可能とする装置を実現する。As described above, in the image display device according to the first aspect of the present invention and the projection type image display device according to the sixth aspect of the present invention, a rectangular illumination spot is formed. The pause time of the spatial light modulator in the period can be shortened, and the time aperture ratio can be improved. In addition, since the short side direction of the rectangular illumination spot and the circumferential direction of the rotary color filter are made to coincide with each other, a more efficient and brighter image display device can be realized.
【0098】本発明の請求項2に記載の画像表示装置、
及び請求項7に記載の投写型画像表示装置では、照明ス
ポットを光学インテグレータ素子を用いて形成するの
で、明るさの均一性の高い照明スポットを形成でき、照
射角を平均化できる。従って、最大照射角を抑制でき、
色純度と効率の高い色順次照明を実現できる。また、矩
形の照明スポットの短辺方向と回転型色フィルタの円周
方向とを一致させるので、より効率の高い、明るい画像
表示を可能とする装置を実現する。The image display device according to claim 2 of the present invention,
In the projection type image display device according to the seventh aspect, since the illumination spot is formed by using the optical integrator element, an illumination spot having high uniformity in brightness can be formed, and the irradiation angles can be averaged. Therefore, the maximum irradiation angle can be suppressed,
Color sequential illumination with high color purity and efficiency can be realized. In addition, since the short side direction of the rectangular illumination spot and the circumferential direction of the rotary color filter are made to coincide with each other, a more efficient and brighter image display device can be realized.
【0099】本発明の請求項3に記載の画像表示装置、
及び請求項8に記載の投写型画像表示装置では、照明ス
ポットを形成する射出瞳上に、発光体の実像を形成する
ようにしたので、発光体の実像の大きさに依らず、照明
スポットの大きさを一定にできるので、常に高い時間開
口率を実現すると共に、混色の発生を防止できる。ま
た、矩形の照明スポットの短辺方向と回転型色フィルタ
の円周方向とを一致させるので、より効率の高い、明る
い画像表示を可能とする装置を実現する。The image display device according to claim 3 of the present invention,
In the projection type image display device according to the present invention, since the real image of the illuminant is formed on the exit pupil forming the illumination spot, regardless of the size of the real image of the illuminant, Since the size can be made constant, a high time aperture ratio can always be realized, and the occurrence of color mixing can be prevented. In addition, since the short side direction of the rectangular illumination spot and the circumferential direction of the rotary color filter are made to coincide with each other, a more efficient and brighter image display device can be realized.
【0100】本発明の請求項4に記載の画像表示装置、
及び請求項9に記載の投写型画像表示装置では、第2照
明系を入力部収束レンズと、出力部収束レンズと、中央
部収束レンズと、で構成したので、照明スポットと空間
光変調素子の表示領域とを共役の関係とすることが出来
る。The image display device according to claim 4 of the present invention,
In the projection type image display device according to the ninth aspect, the second illumination system includes the input portion convergent lens, the output portion convergent lens, and the central portion convergent lens. The display area and the display area can be in a conjugate relationship.
【0101】本発明の請求項5に記載の画像表示装置、
及び請求項10に記載の投写型画像表示装置では、第1
照明系を、第1レンズアレイと、第2レンズアレイと、
で構成したので、照明スポットの大きさを一定にするの
みならず、明るさの均一性も非常に高いものとすること
が出来る。The image display device according to claim 5 of the present invention,
And the projection type image display device according to claim 10, wherein
An illumination system including a first lens array, a second lens array,
, It is possible not only to make the size of the illumination spot constant but also to make the uniformity of the brightness extremely high.
【図1】本発明の画像表示装置の構成の一例を示す略構
成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a configuration of an image display device of the present invention.
【図2】回転型色フィルタ上に形成される照明スポット
の一例を示す略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an illumination spot formed on a rotary color filter.
【図3】本発明の画像表示装置が用いる空間光変調素子
の時間開口率を説明する略線図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a time aperture ratio of a spatial light modulator used in the image display device of the present invention.
【図4】本発明の画像表示装置の他の実施の形態を示す
略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the image display device of the present invention.
【図5】第1レンズアレイの構成の一例を示す略構成図
である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a first lens array.
【図6】第2レンズアレイの構成の一例を示す略構成図
である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a second lens array.
【図7】従来の楕円面鏡における設計パラメータの一例
を示す略線図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of design parameters in a conventional ellipsoidal mirror.
【図8】従来の楕円面鏡における照明スポットの明るさ
分布の一例を示す略線図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a brightness distribution of an illumination spot in a conventional ellipsoidal mirror.
【図9】本発明の画像表示装置における設計パラメータ
の一例を示す略線図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of design parameters in the image display device of the present invention.
【図10】本発明の画像表示装置における照明スポット
の明るさ分布の一例を示す略線図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a brightness distribution of an illumination spot in the image display device of the present invention.
【図11】第2レンズアレイの更に好ましい構成の一例
を示す略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a more preferable configuration of a second lens array.
【図12】本発明の画像表示装置の更に他の実施の形態
を示す略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the image display device of the present invention.
【図13】本発明の投写型画像表示装置の構成の一例を
示す略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing an example of a configuration of a projection type image display device of the present invention.
【図14】本発明の投写型画像表示装置の他の実施の形
態を示す略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the projection type image display device of the present invention.
【図15】従来の画像表示装置の構成の一例を示す略構
成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of a conventional image display device.
【図16】従来の回転型色フィルタ上に形成される照明
スポットの一例を示す略構成図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of an illumination spot formed on a conventional rotary color filter.
【図17】従来の楕円面鏡の作用を示す略線図である。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating the operation of a conventional elliptical mirror.
10 発光体 11 放物面鏡 12 光軸 13、14 アナモフィックレンズ 15、35、44 補助レンズ 16 回転型色フィルタ 17 照明スポット 18 入力部収束レンズ 19 中央部収束レンズ 20 出力部収束レンズ 21 リレーレンズ系 22 液晶パネル 23 モータ 28 ハブ 29R 赤透過フィルタ 29G 緑透過フィルタ 29B 青透過フィルタ 30 第1レンズアレイ 31 第1レンズ 32、37 第2レンズアレイ 33、38 第2レンズ 34 収束レンズ 41 楕円面鏡 42 ガラスロッド 45、48 投写レンズ 46、49 入射瞳 47 反射型空間光変調素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light-emitting body 11 Parabolic mirror 12 Optical axis 13, 14 Anamorphic lens 15, 35, 44 Auxiliary lens 16 Rotary color filter 17 Illumination spot 18 Input part converging lens 19 Central part converging lens 20 Output part converging lens 21 Relay lens system Reference Signs List 22 liquid crystal panel 23 motor 28 hub 29R red transmission filter 29G green transmission filter 29B blue transmission filter 30 first lens array 31 first lens 32, 37 second lens array 33, 38 second lens 34 converging lens 41 elliptical mirror 42 glass Rods 45, 48 Projection lenses 46, 49 Entrance pupil 47 Reflective spatial light modulator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 33/12 H04N 9/31 C H04N 9/31 G02B 27/00 V (72)発明者 大前 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA21 AB10 AC01 2H052 BA02 BA03 BA09 BA14 5C060 AA07 BA04 BA09 BB13 EA00 GA01 GB06 HC01 HC17 JA18 JB06 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 33/12 H04N 9/31 C H04N 9/31 G02B 27/00 V (72) Inventor Hideki Omae Osaka 1006, Kadoma, Kamon, Fumonma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.F-term (reference)
Claims (10)
手段と、 前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照
明スポットを形成する第1照明系と、 前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、
青、緑の各色光に順次切り替える回転型色フィルタと、 赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示する
ことに用いる空間光変調素子と、 前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変
調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、を備
えた画像表示装置であって、 前記第1照明系は、前記空間光変調素子の表示領域のア
スペクト比に略等しいアスペクト比を有する前記照明ス
ポットを形成し、 前記第2照明系は、前記回転型色フィルタによって形成
される赤、青、緑の各色光と前記空間光変調素子の表示
とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素
子とを略共役の関係とさせ、 前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタ
の円周方向とを略一致させる、ことを特徴とする、画像
表示装置。A light source that emits white light; a light condensing unit that collects light emitted from the light source to form a substantially single light beam; and a rectangular illumination spot using the light beam that is formed by the light condensing unit. A first illumination system that forms the first and second light sources;
A rotating color filter that sequentially switches to blue and green color lights, a spatial light modulation element used to switch and display each of the red, blue and green color original images in time series, and light passing through the illumination spot. A second illumination system for forming illumination light for illuminating the spatial light modulation element by condensing the light, wherein the first illumination system has an aspect of a display area of the spatial light modulation element. Forming the illumination spot having an aspect ratio substantially equal to the ratio, wherein the second illumination system synchronizes each color light of red, blue, and green formed by the rotary color filter with the display of the spatial light modulator. The illumination spot and the spatial light modulator have a substantially conjugate relationship, and the short side direction of the illumination spot and the circumferential direction of the rotary color filter are substantially coincident with each other. , Image display device.
手段と、 前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照
明スポットを形成する第1照明系と、 前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、
青、緑の各色光に順次切り替える回転型色フィルタと、 赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示する
ことに用いる空間光変調素子と、 前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変
調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、を備
えた画像表示装置であって、 前記第1照明系は光学インテグレータ素子を備え、略均
一な明るさ分布を有する前記照明スポットを形成し、 前記第2照明系は、前記回転型色フィルタによって形成
される赤、青、緑の各色光と前記空間光変調素子の表示
とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素
子とを略共役の関係とさせ、 前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタ
の円周方向とを略一致させる、 ことを特徴とする、画像表示装置。2. A light source that emits white light, a light condensing unit that collects light emitted from the light source to form a substantially single light beam, and a rectangular illumination spot using the light beam formed by the light condensing unit. A first illumination system that forms the first and second light sources;
A rotating color filter that sequentially switches to blue and green color lights, a spatial light modulation element used to switch and display each of the red, blue and green color original images in time series, and light passing through the illumination spot. A second illumination system for converging and forming illumination light for illuminating the spatial light modulation element, wherein the first illumination system includes an optical integrator element and has substantially uniform brightness. Forming the illumination spot having a distribution, wherein the second illumination system synchronizes each color light of red, blue, and green formed by the rotary color filter with the display of the spatial light modulation element, and An image display device, wherein a spot and the spatial light modulation element have a substantially conjugate relationship, and a short side direction of the illumination spot and a circumferential direction of the rotary color filter are substantially matched.
手段と、 前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照
明スポットを形成する第1照明系と、 前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、
青、緑の各色光に順次切り替える回転型色フィルタと、 赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示する
ことに用いる空間光変調素子と、 前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変
調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、を備
えた画像表示装置であって、 前記第1照明系は、前記照明スポットを形成する射出瞳
の近傍に前記光源の実像を形成すると共に、前記射出瞳
の近傍に開口絞りを有し、 前記第2照明系は、前記回転型色フィルタによって形成
される赤、青、緑の各色光と前記空間光変調素子の表示
とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素
子とを略共役の関係とさせ、 前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタ
の円周方向とを略一致させる、 ことを特徴とする、画像表示装置。A light source that emits white light; a light condensing unit that collects light emitted from the light source to form a substantially single light beam; and a rectangular illumination spot using the light beam formed by the light condensing unit. A first illumination system that forms the first and second light sources;
A rotating color filter that sequentially switches to blue and green color lights, a spatial light modulation element used to switch and display each of the red, blue and green color original images in time series, and light passing through the illumination spot. A second illumination system that forms illumination light for illuminating the spatial light modulation element by condensing the light. The first illumination system is in the vicinity of an exit pupil that forms the illumination spot. A real image of the light source, and an aperture stop near the exit pupil, wherein the second illumination system includes red, blue, and green color lights formed by the rotary color filter and the spatial light. Synchronizing the display of the modulation element to make the illumination spot and the spatial light modulation element have a substantially conjugate relationship, and the short side direction of the illumination spot and the circumferential direction of the rotary color filter substantially match. Image display device .
に記載の画像表示装置において、 前記第2照明系は、 前記照明スポット近傍に配置される入力部収束レンズ
と、 前記空間光変調素子近傍に配置される出力部収束レンズ
と、 前記入力部収束レンズと前記出力部収束レンズの間の光
路に配置される中央部収束レンズと、を備え、 前記入力部収束レンズは前記入力部収束レンズに入射す
る光を前記中央部収束レンズの開口中心近傍に収斂さ
せ、 前記中央部収束レンズは前記入力部収束レンズの主平面
近傍の物体の実像を前記出力部収束レンズの主平面近傍
に形成し、 前記出力部収束レンズは前記中央部収束レンズから出射
する光を空間光変調素子に有効に導く、 ことを特徴とする、画像表示装置。4. The image display device according to claim 1, wherein the second illumination system includes: an input convergent lens disposed near the illumination spot; and the spatial light modulation. An output part converging lens arranged near the element; and a central part converging lens arranged in an optical path between the input part converging lens and the output part converging lens, wherein the input part converging lens is the input part converging lens. The light incident on the lens is converged near the center of the opening of the central convergent lens, and the central convergent lens forms a real image of an object near the main plane of the input convergent lens near the main plane of the output convergent lens. An image display device, wherein the output part converging lens effectively guides light emitted from the central part converging lens to a spatial light modulator.
示装置において、 前記第1照明系は、 複数の第1レンズを二次元状に配列してなる第1レンズ
アレイと、 複数の第2レンズを二次元状に配列してなる第2レンズ
アレイと、を備え、 前記複数の第1レンズは、前記集光手段から出射する光
束を複数の部分光束に分割すると共に、前記部分光束を
前記第1レンズに対応する前記第2レンズの開口近傍に
収斂させ、 前記複数の第2レンズは、対応する前記第1レンズから
出射する前記複数の部分光束を回転型色フィルタの近傍
に導くと共にこれらを重畳させて照明スポットを形成
し、 前記第1レンズアレイと前記第2レンズアレイとは前記
光学インテグレータ素子として略明るさの均一な前記照
明スポットを形成する、 ことを特徴とする、画像表示装置。5. The image display device according to claim 2, wherein the first illumination system includes: a first lens array in which a plurality of first lenses are two-dimensionally arranged; and a plurality of first lenses. A second lens array in which two lenses are two-dimensionally arranged. The plurality of first lenses divide a light beam emitted from the light condensing unit into a plurality of partial light beams, and Converging near the opening of the second lens corresponding to the first lens, the plurality of second lenses guide the plurality of partial light beams emitted from the corresponding first lens to the vicinity of a rotary color filter, These are superimposed to form an illumination spot, and the first lens array and the second lens array form the illumination spot having substantially uniform brightness as the optical integrator element. Image display device.
手段と、 前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照
明スポットを形成する第1照明系と、 前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、
青、緑の各色光に順次切り替える回転型色フィルタと、 赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示する
ことに用いる空間光変調素子と、 前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変
調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、 前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投
写レンズと、を備えた画像表示装置であって、 前記第1照明系は、前記空間光変調素子の表示領域のア
スペクト比に略等しいアスペクト比を有する前記照明ス
ポットを形成し、 前記第2照明系は、前記回転型色フィルタによって形成
される赤、青、緑の各色光と前記空間光変調素子の表示
とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素
子とを略共役の関係とさせ、 前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタ
の円周方向とを略一致させる、 ことを特徴とする、投写型画像表示装置。6. A light source that emits white light, a light condensing unit that collects light emitted from the light source to form a substantially single light beam, and a rectangular illumination spot using the light beam formed by the light condensing device. A first illumination system that forms the first and second light sources;
A rotating color filter that sequentially switches to blue and green color lights, a spatial light modulation element used to switch and display each of the red, blue and green color original images in time series, and light passing through the illumination spot. An image display device comprising: a second illumination system that forms illumination light for illuminating the spatial light modulator by condensing the light; and a projection lens that projects an optical image displayed on the spatial light modulator. Wherein the first illumination system forms the illumination spot having an aspect ratio substantially equal to an aspect ratio of a display area of the spatial light modulator, and the second illumination system is formed by the rotating color filter. Red, blue, and green light and the display of the spatial light modulator are synchronized to make the illumination spot and the spatial light modulator have a substantially conjugate relationship, and the short side direction of the illumination spot, Of rotary color filter Substantially to match the circumferential direction, and wherein the projection type image display device.
手段と、 前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照
明スポットを形成する第1照明系と、 前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、
青、緑の各色光に順次切り替える回転型色フィルタと、 赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示する
ことに用いる空間光変調素子と、 前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変
調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、 前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投
写レンズと、を備えた画像表示装置であって、 前記第1照明系は光学インテグレータ素子を備え、略均
一な明るさ分布を有する前記照明スポットを形成し、 前記第2照明系は、前記回転型色フィルタによって形成
される赤、青、緑の各色光と前記空間光変調素子の表示
とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素
子とを略共役の関係とさせ、 前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタ
の円周方向とを略一致させる、 ことを特徴とする、投写型画像表示装置。7. A light source that emits white light, a light condensing unit that collects light emitted from the light source to form a substantially single light beam, and a rectangular illumination spot using the light beam formed by the light condensing unit. A first illumination system that forms the first and second light sources;
A rotating color filter that sequentially switches to blue and green color lights, a spatial light modulation element used to switch and display each of the red, blue and green color original images in time series, and light passing through the illumination spot. An image display device comprising: a second illumination system that forms illumination light for illuminating the spatial light modulator by condensing the light; and a projection lens that projects an optical image displayed on the spatial light modulator. Wherein the first illumination system includes an optical integrator element to form the illumination spot having a substantially uniform brightness distribution, and the second illumination system includes red, blue, and green formed by the rotary color filter. The color light and the display of the spatial light modulation element are synchronized to make the illumination spot and the spatial light modulation element have a substantially conjugate relationship, and the short side direction of the illumination spot and the rotation type color filter Approximately coincides with the circumferential direction Thereby, characterized in that, the projection image display device.
手段と、 前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照
明スポットを形成する第1照明系と、 前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、
青、緑の各色光に順次切り替える回転型色フィルタと、 赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示する
ことに用いる空間光変調素子と、 前記照明スポットを通過する光を集光して前記空間光変
調素子を照明する照明光を形成する第2照明系と、 前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投
写レンズと、を備えた画像表示装置であって、 前記第1照明系は、前記照明スポットを形成する射出瞳
の近傍に前記光源の実像を形成すると共に、前記射出瞳
の近傍に開口絞りを有し、 前記第2照明系は、前記回転型色フィルタによって形成
される赤、青、緑の各色光と前記空間光変調素子の表示
とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素
子とを略共役の関係とさせ、 前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタ
の円周方向とを略一致させる、 ことを特徴とする、投写型画像表示装置。8. A light source that emits white light, light collecting means that collects light emitted from the light source to form a substantially single light flux, and a rectangular illumination spot using the light flux formed by the light collecting means. A first illumination system that forms the first and second light sources;
A rotating color filter that sequentially switches to blue and green color lights, a spatial light modulation element used to switch and display each of the red, blue and green color original images in time series, and light passing through the illumination spot. An image display device comprising: a second illumination system that forms illumination light for illuminating the spatial light modulator by condensing the light; and a projection lens that projects an optical image displayed on the spatial light modulator. The first illumination system forms an actual image of the light source near an exit pupil that forms the illumination spot, and has an aperture stop near the exit pupil. Red, blue, and green light formed by the color filters are synchronized with the display of the spatial light modulator, so that the illumination spot and the spatial light modulator have a substantially conjugate relationship. The short side direction of the Filter of the circumferential to substantially coincide, and wherein the projection type image display device.
に記載の画像表示装置において、 前記第2照明系は、 前記照明スポット近傍に配置される入力部収束レンズ
と、 前記空間光変調素子近傍に配置される出力部収束レンズ
と、 前記入力部収束レンズと前記出力部収束レンズの間の光
路に配置される中央部収束レンズと、を備え、 前記入力部収束レンズは前記入力部収束レンズに入射す
る光を前記中央部収束レンズの開口中心近傍に収斂さ
せ、 前記中央部収束レンズは前記入力部収束レンズの主平面
近傍の物体の実像を前記出力部収束レンズの主平面近傍
に形成し、 前記出力部収束レンズは前記中央部収束レンズから出射
する光を空間光変調素子に有効に導く、 ことを特徴とする、投写型画像表示装置。9. The image display device according to claim 6, wherein the second illumination system includes: an input unit converging lens arranged near the illumination spot; and the spatial light modulation. An output part converging lens arranged near the element; and a central part converging lens arranged in an optical path between the input part converging lens and the output part converging lens, wherein the input part converging lens is the input part converging lens. The light incident on the lens is converged near the center of the opening of the central convergent lens, and the central convergent lens forms a real image of an object near the main plane of the input convergent lens near the main plane of the output convergent lens. The output type converging lens effectively guides light emitted from the central part converging lens to a spatial light modulator.
表示装置において、 前記第1照明系は、 複数の第1レンズを二次元状に配列してなる第1レンズ
アレイと、 複数の第2レンズを二次元状に配列してなる第2レンズ
アレイと、を備え、 前記複数の第1レンズは、前記集光手段から出射する光
束を複数の部分光束に分割すると共に、前記部分光束を
前記第1レンズに対応する前記第2レンズの開口近傍に
収斂させ、 前記複数の第2レンズは、対応する前記第1レンズから
出射する前記複数の部分光束を回転型色フィルタの近傍
に導くと共にこれらを重畳させて照明スポットを形成
し、 前記第1レンズアレイと前記第2レンズアレイとは前記
光学インテグレータ素子として略明るさの均一な前記照
明スポットを形成する、 ことを特徴とする、投写型画像表示装置。10. The image display device according to claim 7, wherein the first illumination system includes: a first lens array in which a plurality of first lenses are two-dimensionally arranged; A second lens array in which two lenses are two-dimensionally arranged. The plurality of first lenses divide a light beam emitted from the light condensing unit into a plurality of partial light beams, and Converging near the opening of the second lens corresponding to the first lens, the plurality of second lenses guide the plurality of partial light beams emitted from the corresponding first lens to the vicinity of a rotary color filter, These are superimposed to form an illumination spot, and the first lens array and the second lens array form the illumination spot having substantially uniform brightness as the optical integrator element. , The projection-type image display device.
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