JP2001268588A - Illuminator and projective display device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and uniformly illuminate light rays from a light source on an image forming means in an illuminator which uses plural light sources and is used for a projective display device using one sheet of the image forming means. SOLUTION: Each of the light rays from plural light sources 30, 31 collected and reflected by concave mirrors 32, 33 are deflected and synthesized by a prism array board 34, then is separated into light rays of prescribed wavelength bands at every time by a prism array plate 34, and is passed through tow lens array plates 35, 36 while controlling luminous flux density by a light collecting means 43, thereby illuminating a liquid crystal panel 39.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を画
像形成手段に照明する照明装置に関する。また、本発明
は、画像形成手段に形成される画像を照明光で照射し、
投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表
示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminating device for illuminating image forming means with light from a light source. Further, the present invention is to irradiate an image formed on the image forming means with illumination light,
The present invention relates to a projection display device that enlarges and projects on a screen by a projection lens.

【０００２】[0002]

【従来の技術】大画面の画像を得るために、映像信号に
応じた光学像を形成する小型の画像形成手段に、光源か
らの光を照明し、投写レンズによりその光学像をスクリ
ーン上に投写、拡大する投写型表示装置が用いられてい
る。2. Description of the Related Art In order to obtain a large screen image, a small image forming means for forming an optical image corresponding to a video signal is illuminated with light from a light source, and the optical image is projected on a screen by a projection lens. , An enlarged projection display device is used.

【０００３】画像形成手段としては、アクティブマトリ
クス方式であって、ツイストネマチック型の液晶セルの
両側に偏光板を直交ニコルに配置した構成を有し、偏光
を利用して光を変調する液晶パネルが広く実用的に用い
られている。The image forming means is of an active matrix type and has a structure in which polarizing plates are arranged at right angles on both sides of a twisted nematic liquid crystal cell. It is widely and practically used.

【０００４】液晶パネルに光源からの光を照明する照明
装置としては、複数のレンズから構成される２枚のレン
ズアレイ板が用いられている（例えば特開平３−１１１
８０６号公報）。２枚のレンズアレイ板は、光源側に配
置されるその一方のレンズアレイ板に入射する光束を多
数に分割し、分割された各光束を液晶パネル上に重畳
し、効率よく均一に照明する。As an illuminating device for illuminating a liquid crystal panel with light from a light source, two lens array plates composed of a plurality of lenses are used (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-111).
No. 806). The two lens array plates divide a light beam incident on one of the lens array plates disposed on the light source side into a large number, superimpose each of the divided light beams on the liquid crystal panel, and illuminate efficiently and uniformly.

【０００５】また、偏光を利用した液晶パネルを用いた
投写型表示装置の照明装置として、偏光分離手段である
偏光分離プリズムと、偏光回転手段である１／２波長板
を用いて、自然光を偏光方向が一方向の光に変換する偏
光変換光学部材を構成し、投写型表示装置の光利用効率
を向上させ、投写型表示装置の高輝度化を図る照明装置
が開示されている（例えば、特開平８−３０４７３９号
公報）。Further, as an illumination device of a projection display device using a liquid crystal panel using polarized light, natural light is polarized by using a polarized light separating prism as a polarized light separating means and a half-wave plate as a polarized light rotating means. An illumination device has been disclosed which constitutes a polarization conversion optical member that converts light into one direction, improves the light use efficiency of the projection display device, and increases the brightness of the projection display device (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157556). JP-A-8-304739).

【０００６】さらに、投写型表示装置の高輝度化を図る
ため、複数の光源を用いた照明装置が開示されている
（例えば、特開平６−２６５８８７号公報）。Further, an illumination device using a plurality of light sources has been disclosed in order to increase the brightness of a projection display device (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-265887).

【０００７】図２１は、従来の複数の光源を用いた照明
装置９００を導入した投写型表示装置の概略構成を示
す。FIG. 21 shows a schematic configuration of a projection type display device in which a conventional illumination device 900 using a plurality of light sources is introduced.

【０００８】光源である２つの放電ランプ９０１，９０
２からの放射光はそれぞれの凹面鏡（放物面鏡）９０
３，９０４により集光され、略平行光の光束に変換され
る。それぞれの平行光束は正レンズ９０５により収束さ
れ、色分離装置に入射する。[0008] Two discharge lamps 901 and 90 as light sources
The emitted light from 2 is converted into respective concave mirrors (parabolic mirrors) 90.
3, 904 and converted into a substantially parallel light flux. Each parallel light beam is converged by the positive lens 905 and enters the color separation device.

【０００９】色分離装置は、モータ９０７で回転する回
転板９０６に緑、赤、青のダイクロイックミラーが取り
付けられており、正レンズ９０５を出射した光が色分離
装置を通過することで、時分割的に緑、赤、青の３原色
光に分離される。The color separation device is provided with green, red, and blue dichroic mirrors attached to a rotating plate 906 that is rotated by a motor 907, and the light emitted from the positive lens 905 passes through the color separation device to be time-divided. Are separated into three primary colors of green, red and blue.

【００１０】色分離装置から出射する光束は集光レンズ
９０８に入射し、略平行光の光束に変換される。平行光
束はそれぞれ第１レンズアレイ板９０９に入射する。第
１レンズアレイ板９０９は複数の矩形のレンズから構成
され、各矩形のレンズにより入射光束を多数に分割し、
それぞれ第２レンズアレイ板９１０の複数の各レンズに
収束させる。第２レンズアレイ板９１０の各レンズには
多数の微小な光源像が形成される。第２レンズアレイ板
９１０は第１レンズアレイ板９０９の各レンズからの光
束を液晶パネル９１１上に重畳結像させる。このように
して、分割した多数の光束を液晶パネル９１１上に重畳
させて均一な照明を行う。The light beam emitted from the color separation device enters the condenser lens 908 and is converted into a substantially parallel light beam. Each of the parallel light beams enters the first lens array plate 909. The first lens array plate 909 includes a plurality of rectangular lenses, and divides an incident light beam into a large number by each rectangular lens.
Each is converged on a plurality of lenses of the second lens array plate 910. Many minute light source images are formed on each lens of the second lens array plate 910. The second lens array plate 910 superimposes and forms a light beam from each lens of the first lens array plate 909 on the liquid crystal panel 911. In this manner, a large number of split light beams are superimposed on the liquid crystal panel 911 to perform uniform illumination.

【００１１】フィールドレンズ９１２は、液晶パネル９
１１への照明光を投写レンズ９１３の瞳面９１４に集光
する。液晶パネル９１１から出射した光は、投写レンズ
９１３に入射する。投写レンズ９１３は液晶パネル９１
１の画像をスクリーン（図示せず）上に拡大投写する。The field lens 912 is a liquid crystal panel 9
Illumination light to 11 is focused on a pupil plane 914 of the projection lens 913. Light emitted from the liquid crystal panel 911 enters the projection lens 913. The projection lens 913 is a liquid crystal panel 91
1 is enlarged and projected on a screen (not shown).

【００１２】以上の構成によれば、複数の光源を用いる
ため画像が明るい投写型表示装置が構成できる。According to the above arrangement, a projection type display device with a bright image can be constituted because a plurality of light sources are used.

【００１３】図２２は、投写レンズ９１３の瞳面９１４
に形成される光源像の様相の概略を示している。２つの
光源９０１，９０２からの光がレンズアレイ板９０９，
９１０により複数の微小な光源像９２４に分割され、さ
らに、これらの光源像９２４は２つの光源像群９２２、
９２３を形成する。FIG. 22 shows a pupil plane 914 of the projection lens 913.
1 schematically shows the appearance of the light source image formed in FIG. Light from the two light sources 901 and 902 is
The light source image 924 is divided into a plurality of minute light source images 924 by 910, and these light source images 924 are further divided into two light source image groups 922,
923 are formed.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】一般的に、投写型表示
装置の画像の明るさを向上させるためには、光源の放電
ランプの消費電力を高くすればよいが、放電ランプの寿
命を確保しつつ、消費電力を高くすると、発光部が大き
くなり、光利用効率が低下するという問題がある。この
ため、比較的消費電力の小さい複数の光源を用いた方
が、投写型表示装置の明るさを効率よく向上させること
ができる。Generally, in order to improve the brightness of an image on a projection display device, the power consumption of a discharge lamp as a light source may be increased, but the life of the discharge lamp must be ensured. On the other hand, if the power consumption is increased, there is a problem that the light emitting unit becomes large and the light use efficiency is reduced. Therefore, the use of a plurality of light sources having relatively low power consumption can improve the brightness of the projection display device more efficiently.

【００１５】図２１のような複数の光源を用いた従来の
照明装置の構成では、投写レンズ９１３の光軸（以下、
システム光軸と言うことがある）を挟んで、２つの光源
９０１，９０２が対称に配置されている。このような場
合、投写レンズの瞳面９１４に形成される光源からの像
は、図２２に示すように、光軸を挟んで２つの群として
形成される。In the configuration of a conventional illumination device using a plurality of light sources as shown in FIG.
The two light sources 901 and 902 are symmetrically arranged with the system optical axis therebetween. In such a case, images from the light source formed on the pupil plane 914 of the projection lens are formed as two groups with the optical axis interposed therebetween, as shown in FIG.

【００１６】一般に、投写レンズには口径蝕があり、ス
クリーン上で、中心の照度に対して周辺の照度が低下す
る。これは、投写レンズの瞳面での光源像が口径蝕によ
りケラレを生じるためである。したがって、光軸を挟ん
で配置される２つの光源の発光特性が異なる場合には、
スクリーン周辺部の明るさに寄与する光源像が異なるた
め、スクリーン上で投写画像の色むらを生じる。また、
１つの光源が不点灯になった場合には、スクリーン上で
の照度分布が不均一となるという問題を生じる。したが
って、複数の光源を用いて照明装置および投写型表示装
置を構成する場合、それぞれの光源により形成される投
写レンズの瞳面での光源像が、光軸に対してできるだけ
対称であることが必要であった。Generally, the projection lens has vignetting, and the illuminance at the periphery is lower than that at the center on the screen. This is because the light source image on the pupil plane of the projection lens causes vignetting due to vignetting. Therefore, when the light emission characteristics of two light sources arranged with the optical axis interposed therebetween are different,
Since the light source images contributing to the brightness at the periphery of the screen are different, color unevenness of the projected image occurs on the screen. Also,
When one light source is turned off, there arises a problem that the illuminance distribution on the screen becomes uneven. Therefore, when an illumination device and a projection display device are configured using a plurality of light sources, it is necessary that the light source images formed by the respective light sources on the pupil plane of the projection lens be as symmetric as possible with respect to the optical axis. Met.

【００１７】また、複数の光源からの光線が、単一の色
分離装置に入射する場合、色分離を行うダイクロイック
ミラーの分光透過特性には入射角度依存性があり、入射
角度が大きくなると、透過帯域が基準の帯域に比べて短
波長側へシフトし、透過光の色純度が著しく低下する。
そのため投写画像は明るくなる代わりに色再現性が著し
く低下する。一方で、複数の色分離装置を用いる場合に
はセットが著しく大型化するため実用性に欠ける。Further, when light beams from a plurality of light sources enter a single color separation device, the spectral transmission characteristics of a dichroic mirror for performing color separation depend on the incident angle. The band shifts to a shorter wavelength side than the reference band, and the color purity of transmitted light is significantly reduced.
Therefore, the projected image becomes brighter but the color reproducibility is significantly reduced. On the other hand, when a plurality of color separation devices are used, the set becomes extremely large, and thus lacks practicality.

【００１８】さらに、２つの凹面鏡に対して、それぞ
れ、第１および第２のレンズアレイ板が必要であり、コ
スト高になるという問題があった。Furthermore, the first and second lens array plates are required for the two concave mirrors, respectively, and there is a problem that the cost is increased.

【００１９】また、複数の光源を用いる場合、特に光源
が交流点灯の場合、光源毎に発光強度が時間毎に異なる
ため、重ね合わせられた照明としては画面の明るさが変
動する現象が発生する。Further, when a plurality of light sources are used, particularly when the light sources are AC-lit, since the light emission intensity of each light source is different for each time, the brightness of the screen fluctuates as superimposed illumination. .

【００２０】本発明は、上記の従来の問題点を解決する
ものであり、複数の光源を用いた照明装置において、シ
ステム光軸に対して光源像が均一に配置され、光利用効
率が高く、小型で、低コストな光源装置を提供すること
を目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems. In an illuminating device using a plurality of light sources, a light source image is arranged uniformly with respect to a system optical axis, and light use efficiency is high. It is an object of the present invention to provide a small-sized and low-cost light source device.

【００２１】また、本発明は、スクリーン上での照度均
一性と色均一性に優れ、輝度が高く、色再現性が良好
で、小型で、低コストな投写型表示装置を提供すること
を目的とする。It is another object of the present invention to provide a small-sized, low-cost projection display device which is excellent in illuminance uniformity and color uniformity on a screen, has high luminance, has good color reproducibility, and is small in size. And

【００２２】[0022]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とするものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution.

【００２３】即ち、本発明の第１の構成にかかる照明装
置は、光源からの光を集光し画像を形成する画像形成手
段を照明する照明装置であって、複数の光源と、前記複
数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の方向に
反射する反射手段と、複数のプリズムから構成され、前
記反射手段からの光をそれぞれ偏角し、合成するプリズ
ムアレイ板と、前記プリズムアレイ板からの光を時間毎
に特定の波長帯毎に分離する色分離手段と、前記色分離
手段からの光が入射し、入射光の光束密度を制御して略
平行光を出射する集光手段と、複数のレンズから構成さ
れ、前記集光手段からの光を多数の光束に分割する第１
のレンズアレイ板と、複数のレンズから構成され、前記
第１のレンズアレイ板からの光が入射する第２のレンズ
アレイ板とを備えたことを特徴とする。That is, an illumination device according to a first configuration of the present invention is an illumination device for illuminating an image forming means for forming an image by condensing light from a light source, wherein the plurality of light sources and the plurality of light sources are provided. A reflecting means for condensing light emitted from the light source and reflecting the light in a predetermined direction, and a plurality of prisms; a prism array plate for deflecting and combining the light from the reflecting means, and the prism array Color separating means for separating light from the plate for each specific wavelength band for each time; light collecting means for receiving light from the color separating means and controlling the luminous flux density of incident light to emit substantially parallel light And a first lens, which is composed of a plurality of lenses and divides the light from the light condensing means into a number of light fluxes.
And a second lens array plate comprising a plurality of lenses and receiving light from the first lens array plate.

【００２４】また、本発明の第２の構成にかかる照明装
置は、光源からの光を集光し画像を形成する画像形成手
段を照明する照明装置であって、複数の光源と、前記複
数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の方向に
反射する反射手段と、複数のプリズムから構成され、前
記反射手段からの光をそれぞれ偏角し、合成するプリズ
ムアレイ板と、前記プリズムアレイ板からの光を時間毎
に特定の波長帯毎に分離する色分離手段と、前記色分離
手段からの光が入射し、入射光の光束密度を制御して略
平行光を出射する集光手段と、複数のレンズから構成さ
れ、前記集光手段からの光を多数の光束に分割する第１
のレンズアレイ板と、複数のレンズから構成され、前記
第１のレンズアレイ板からの光が入射する第２のレンズ
アレイ板と、前記第２のレンズアレイ板からの光を、偏
光方向が直交する２つの偏光光に分離する偏光分離手段
と、前記偏光分離手段から出射した２つの偏光光の偏光
方向を揃える偏光回転手段とを備えたことを特徴とす
る。An illumination device according to a second configuration of the present invention is an illumination device for illuminating an image forming means for forming an image by condensing light from a light source, wherein a plurality of light sources and the plurality of light sources are provided. A reflecting means for condensing light emitted from the light source and reflecting the light in a predetermined direction, and a plurality of prisms; a prism array plate for deflecting and combining the light from the reflecting means, and the prism array Color separating means for separating light from the plate for each specific wavelength band for each time; light collecting means for receiving light from the color separating means and controlling the luminous flux density of incident light to emit substantially parallel light And a first lens, which is composed of a plurality of lenses and divides the light from the light condensing means into a number of light fluxes.
And a plurality of lenses, the second lens array plate on which light from the first lens array plate is incident, and the light from the second lens array plate. And a polarization rotating unit for aligning the polarization directions of the two polarized lights emitted from the polarized light separating unit.

【００２５】また、本発明の第３の構成にかかる照明装
置は、光源からの光を集光し画像を形成する画像形成手
段を照明する照明装置であって、複数の光源と、前記複
数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の方向に
反射する反射手段と、複数のプリズムから構成され、前
記反射手段からの光をそれぞれ偏角する第１のプリズム
アレイ板と、複数のプリズムから構成され、前記第１の
プリズムアレイ板からの光をそれぞれ偏角し、合成する
第２のプリズムアレイ板と、前記第２のプリズムアレイ
板からの光を時間毎に特定の波長帯毎に分離する色分離
手段と、前記色分離手段からの光が入射し、入射光の光
束密度を制御して略平行光を出射する集光手段と、複数
のレンズから構成され、前記集光手段からの光を多数の
光束に分割する第１のレンズアレイ板と、複数のレンズ
から構成され、前記第１のレンズアレイ板からの光が入
射する第２のレンズアレイ板とを備えたことを特徴とす
る。An illumination device according to a third aspect of the present invention is an illumination device for illuminating an image forming means for forming an image by condensing light from a light source. A reflecting means for condensing the light emitted from the light source and reflecting the light in a predetermined direction, a plurality of prisms, a first prism array plate for deflecting the light from the reflecting means, and a plurality of prisms A second prism array plate that deviates and combines light from the first prism array plate and combines the light from the second prism array plate with respect to time and a specific wavelength band. A color separating unit that separates the light, a light collecting unit that receives light from the color separating unit, emits substantially parallel light by controlling the luminous flux density of the incident light, and a plurality of lenses. Splits the light of the And the lens array plate is composed of a plurality of lenses, the light from the first lens array plate is characterized in that a second lens array plate incident.

【００２６】また、本発明の第４の構成にかかる照明装
置は、光源からの光を集光し画像を形成する画像形成手
段を照明する照明装置であって、複数の光源と、前記複
数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の方向に
反射する反射手段と、複数のプリズムから構成され、前
記反射手段からの光をそれぞれ偏角する第１のプリズム
アレイ板と、複数のプリズムから構成され、前記第１の
プリズムアレイ板からの光をそれぞれ偏角し、合成する
第２のプリズムアレイ板と、前記第２のプリズムアレイ
板からの光を時間毎に特定の波長帯毎に分離する色分離
手段と、前記色分離手段からの光が入射し、入射光の光
束密度を制御して略平行光を出射する集光手段と、複数
のレンズから構成され、前記集光手段からの光を多数の
光束に分割する第１のレンズアレイ板と、複数のレンズ
から構成され、前記第１のレンズアレイ板からの光が入
射する第２のレンズアレイ板と、前記第２のレンズアレ
イ板からの光を、偏光方向が直交する２つの偏光光に分
離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段から出射した
２つの偏光光の偏光方向を揃える偏光回転手段とを備え
たことを特徴とする。An illumination device according to a fourth aspect of the present invention is an illumination device for illuminating an image forming means for forming an image by condensing light from a light source, wherein a plurality of light sources and a plurality of the plurality of light sources are provided. A reflecting means for condensing the light emitted from the light source and reflecting the light in a predetermined direction, a plurality of prisms, a first prism array plate for deflecting the light from the reflecting means, and a plurality of prisms A second prism array plate that deviates and combines light from the first prism array plate and combines the light from the second prism array plate with respect to time and a specific wavelength band. A color separating unit that separates the light, a light collecting unit that receives light from the color separating unit, emits substantially parallel light by controlling the luminous flux density of the incident light, and a plurality of lenses. Splits the light of the And a plurality of lenses, the second lens array plate on which light from the first lens array plate is incident, and the light from the second lens array plate. And a polarization rotating unit for aligning the polarization directions of the two polarized lights emitted from the polarized light separating unit.

【００２７】上記の照明装置によれば、複数の光源から
の光を偏角し、合成するプリズムアレイ板を備えること
により、複数の光源からの光を非常に効率よく、均一に
液晶パネルを照明できる照明装置が実現できる。According to the illumination device described above, the liquid crystal panel is illuminated very efficiently and uniformly with the light from the plurality of light sources by providing the prism array plate that deviates and combines the light from the plurality of light sources. Lighting device that can be realized.

【００２８】また、本発明にかかる投写型表示装置は、
映像信号に応じて光学像を形成する１つの画像形成手段
と、光源からの光を集光し前記画像形成手段を照明する
照明手段と、前記画像形成手段上の光学像をスクリーン
上に投写する投写レンズとを備えた投写型表示装置であ
って、前記照明手段が前記第１〜第４のいずれかの照明
装置であることを特徴とする。Further, the projection type display device according to the present invention comprises:
One image forming means for forming an optical image according to a video signal, an illuminating means for condensing light from a light source to illuminate the image forming means, and projecting an optical image on the image forming means on a screen A projection type display device provided with a projection lens, wherein the illumination means is any one of the first to fourth illumination devices.

【００２９】上記の投写型表示装置によれば、均一性が
良く、光利用効率が高い、明るい投写型表示装置を構成
することができる。According to the projection display device described above, a bright projection display device having good uniformity, high light use efficiency, and high light efficiency can be constructed.

【００３０】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置および投
写型表示装置について、図面を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an illumination device and a projection display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【００３１】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１にかかる照明装置及び投写型表示装置の概略構成を
示したものである。本実施の形態の投写型表示装置は、
画像形成手段として、偏光や散乱を利用して光を変調す
る液晶パネルを用いる。(First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of an illumination device and a projection display device according to a first embodiment of the present invention. The projection display device of the present embodiment
As an image forming unit, a liquid crystal panel that modulates light using polarization or scattering is used.

【００３２】図１において、３０、３１は放電ランプ、
３２、３３は放物面鏡、３４は複数のプリズムから構成
されるプリズムアレイ板、４４は正レンズ、４２は複数
のダイクロイックミラーから構成されるカラーホイー
ル、４３は集光レンズ、３５は第１レンズアレイ板、３
６は第２レンズアレイ板、３７は本実施の形態の照明装
置、３８はフィールドレンズ、３９は液晶パネル、４０
は投写レンズ、４１は投写レンズの瞳面、５８は投射レ
ンズ４０の光軸である。In FIG. 1, reference numerals 30 and 31 denote discharge lamps,
32 and 33 are parabolic mirrors, 34 is a prism array plate composed of a plurality of prisms, 44 is a positive lens, 42 is a color wheel composed of a plurality of dichroic mirrors, 43 is a condenser lens, and 35 is a first lens. Lens array plate, 3
6 is a second lens array plate, 37 is a lighting device of the present embodiment, 38 is a field lens, 39 is a liquid crystal panel, 40
Is a projection lens, 41 is a pupil plane of the projection lens, and 58 is an optical axis of the projection lens 40.

【００３３】メタルハライドランプ、超高圧水銀ラン
プ、キセノンランプ等のランプ３０、３１から放射され
る光は、それぞれ対応する放物面鏡３２、３３により集
光され、光軸５８に対して１２０度の角度をなす略平行
光に変換される。それぞれの光束は複数のプリズム素子
から構成されるプリズムアレイ板３４に入射する。プリ
ズムアレイ板３４のプリズム素子は、頂角が６０度の三
角柱プリズムである。プリズムアレイ板３４の各プリズ
ム素子は放物面鏡３２、３３から入射する光を全反射さ
せ、それぞれの光軸を６０度偏角する。放物面鏡３２、
３３からの光束はプリズムアレイ板３４によりそれぞれ
複数に分割され、そして、放物面鏡３２からの分割され
た光束と放物面鏡３３からの分割された光束とが交互に
合成される。交互に合成さた光束は、正レンズ４４によ
り収束させた後、複数のダイクロイックミラーから構成
され、モータ４５で高速で回転するカラーホイール４２
に入射する。Light radiated from lamps 30 and 31 such as a metal halide lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, and a xenon lamp is condensed by the corresponding parabolic mirrors 32 and 33, respectively. It is converted into substantially parallel light that forms an angle. Each light beam enters a prism array plate 34 composed of a plurality of prism elements. The prism element of the prism array plate 34 is a triangular prism having a vertical angle of 60 degrees. Each prism element of the prism array plate 34 totally reflects light incident from the parabolic mirrors 32 and 33, and deflects each optical axis by 60 degrees. Parabolic mirror 32,
The light beam from 33 is split into a plurality of beams by the prism array plate 34, and the split light beam from the parabolic mirror 32 and the split light beam from the parabolic mirror 33 are alternately combined. The alternately synthesized light flux is converged by a positive lens 44, and is composed of a plurality of dichroic mirrors.
Incident on.

【００３４】図２にカラーホイール４２の概略構成を示
す。５０、５１、５２はそれぞれ、赤透過、緑透過、青
透過のダイクロイックフィルターであり、円を３分割し
て３色のフィルタを組み合わせて構成されている。モー
タ４５は液晶パネル３９に１フレーム分の画像が表示さ
れる間に１回転する。FIG. 2 shows a schematic configuration of the color wheel 42. Reference numerals 50, 51, and 52 denote red-, green-, and blue-transmitting dichroic filters, respectively, which are formed by dividing a circle into three and combining filters of three colors. The motor 45 makes one rotation while an image for one frame is displayed on the liquid crystal panel 39.

【００３５】カラーホイール４２に入射した光は、赤透
過のダイクロイックフィルタ５０，緑透過のダイクロイ
ックフィルタ５１、青透過のダイクロイックフィルタ５
２により、時系列的に赤、緑、青の色光に分離される。The light incident on the color wheel 42 is a red-transmitting dichroic filter 50, a green-transmitting dichroic filter 51, and a blue-transmitting dichroic filter 5.
2, the light is separated into red, green, and blue light in time series.

【００３６】正レンズ４４により収束され、カラーホイ
ール４２に入射する光は発散しつつ、赤、緑、青の色光
に分離され、集光レンズ４３に入射する。The light converged by the positive lens 44 and incident on the color wheel 42 diverges, is separated into red, green and blue light, and enters the condenser lens 43.

【００３７】図３は、集光レンズ４３での入射光束の光
束密度制御の概念図である。図３を用いて、集光レンズ
４３の作用を説明する。集光レンズは例えば非球面の両
面凸レンズを用いる。FIG. 3 is a conceptual diagram of light flux density control of the incident light flux on the condenser lens 43. The operation of the condenser lens 43 will be described with reference to FIG. As the condenser lens, for example, an aspherical biconvex lens is used.

【００３８】集光レンズ４３は入射光を略平行光に変換
する。このとき図３に示す通り、入射光束を光軸５８に
近傍な側から４分割しそれぞれの光束密度をＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４とし、各入射光束に対応する出射光束の
各領域での光束密度をＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４
とすると、集光レンズ４３はＳ１＜ＳＳ１，Ｓ２＜ＳＳ
２，Ｓ３＝ＳＳ３，Ｓ４＞ＳＳ４でありかつ、ＳＳ１＞
ＳＳ２＞ＳＳ３＞ＳＳ４となるよう入射光束を制御して
出射する。これにより、集光レンズ４３は光軸５８から
離れるほど光束密度の小さい平行光束を出射する。The condenser lens 43 converts incident light into substantially parallel light. At this time, as shown in FIG. 3, the incident light beam is divided into four from the side near the optical axis 58, and the light beam densities are S1 and S4.
2, S3, and S4, and the luminous flux densities in the respective regions of the outgoing luminous flux corresponding to the respective incident luminous fluxes are SS1, SS2, SS3, and SS4.
S1 <SS1, S2 <SS
2, S3 = SS3, S4> SS4 and SS1>
The incident light beam is controlled and emitted so that SS2>SS3> SS4. As a result, the condenser lens 43 emits a parallel light beam having a smaller light beam density as the distance from the optical axis 58 increases.

【００３９】集光レンズ４３からの光束は、複数のレン
ズで構成される第１レンズアレイ板３５に入射する。プ
リズムアレイ板３４のプリズム素子ピッチは、第１レン
ズアレイ板３５のレンズ素子ピッチ（プリズム素子の配
列方向のピッチ）の２倍にしてある。プリズムアレイ板
３４のプリズムの一辺で反射した光束の境界が、第１レ
ンズアレイ板３５のレンズ素子の開口部と一致しないよ
うにするためである。The light beam from the condenser lens 43 enters a first lens array plate 35 composed of a plurality of lenses. The prism element pitch of the prism array plate 34 is twice as large as the lens element pitch of the first lens array plate 35 (pitch in the arrangement direction of the prism elements). This is to prevent the boundary of the light beam reflected by one side of the prism of the prism array plate 34 from being coincident with the opening of the lens element of the first lens array plate 35.

【００４０】このようにして、第１レンズアレイ板３５
のレンズ素子へ入射する光束には、プリズムアレイ板３
４で分割された光束が均一に入射し、液晶パネル３９へ
均一な照明ができるようにしている。In this manner, the first lens array plate 35
The light beam incident on the lens element of FIG.
The luminous flux divided by 4 is uniformly incident so that the liquid crystal panel 39 can be uniformly illuminated.

【００４１】図４は第１レンズアレイ板３５の構成例を
示す。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面
図である。図示したように、第１レンズアレイ板３５
は、複数の矩形レンズを２次元状に配列して構成し、各
矩形レンズの形状は、被照明領域である液晶パネル３９
の各画素と相似形状とする。FIG. 4 shows a configuration example of the first lens array plate 35. (A) is a front view, (B) is a side view, and (C) is a bottom view. As shown, the first lens array plate 35
Is configured by arranging a plurality of rectangular lenses in a two-dimensional shape, and the shape of each rectangular lens is a liquid crystal panel 39 which is an illuminated area.
Of each pixel.

【００４２】第１レンズアレイ板３５に入射した光束
は、多数の光束に分割される。第１レンズアレイ板３５
により分割された多数の微小光束はそれぞれ、複数のレ
ンズで構成した第２レンズアレイ板３６の対応するレン
ズ上に収束する。第２レンズアレイ板３６上には光源３
０，３１の発光体に対応する多数の発光体像（２次光源
像）が形成される。第２レンズアレイ板３６は、例えば
第１レンズアレイ板と同じものが使用できる。The light beam incident on the first lens array plate 35 is split into many light beams. First lens array plate 35
Are converged on the corresponding lenses of the second lens array plate 36 composed of a plurality of lenses, respectively. The light source 3 is provided on the second lens array plate 36.
A number of luminous body images (secondary light source images) corresponding to the 0, 31 luminous bodies are formed. As the second lens array plate 36, for example, the same one as the first lens array plate can be used.

【００４３】第１レンズアレイ板３５のレンズ素子の焦
点距離は、第１レンズアレイ板３５と第２レンズアレイ
板３６との間隔と等しくしている。また、第１レンズア
レイ板３５面と液晶パネル面３９とが略共役関係となる
ように、第２レンズアレイ板３６のレンズ素子の焦点距
離を決めている。第２レンズアレイ板３６の各レンズ素
子からの出射した光を液晶パネル３９上に照明するた
め、第２レンズアレイ板３６の各レンズ素子および第１
レンズアレイ板３５の各レンズ素子はそれぞれ適切に偏
芯させている。The focal length of the lens elements of the first lens array plate 35 is equal to the distance between the first lens array plate 35 and the second lens array plate 36. Further, the focal length of the lens element of the second lens array plate 36 is determined so that the surface of the first lens array plate 35 and the liquid crystal panel surface 39 have a substantially conjugate relationship. In order to illuminate the light emitted from each lens element of the second lens array plate 36 onto the liquid crystal panel 39, each lens element of the second lens array plate 36 and the first
Each lens element of the lens array plate 35 is appropriately decentered.

【００４４】第２レンズアレイ板３６から出射する多数
の光束は、液晶パネル３９上に重畳され、液晶パネル３
９上を均一に照明する。Many light beams emitted from the second lens array plate 36 are superimposed on the liquid crystal panel 39,
9 is illuminated uniformly.

【００４５】フィールドレンズ３８は、液晶パネル３９
上を照明する光を投写レンズ４０の瞳面４１に集光する
ためのものである。投写レンズ４０の瞳面４１と第２レ
ンズアレイ板３６面とは略共役関係となるように、フィ
ールドレンズ３８の焦点距離が設定される。The field lens 38 includes a liquid crystal panel 39
The light for illuminating the upper part is focused on the pupil plane 41 of the projection lens 40. The focal length of the field lens 38 is set such that the pupil plane 41 of the projection lens 40 and the surface of the second lens array plate 36 have a substantially conjugate relationship.

【００４６】図５は、投射レンズ４０の瞳面４１の発光
体像を出射面側からみた様子を模式的に示したものであ
る。同時に第２レンズアレイ板３６の各矩形レンズとの
対応が分かるように、第２レンズアレイ板３６を点線で
図示してある。各矩形レンズに対応して、光源３０，３
１に対応する二つの発光体像５４，５５が形成される。
集光レンズ４３の作用により第１レンズアレイ３５に入
射する光束密度は光軸５８から離れるほど小さくなるの
で、発光体像５４，５５の大きさも光軸５８から離れる
ほど小さくなる。FIG. 5 schematically shows a state in which the luminous body image of the pupil surface 41 of the projection lens 40 is viewed from the exit surface side. At the same time, the second lens array plate 36 is shown by a dotted line so that the correspondence with each rectangular lens of the second lens array plate 36 can be understood. For each rectangular lens, the light sources 30, 3
Two luminous body images 54 and 55 corresponding to 1 are formed.
Since the density of the light beam incident on the first lens array 35 decreases as the distance from the optical axis 58 decreases due to the action of the condenser lens 43, the size of the luminous body images 54 and 55 also decreases as the distance from the optical axis 58 decreases.

【００４７】図５において、第２レンズアレイ板３６か
らの出射光線がすべて利用されるためには、第２レンズ
アレイ板３６の有効領域の外接円５６と等しい大きさの
瞳面を持つ投写レンズ４０が必要になる。しかし、投写
レンズの小型、低コスト化のためには瞳面はなるべく小
さい方がよい。本実施の形態では、集光レンズ４３の作
用により光軸５８から離れるほど発光体像５４，５５は
小さくなるので、仮に周辺の発光体像を取り込まないで
も、大きな損失とはならない。従って、瞳面を仮想円５
７とすれば、光損失を押さえながら、投写レンズ４０を
小型化し、低コスト化できる。In FIG. 5, a projection lens having a pupil plane having a size equal to the circumscribed circle 56 of the effective area of the second lens array plate 36 is required in order to use all the rays emitted from the second lens array plate 36. 40 are required. However, in order to reduce the size and cost of the projection lens, the pupil plane should be as small as possible. In the present embodiment, the luminous body images 54 and 55 become smaller as the distance from the optical axis 58 increases due to the action of the condenser lens 43. Therefore, even if peripheral luminous body images are not taken in, no large loss occurs. Therefore, the pupil plane is defined as a virtual circle 5
With the setting of 7, the projection lens 40 can be reduced in size and cost while suppressing light loss.

【００４８】投写レンズ４０の瞳面４１には、図５に示
したのと同様な光源３０および３１の光源像が形成され
る。即ち、プリズムアレイ板３４のプリズム素子の配列
方向に、それぞれ光源３０、３１の微小光な光源像が交
互に形成される。On the pupil plane 41 of the projection lens 40, light source images of the light sources 30 and 31 similar to those shown in FIG. 5 are formed. That is, minute light source images of the light sources 30 and 31 are alternately formed in the arrangement direction of the prism elements of the prism array plate 34, respectively.

【００４９】この瞳面４１が光源として、スクリーン上
（図示せず）に投写される。本実施の形態では、図２２
に示す従来の照明装置の投写レンズの瞳面での光源像と
比べて、光軸に対して２つの光源像が対称に形成されて
いる。また、投写レンズの瞳面の全体に光源像が形成さ
れる。従って、照度均一性に優れた画像が得られる。The pupil plane 41 is projected on a screen (not shown) as a light source. In the present embodiment, FIG.
The two light source images are formed symmetrically with respect to the optical axis as compared with the light source image on the pupil plane of the projection lens of the conventional illumination device shown in FIG. Further, a light source image is formed on the entire pupil plane of the projection lens. Therefore, an image having excellent illuminance uniformity can be obtained.

【００５０】プリズムアレイ板３４は、成形で製作して
もよい。成形品を用いることにより、低コストなプリズ
ムアレイ板が構成できる。この場合、プリズム頂角のだ
れと平面部の精度が低くなるが、多少損失が増大するだ
けである。また、プリズムアレイ板３４を耐熱性の高い
樹脂で構成してもよい。プリズムアレイ板を樹脂で製作
すれば、さらに、低コスト化できる。The prism array plate 34 may be manufactured by molding. By using a molded product, a low-cost prism array plate can be configured. In this case, the accuracy of the apex angle of the prism and the flat portion is reduced, but the loss is only slightly increased. Further, the prism array plate 34 may be made of a resin having high heat resistance. If the prism array plate is made of resin, the cost can be further reduced.

【００５１】また、カラーホイール４２を構成するダイ
クロイックフィルタに入射角依存性があっても、正レン
ズ４４のパワーを調整することで入射角度を変更でき
る。また、正レンズ４４を２枚のレンズ群から構成する
ことで、プリズムアレイ板３４とカラーホイール４２と
の間隔を可変できる。こられによって色再現性を最適化
することができる。Even if the dichroic filter forming the color wheel 42 has an incident angle dependency, the incident angle can be changed by adjusting the power of the positive lens 44. Further, by forming the positive lens 44 from two lens groups, the distance between the prism array plate 34 and the color wheel 42 can be changed. Thereby, the color reproducibility can be optimized.

【００５２】以上のように、本実施の形態によれば、複
数の光源３０，３１からの光をプリズムアレイ板３４に
より偏角し、合成するため、投写レンズ４０の瞳面４１
に形成される光源像が光軸５８に対してほぼ対称に配置
され、スクリーン上の照度均一性および色均一性が良
く、光利用効率の高い照明装置が構成できる。また、投
写レンズ４０のＦナンバーを小さくすることなく、複数
の光源を合成できるため、小型で低コストな投写型表示
装置が構成できる。As described above, according to the present embodiment, the light from the plurality of light sources 30 and 31 is deflected by the prism array plate 34 and combined, so that the pupil plane 41 of the projection lens 40 is formed.
Are arranged substantially symmetrically with respect to the optical axis 58, the illuminance uniformity and color uniformity on the screen are good, and a lighting device with high light use efficiency can be configured. Further, since a plurality of light sources can be combined without reducing the F-number of the projection lens 40, a small and low-cost projection display device can be configured.

【００５３】（実施の形態２）図６は本発明の実施の形
態２にかかる照明装置及び投写型表示装置の概略構成を
示したものである。実施の形態１と同一の機能を有する
部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本
実施の形態の投写型表示装置は、画像形成手段として、
偏光を利用して光を変調する液晶パネルを用いる。(Embodiment 2) FIG. 6 shows a schematic configuration of an illumination device and a projection type display device according to Embodiment 2 of the present invention. Members having the same functions as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The projection display device according to the present embodiment includes, as an image forming unit,
A liquid crystal panel that modulates light using polarized light is used.

【００５４】ランプ３０，３１から集光レンズ４３にい
たる構成は図１に示した実施の形態１と同様である。本
実施の形態が実施の形態１（図１）と異なるのは、本実
施の形態の照明装置６０が、偏光分離手段としての偏光
分離プリズムアレイ６１と、偏光回転手段としての１／
２波長板６５と、補助レンズ６６とを備えている点であ
る。The structure from the lamps 30 and 31 to the condenser lens 43 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. This embodiment is different from the first embodiment (FIG. 1) in that illumination device 60 of the present embodiment includes a polarization separating prism array 61 as a polarization separating unit and a 1/1 as a polarization rotating unit.
The point is that a two-wave plate 65 and an auxiliary lens 66 are provided.

【００５５】図７は偏光分離プリズムアレイ６１と１／
２波長板６５の構成例を示す。（Ａ）は正面図、（Ｂ）
は側面図、（Ｃ）は下面図である。偏光分離プリズムア
レイ６１は、偏光分離プリズム６２をランプ３０，３１
の配列方向と垂直な方向に複数配列して構成される。FIG. 7 shows the polarization separation prism array 61 and 1 /
4 shows a configuration example of a two-wavelength plate 65. (A) is a front view, (B)
Is a side view, and (C) is a bottom view. The polarization separation prism array 61 controls the polarization separation prism 62 by using the lamps 30 and 31.
Are arranged in a direction perpendicular to the arrangement direction.

【００５６】偏光分離プリズム６２は、第２レンズアレ
イ３６のレンズ素子の短軸方向の配列ピッチの約１／２
のピッチで配列される。偏光分離プリズム６２の接合面
には偏光分離膜６３を配置する。さらに偏光分離プリズ
ムアレイ６１の出射側には偏光分離プリズムの２倍の配
列ピッチで１／２波長板６５を配置する。The polarization separating prism 62 has a length of about １ ／ of the arrangement pitch of the lens elements of the second lens array 36 in the minor axis direction.
Are arranged at a pitch of A polarization separation film 63 is disposed on the bonding surface of the polarization separation prism 62. Further, a half-wave plate 65 is disposed on the emission side of the polarization separation prism array 61 at an arrangement pitch twice that of the polarization separation prism.

【００５７】図８を用いて偏光分離プリズムアレイ６１
と１／２波長板６５の作用を説明する。Referring to FIG. 8, the polarized light separating prism array 61 is used.
And the function of the half-wave plate 65 will be described.

【００５８】第２レンズアレイ板３６から出射する多数
の光束は、微小な偏光分離プリズム６２をプリズムアレ
イ板のプリズム配列方向と直角な一方向に複数配列した
偏光分離プリズムアレイ６１に入射する。微小な偏光分
離プリズム６２は、第２レンズアレイ板３６のレンズ素
子の配列ピッチの約１／２のピッチで配列している。一
つの偏光分離プリズム６２ａに入射した光は偏光分離膜
６３ａによりＰ偏光は透過し、Ｓ偏光は反射させられ
る。反射したＳ偏光の光は、隣の反射膜６３ｂに入射し
再び反射され、１／２波長板６５に入射する。１／２波
長板６５は入射した光の偏光方向を９０°回転するよう
に配置され、入射したＳ偏光の光をＰ偏光に変換して透
過させる。A large number of light beams emitted from the second lens array plate 36 enter a polarization separation prism array 61 in which a plurality of minute polarization separation prisms 62 are arranged in one direction perpendicular to the prism arrangement direction of the prism array plate. The minute polarization separating prisms 62 are arranged at a pitch of about １ ／ of the arrangement pitch of the lens elements of the second lens array plate 36. The light incident on one polarization splitting prism 62a is transmitted by the polarization splitting film 63a as P-polarized light and reflected as S-polarized light. The reflected S-polarized light enters the adjacent reflection film 63b, is reflected again, and enters the half-wave plate 65. The half-wave plate 65 is arranged so as to rotate the polarization direction of the incident light by 90 °, and converts the incident S-polarized light into P-polarized light and transmits it.

【００５９】偏光分離プリズムアレイ６１と１／２波長
板６５により自然光を一つの偏光方向の光に変換された
光は補助レンズ６６に入射する。補助レンズ６６で屈折
された多数の光束は液晶パネル３８上に重畳され、液晶
パネル３８を均一に照明する。The light obtained by converting natural light into light in one polarization direction by the polarization separating prism array 61 and the half-wave plate 65 is incident on the auxiliary lens 66. Many light beams refracted by the auxiliary lens 66 are superimposed on the liquid crystal panel 38, and illuminate the liquid crystal panel 38 uniformly.

【００６０】このように、偏光分離プリズムアレイ６１
と１／２波長板６５を配置することにより、偏光方向を
一方向に揃えながら、損失していた一方の偏光方向の光
を利用できるため、液晶パネル３９を照明する有効な偏
光の光束が増大する。As described above, the polarization separation prism array 61
By arranging the half-wave plate 65 and the half-wave plate 65, it is possible to use the lost light in one polarization direction while aligning the polarization directions in one direction, so that the effective luminous flux for illuminating the liquid crystal panel 39 increases. I do.

【００６１】フィールドレンズ３８は液晶パネル３９上
に照明される光を投写レンズ４０の瞳面４１に集光する
ためのものである。投写レンズ４０の瞳面４１と第２レ
ンズアレイ板３６面とは略共役関係となるように、フィ
ールドレンズ３８の焦点距離が設定される。The field lens 38 focuses the light illuminated on the liquid crystal panel 39 on the pupil plane 41 of the projection lens 40. The focal length of the field lens 38 is set such that the pupil plane 41 of the projection lens 40 and the surface of the second lens array plate 36 have a substantially conjugate relationship.

【００６２】補助レンズ６６は第２レンズアレイ板３６
の周辺から出射する光束を液晶パネル３９上に照明する
ためのレンズであり、その焦点距離は補助レンズ６６面
から液晶パネル３９面までの面間距離としている。The auxiliary lens 66 is a second lens array plate 36
Is a lens for illuminating a light beam emitted from the periphery of the liquid crystal panel 39 onto the liquid crystal panel 39, and the focal length thereof is an inter-surface distance from the auxiliary lens 66 surface to the liquid crystal panel 39 surface.

【００６３】図９は、投写レンズ４０の瞳面４１の発光
体像を出射面側からみた様子を模式的に示したものであ
る。同時に第２レンズアレイ板３６の各矩形レンズとの
対応が分かるように、第２レンズアレイ板３６を点線で
図示してある。瞳面４１には光源３０，３１の光源像と
して、Ｐ偏光とＳ偏光の発光体像が偏光分離プリズムア
レイ６１のプリズム配列方向（図９の上下方向）に交互
に形成される。損失が全くない瞳面とするためには、図
５の場合と同様に、第２レンズアレイ板３６の有効領域
の外接円５６の大きさが必要であるが、瞳４１の大きさ
を仮想円５７とすることで、光損失を最小に押さえなが
ら、投写レンズ４０を小型化、低コスト化できる。FIG. 9 schematically shows a state in which the luminous body image of the pupil surface 41 of the projection lens 40 is viewed from the exit surface side. At the same time, the second lens array plate 36 is shown by a dotted line so that the correspondence with each rectangular lens of the second lens array plate 36 can be understood. P-polarized light and S-polarized light emitter images are alternately formed on the pupil plane 41 as light source images of the light sources 30 and 31 in the prism arrangement direction of the polarization separation prism array 61 (the vertical direction in FIG. 9). In order to obtain a pupil plane with no loss, the size of the circumscribed circle 56 of the effective area of the second lens array plate 36 is necessary as in the case of FIG. With 57, the projection lens 40 can be reduced in size and cost while minimizing light loss.

【００６４】以上のように、本実施の形態によれば、複
数の光源３０，３１からの光をプリズムアレイ板３４に
より偏角し、合成するため、投写レンズ４０の瞳面４１
に形成される光源像が光軸５８に対してほぼ対称に配置
され、スクリーン上の照度均一性および色均一性が良
く、光利用効率の高い照明装置が構成できる。また、投
写レンズ４０のＦナンバーを小さくすることなく、複数
の光源を合成できるため、小型で低コストな投写型表示
装置が構成できる。さらに、自然光を一方向の偏光の光
に変換する偏光変換光学部材を配置するため、光利用効
率が非常に高い照明装置が構成できる。As described above, according to the present embodiment, since the light from the plurality of light sources 30 and 31 is deflected and combined by the prism array plate 34, the pupil surface 41 of the projection lens 40 is combined.
Are arranged substantially symmetrically with respect to the optical axis 58, the illuminance uniformity and color uniformity on the screen are good, and a lighting device with high light use efficiency can be configured. Further, since a plurality of light sources can be combined without reducing the F-number of the projection lens 40, a small and low-cost projection display device can be configured. Furthermore, since a polarization conversion optical member that converts natural light into light of one-way polarization is disposed, an illumination device with extremely high light use efficiency can be configured.

【００６５】（実施の形態３）図１０は本発明の実施の
形態３にかかる照明装置及び投写型表示装置の概略構成
を示したものである。実施の形態１と同一の機能を有す
る部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施の形態の投写型表示装置は、画像形成手段とし
て、偏光や散乱を利用して光を変調する液晶パネルを用
いる。(Embodiment 3) FIG. 10 shows a schematic configuration of an illumination device and a projection type display device according to Embodiment 3 of the present invention. Members having the same functions as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The projection display device of the present embodiment uses a liquid crystal panel that modulates light using polarization or scattering as image forming means.

【００６６】ランプ３０，３１から正レンズ４４に至る
構成、及び、第１レンズアレイ板３５から液晶パネル３
９に至る構成は図１に示した実施の形態１と同様であ
る。本実施の形態が実施の形態１（図１）と異なるの
は、実施の形態１の集光レンズ４３に代わって集光手段
として入射側レンズ７１と出射側レンズ７２が配置され
ていることと、色分離手段としてのカラーホイールの構
成が相違することである。図１０において、７０は本実
施の形態の照明装置である。The structure from the lamps 30 and 31 to the positive lens 44 and the structure from the first lens array plate 35 to the liquid crystal panel 3
9 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The present embodiment is different from the first embodiment (FIG. 1) in that an incident-side lens 71 and an exit-side lens 72 are arranged as a condensing means instead of the converging lens 43 of the first embodiment. Another difference is that the configuration of the color wheel as the color separating means is different. In FIG. 10, reference numeral 70 denotes a lighting device according to the present embodiment.

【００６７】実施例１と同様にして、正レンズ４４によ
り収束された光は、複数のダイクロイックミラーから構
成され、モータ７４で高速で回転するカラーホイール７
３に入射する。In the same manner as in the first embodiment, the light converged by the positive lens 44 is composed of a plurality of dichroic mirrors, and is rotated by a motor 74 at a high speed.
3 is incident.

【００６８】図１１に本実施の形態のカラーホイール７
３の構成を示す。５０、５１、５２はそれぞれ、赤透
過、緑透過、青透過のダイクロイックフィルターであ
り、５３は可視光透過のフィルタである。実施の形態１
と異なり、本実施の形態のカラーホイール７３は、円を
６分割して３色のフィルタを組み合わせ、さらに画面の
輝度の高いところで利用される白色を組み合わせてい
る。さらに、モータ７４は液晶パネル３９に１フレーム
分の赤、緑、青、白色の画像が表示される間に２回転す
る様になっている。これにより、高速に移動する画像が
表示される場合にも画質の劣化が低減できる。FIG. 11 shows a color wheel 7 according to the present embodiment.
3 is shown. Reference numerals 50, 51, and 52 are dichroic filters for transmitting red, green, and blue light, respectively, and 53 is a filter for transmitting visible light. Embodiment 1
Unlike this, the color wheel 73 of the present embodiment divides a circle into six parts, combines filters of three colors, and further combines white used in a high-brightness area of the screen. Further, the motor 74 rotates twice while one frame of red, green, blue, and white images is displayed on the liquid crystal panel 39. As a result, even when an image moving at a high speed is displayed, deterioration in image quality can be reduced.

【００６９】プリズムアレイ板３４から出射した光は、
正レンズ４４により収束されてカラーホイール７３に入
射する。カラーホイール７３に入射した光は、赤透過の
ダイクロイックフィルタ５０，緑透過のダイクロイック
フィルタ５１、青透過のダイクロイックフィルタ５２、
可視光透過のフィルタ５３により、時系列的に赤、緑、
青、白の色光に分離される。赤、緑、青、白の色光は入
射側レンズ７１、出射側レンズ７２により集光され、略
平行光に変換された後、複数のレンズで構成される第１
レンズアレイ板３５に入射する。The light emitted from the prism array plate 34 is
The light is converged by the positive lens 44 and enters the color wheel 73. The light incident on the color wheel 73 is a red-transmitting dichroic filter 50, a green-transmitting dichroic filter 51, a blue-transmitting dichroic filter 52,
The visible light transmitting filter 53 allows the red, green, and
It is separated into blue and white colored light. The red, green, blue, and white color lights are condensed by the incident side lens 71 and the emission side lens 72, converted into substantially parallel light, and then converted into a first lens composed of a plurality of lenses.
The light enters the lens array plate 35.

【００７０】図１２は入射側レンズ７１と出射側レンズ
７２での入射光束の制御を説明する概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the control of the incident light beam by the entrance lens 71 and the exit lens 72.

【００７１】入射側レンズ７１は、例えば、入射面が平
面で、出射側は周辺部で強い正パワーを有し、光軸５８
の近傍部では周辺部に比べ緩やかなパワーを有する。従
って、入射光線は光軸５８の近傍部では進行方向がほと
んど変えられることがなく直進するが、周辺部では大き
く屈折作用を受け略平行光に変換される。The incident side lens 71 has, for example, a flat incident surface and a strong positive power on the exit side at the periphery, and has an optical axis 58.
Has a moderate power in the vicinity of. Accordingly, the incident light beam travels straight in the vicinity of the optical axis 58 with almost no change in the traveling direction, but is largely refracted in the peripheral portion and is converted into substantially parallel light.

【００７２】さらに出射側レンズ７２は、例えば、入射
面は平面で、出射面は光軸５８の近傍付近で強い正パワ
ーを有し、周辺部では光軸近傍部に比べ緩やかなパワー
を有する。従って、入射光は周辺部では屈折作用を受け
ず光線は直進し、光軸５８の近傍付近では屈折作用を受
けて略平行光に変換される。従って、光軸近傍部、周辺
部とも略平行光が出射される。Further, the exit lens 72 has, for example, a flat entrance surface, an exit surface having a strong positive power near the optical axis 58, and a moderate power near the optical axis 58 near the optical axis. Accordingly, the incident light does not undergo refraction at the peripheral portion, and the light beam goes straight, and near the optical axis 58, the incident light undergoes refraction and is converted into substantially parallel light. Therefore, substantially parallel light is emitted from both the vicinity and the periphery of the optical axis.

【００７３】このとき、図１２に示す通り、入射光束を
光軸５８に近傍な側から４分割しそれぞれの光束密度を
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とし、各入射光束に対応する出
射光束の各領域での光束密度をＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ
３，ＳＳ４とすると、入射側レンズ７１と出射側レンズ
７２で構成される集光レンズは、Ｓ１＞ＳＳ１，Ｓ２＞
ＳＳ２，Ｓ３＝ＳＳ３，Ｓ４＜ＳＳ４でありかつ、ＳＳ
１＝ＳＳ２＝ＳＳ３＝ＳＳ４となるように入射光束を制
御して出射する。これにより、出射側レンズ７２からは
光軸５８からの距離に関係なく光束密度の略均一な平行
光束を出射する。At this time, as shown in FIG. 12, the incident light beam is divided into four from the side near the optical axis 58, and the light beam densities are S1, S2, S3, and S4. The luminous flux density in the region is SS1, SS2, SS
3, SS4, the condenser lens composed of the incident side lens 71 and the exit side lens 72 is S1> SS1, S2>
SS2, S3 = SS3, S4 <SS4 and SS
The incident light beam is controlled and emitted so that 1 = SS2 = SS3 = SS4. As a result, a parallel light flux having a substantially uniform light flux density is emitted from the emission side lens 72 irrespective of the distance from the optical axis 58.

【００７４】これにより、以下のような利点がある。一
般に第１レンズアレイ板３５に密度の不均一な光束が入
射すると、第２レンズアレイ板３６の各レンズ素子上に
形成される発光体像の大きさが不均一になり、光束密度
の大きい領域ほど発光体像の大きさが大きくなる。ラン
プの高出力化等で発光体が大きくなると、発光体像も比
例して大きくなり、各レンズの開口より大きな発光体像
が形成される場合もあり、光損失が発生する。This has the following advantages. Generally, when a light beam having a non-uniform density is incident on the first lens array plate 35, the size of the illuminant image formed on each lens element of the second lens array plate 36 becomes non-uniform, and an area having a high light flux density is obtained. As the size of the luminous body image increases, the size of the luminous body image increases. When the size of the luminous body increases due to an increase in the output of the lamp or the like, the luminous body image also increases in proportion to the size of the luminous body.

【００７５】これに対し、本実施の形態においては、第
１レンズアレイ板３５への入射光の光束密度を均一にで
きるので、発光体像の大きさをおよそ均一にでき、上述
のような光損失を低減できる。On the other hand, in the present embodiment, since the luminous flux density of the light incident on the first lens array plate 35 can be made uniform, the size of the illuminant image can be made substantially uniform, and the light Loss can be reduced.

【００７６】図１３は、投写レンズ４０の瞳面４１の発
光体像を出射側からみた様子を模式的に示したものであ
る。同時に第２レンズアレイ板３６の各矩形レンズとの
対応が分かるように、第２レンズアレイ板３６を点線で
図示してある。図１３において、紙面横方向は長軸方向
を、紙面上下方向は短軸方向を示す。本実施の形態で
は、入射側レンズ７１と出射側レンズ７２の作用によ
り、各矩形レンズに対応して、光源３０，３１に対応す
る二つの発光体像７７，７８が全領域にわたってほぼ同
じ大きさで形成される。瞳面４１は、第２レンズアレイ
板３６の有効領域の外接円と同じ大きさの円７５とし、
すべての発光体像からの光を取り込むことで、光損失を
防止する。FIG. 13 schematically shows a state in which the luminous body image of the pupil surface 41 of the projection lens 40 is viewed from the emission side. At the same time, the second lens array plate 36 is shown by a dotted line so that the correspondence with each rectangular lens of the second lens array plate 36 can be understood. In FIG. 13, the horizontal direction on the paper indicates the long axis direction, and the vertical direction on the paper indicates the short axis direction. In the present embodiment, the two luminous body images 77 and 78 corresponding to the light sources 30 and 31 have substantially the same size over the entire area corresponding to each rectangular lens by the action of the incident side lens 71 and the exit side lens 72. Is formed. The pupil plane 41 is a circle 75 having the same size as a circumscribed circle of the effective area of the second lens array plate 36,
Light loss is prevented by taking in light from all illuminant images.

【００７７】以上のように、本実施の形態によれば、複
数の光源３０，３１からの光をプリズムアレイ板３４に
より偏角し、合成するため、投写レンズ４０の瞳面４１
に形成される光源像が光軸５８に対してほぼ対称に配置
され、スクリーン上の照度均一性および色均一性が良
く、光利用効率の高い照明装置が構成できる。また、照
明光の光束密度を制御するレンズ７１，７２を配置する
ことで、瞳面４１での発光体像の大きさをおよそ均一に
でき、比較的発光体の大きいランプを用いる場合でも第
２レンズアレイ３６上で発生する光損失を低減でき、光
利用効率の高い照明装置が構成できる。As described above, according to the present embodiment, since the light from the plurality of light sources 30 and 31 is deflected by the prism array plate 34 and synthesized, the pupil plane 41 of the projection lens 40 is formed.
Are arranged substantially symmetrically with respect to the optical axis 58, the illuminance uniformity and color uniformity on the screen are good, and a lighting device with high light use efficiency can be configured. Further, by arranging the lenses 71 and 72 for controlling the luminous flux density of the illumination light, the size of the illuminant image on the pupil surface 41 can be made approximately uniform, and the second light source can be used even when a lamp having a relatively large illuminant is used. Light loss generated on the lens array 36 can be reduced, and a lighting device with high light use efficiency can be configured.

【００７８】（実施の形態４）図１４は本発明の実施の
形態４にかかる照明装置及び投写型表示装置の概略構成
を示したものである。実施の形態１と同一の機能を有す
る部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施の形態の投写型表示装置は、画像形成手段とし
て、偏光や散乱を利用して光を変調する液晶パネルを用
いる。(Embodiment 4) FIG. 14 shows a schematic configuration of an illumination device and a projection type display device according to Embodiment 4 of the present invention. Members having the same functions as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The projection display device of the present embodiment uses a liquid crystal panel that modulates light using polarization or scattering as image forming means.

【００７９】正レンズ４４から液晶パネル４０に至る構
成は図１に示した実施の形態１と同様である。本実施の
形態が実施の形態１（図１）と異なるのは、本実施の形
態の照明装置８０が第１のプリズムアレイ板８１と第２
のプリズムアレイ板８２を、放物面鏡３２、３３と正レ
ンズ４４の間に配置していることである。The structure from the positive lens 44 to the liquid crystal panel 40 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The present embodiment is different from the first embodiment (FIG. 1) in that the lighting device 80 of the present embodiment includes the first prism array plate 81 and the second prism array plate 81.
Is disposed between the parabolic mirrors 32 and 33 and the positive lens 44.

【００８０】実施の形態１（図１）の照明装置では、プ
リズムアレイ板３４のプリズム配列方向の開口と放物面
鏡３２，３３の開口の大きさの比は、光束を６０度偏角
するため、２：１となる。この場合、プリズムアレイ板
３４、第１および第２のレンズアレイ板３５，３６の開
口を小型に構成しようとすると、放物面鏡３２，３３の
開口を小さくすることが必要となり、放物面鏡のランプ
からの光の集光率が低下する。In the illuminating device according to the first embodiment (FIG. 1), the ratio of the size of the opening in the prism array direction of the prism array plate 34 to the size of the openings of the parabolic mirrors 32 and 33 deviates the light beam by 60 degrees. Therefore, it becomes 2: 1. In this case, if the apertures of the prism array plate 34 and the first and second lens array plates 35 and 36 are to be made small, it is necessary to make the apertures of the parabolic mirrors 32 and 33 small. The light collection rate of the light from the mirror lamp is reduced.

【００８１】そこで、本実施の形態では、集光率を向上
させるため、放物面鏡３２，３３の開口と、レンズアレ
イ板３５，３６に近接して配置するプリズムアレイ板の
開口が同等になるように、放物面鏡３２，３３からの光
束を３０度偏角し、第２のプリズムアレイ板８２に入射
させる第１のプリズムアレイ板８１を備えるものであ
る。Therefore, in the present embodiment, the apertures of the parabolic mirrors 32 and 33 are made equal to the apertures of the prism array plates disposed close to the lens array plates 35 and 36 in order to improve the light collection rate. A first prism array plate 81 for deflecting the light beams from the parabolic mirrors 32 and 33 by 30 degrees so as to be incident on a second prism array plate 82 is provided.

【００８２】ランプ３０，３１から放射される光はそれ
ぞれ対応する放物面鏡３２，３３により、集光し略平行
光に変換される。それぞれの光束は複数のプリズムから
構成される第１のプリズムアレイ板８１に入射する。第
１のプリズムアレイ板８１のプリズム素子は、頂角が９
０度の三角柱プリズムである。第１のプリズムアレイ板
８１のプリズム素子は放物面鏡３２，３３から入射する
光を損失させることなく、屈折させ、それぞれの光源か
らの光を３０度偏角する。３０度偏角させるため、プリ
ズム素子の屈折率は略１．７３の媒質を用いている。第
１のプリズムアレイ板８１は投写レンズの光軸５８に対
して対称となるよう配置している。本実施の形態では、
２つの放物面鏡３２，３３からの光束が入射する第１の
プリズムアレイ板８１を一つで構成しているが、２つ放
物面鏡３２，３３からのそれぞれの光束に対応する複数
の第１のプリズムアレイ板で構成してもよい。The light radiated from the lamps 30 and 31 is condensed by the corresponding parabolic mirrors 32 and 33 and converted into substantially parallel light. Each light beam enters a first prism array plate 81 composed of a plurality of prisms. The prism element of the first prism array plate 81 has an apex angle of 9
It is a 0 degree triangular prism. The prism elements of the first prism array plate 81 refract light incident from the parabolic mirrors 32 and 33 without loss, and deflect light from the respective light sources by 30 degrees. A medium having a refractive index of approximately 1.73 is used for the deflection by 30 degrees. The first prism array plate 81 is arranged symmetrically with respect to the optical axis 58 of the projection lens. In the present embodiment,
Although the first prism array plate 81 on which the light beams from the two parabolic mirrors 32 and 33 are incident is constituted by one, a plurality corresponding to the respective light beams from the two parabolic mirrors 32 and 33 is provided. May be constituted by the first prism array plate.

【００８３】第１のプリズムアレイ板８１のプリズム素
子により偏角した光は第２のプリズムアレイ板８２に入
射する。第２のプリズムアレイ板８２のプリズム素子は
頂角が６０度の三角柱プリズムであり、その数は第１の
プリズムアレイ板８１のプリズム素子の数の１／２で構
成している。第２のプリズムアレイ板８２のプリズム素
子の配列ピッチは、第１のプリズムアレイ板８１のプリ
ズム素子の配列ピッチの略２倍である。第２のプリズム
アレイ板８２のプリズム配列方向の開口と放物面鏡３
２，３３の開口の大きさの比は１．１５：１となりほぼ
同等となる。したがって、第２のプリズムアレイ板８
２、第１および第２レンズアレイ板３５，３６を小型に
構成しても、放物面鏡のランプからの光の集光率を高く
できる。The light deflected by the prism elements of the first prism array plate 81 enters the second prism array plate 82. The prism elements of the second prism array plate 82 are triangular prisms having an apex angle of 60 degrees, and the number thereof is の of the number of prism elements of the first prism array plate 81. The arrangement pitch of the prism elements of the second prism array plate 82 is substantially twice the arrangement pitch of the prism elements of the first prism array plate 81. The opening of the second prism array plate 82 in the prism arrangement direction and the parabolic mirror 3
The ratio of the sizes of the openings 2 and 33 is 1.15: 1, which is almost the same. Therefore, the second prism array plate 8
2. Even if the first and second lens array plates 35 and 36 are configured to be small, the light collection rate of light from the parabolic mirror lamp can be increased.

【００８４】第２のプリズムアレイ板８２の各プリズム
素子は、放物面鏡３２，３３から第１のプリズムアレイ
板８１を屈折して入射する光を全反射させ、それぞれの
光軸を６０度偏角する。入射した光束は第２のプリズム
アレイ板８２によりそれぞれ複数に分割され、そして、
放物面鏡３２からの分割された光束と放物面鏡３３から
の分割された光束とが交互に合成される。交互に合成さ
た光束は、正レンズ４４により収束され、複数のダイク
ロイックミラーから構成され、モータ８４で高速に回転
するカラーホイール８３に入射する。Each prism element of the second prism array plate 82 refracts the first prism array plate 81 from the parabolic mirrors 32 and 33 and totally reflects the incident light, and sets each optical axis to 60 degrees. Deviate. The incident light beam is split into a plurality of beams by the second prism array plate 82, and
The split luminous flux from the parabolic mirror 32 and the split luminous flux from the parabolic mirror 33 are alternately combined. The light beams alternately combined are converged by the positive lens 44, are constituted by a plurality of dichroic mirrors, and are incident on a color wheel 83 which rotates at high speed by a motor 84.

【００８５】カラーホイール８３の構成を図１５に示
す。５０、５１、５２はそれぞれ、赤透過、緑透過、青
透過のダイクロイックフィルターである。モータ８４は
液晶パネル３９に１フレーム分の赤、緑、青の画像が表
示される間に２回転する様になっている。これにより、
高速に移動する画像が表示される場合にも画質の劣化が
低減できる。FIG. 15 shows the structure of the color wheel 83. Reference numerals 50, 51, and 52 denote dichroic filters that transmit red, green, and blue light, respectively. The motor 84 rotates twice while one frame of red, green, and blue images is displayed on the liquid crystal panel 39. This allows
Even when an image that moves at a high speed is displayed, deterioration in image quality can be reduced.

【００８６】カラーホイール１１７に入射した光は、赤
透過のダイクロイックフィルタ５０，緑透過のダイクロ
イックフィルタ５１、青透過のダイクロイックフィルタ
５２により、時系列的に赤、緑、青の色光に分離され
る。赤、緑、青の色光は集光レンズ４３により集光さ
れ、略平行光に変換された後、複数のレンズで構成され
る第１レンズアレイ板３５に入射する。第１レンズアレ
イ板３５に入射した光束は、多数の光束に分割されて、
複数のレンズから構成される第２レンズアレイ板３６に
収束する。The light incident on the color wheel 117 is separated into red, green, and blue light in a time series by a red transmitting dichroic filter 50, a green transmitting dichroic filter 51, and a blue transmitting dichroic filter 52. The red, green, and blue light components are condensed by a condenser lens 43, converted into substantially parallel light, and then incident on a first lens array plate 35 including a plurality of lenses. The light beam incident on the first lens array plate 35 is split into many light beams,
It converges on the second lens array plate 36 composed of a plurality of lenses.

【００８７】集光レンズ４３は実施の形態１に示すもの
とサイズは違うが同一の構成であり、その作用も同様で
ある。このため第１のレンズアレイ板３５に入射する光
束の光束密度は、光軸近傍部から離れるにつれて低下す
る（図３参照）。これにより、実施の形態１と同様に、
第１レンズアレイ板３５に密度の不均一な光束が入射す
ると、第２レンズアレイ板３６の各レンズ素子上に形成
される発光体像の大きさが不均一になり、光束密度の大
きい領域ほど発光体像の大きさが大きくなる。そのた
め、投写レンズ４０の瞳面４１は光損失を大きくするこ
となく、小型化できる（図５参照）。The condensing lens 43 has the same configuration as the first embodiment, although the size is different, and the operation is the same. For this reason, the luminous flux density of the luminous flux incident on the first lens array plate 35 decreases as the distance from the vicinity of the optical axis decreases (see FIG. 3). Thereby, similar to the first embodiment,
When a light beam with a non-uniform density is incident on the first lens array plate 35, the size of the illuminant image formed on each lens element of the second lens array plate 36 becomes non-uniform, and the region with a higher light flux density The size of the luminous body image increases. Therefore, the pupil plane 41 of the projection lens 40 can be reduced in size without increasing light loss (see FIG. 5).

【００８８】第１および第２のプリズムアレイ板８１，
８２は、成形で製作してもよい。成形品を用いることに
より、低コストなプリズムアレイ板が構成できる。この
場合、プリズム頂角のだれと平面部の精度が低くなる
が、多少損失が増大するだけである。また、第２のプリ
ズムアレイ板８２を耐熱性の高い樹脂で構成してもよ
い。第１および第２のプリズムアレイ板８１，８２を樹
脂で製作すれば、さらに、低コスト化できる。The first and second prism array plates 81,
82 may be manufactured by molding. By using a molded product, a low-cost prism array plate can be configured. In this case, the accuracy of the apex angle of the prism and the flat portion is reduced, but the loss is only slightly increased. Further, the second prism array plate 82 may be made of a resin having high heat resistance. If the first and second prism array plates 81 and 82 are made of resin, the cost can be further reduced.

【００８９】以上のように、本実施の形態によれば、複
数の光源３０，３１からの光を第２のプリズムアレイ板
８２により偏角し、合成するため、投写レンズ４０の瞳
面４１に形成される光源像が光軸５８に対してほぼ対称
に配置され、スクリーン上の照度均一性および色均一性
が良く、光利用効率の高い照明装置が構成できる。さら
に、放物面鏡３２，３３からの光を３０度偏角する第１
のプリズムアレイ板８１を備えるため、放物面鏡３２，
３３の開口と第２のプリズムアレイ板８２、第１および
第２レンズアレイ板３５，３６の開口の大きさを同等に
でき、小型で非常に高い光利用効率の照明装置が構成で
きる。As described above, according to the present embodiment, since the light from the plurality of light sources 30 and 31 is deflected by the second prism array plate 82 and combined, the light is projected onto the pupil plane 41 of the projection lens 40. The light source images to be formed are arranged substantially symmetrically with respect to the optical axis 58, so that an illumination device with good illuminance uniformity and color uniformity on the screen and high light use efficiency can be configured. Further, the first light which deviates the light from the parabolic mirrors 32 and 33 by 30 degrees.
Of the parabolic mirror 32,
The size of the opening 33 and the size of the openings of the second prism array plate 82 and the first and second lens array plates 35 and 36 can be made equal to each other, and a compact and extremely high light use efficiency lighting device can be configured.

【００９０】（実施の形態５）図１６は本発明の実施の
形態５にかかる照明装置及び投写型表示装置の概略構成
を示したものである。実施の形態１〜４と同一の機能を
有する部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略す
る。本実施の形態の投写型表示装置は、画像形成手段と
して、偏光を利用して光を変調する液晶パネルを用い
る。(Embodiment 5) FIG. 16 shows a schematic configuration of an illumination device and a projection type display device according to Embodiment 5 of the present invention. Members having the same functions as those in Embodiments 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. The projection display of this embodiment uses a liquid crystal panel that modulates light using polarized light, as an image forming unit.

【００９１】放電ランプ３０，３１からカラーホイール
８３に至る構成は図１４に示した実施の形態４と同様で
ある。本実施の形態の照明装置９０は、カラーホイール
８３と第１のレンズアレイ板３５との間に、実施の形態
３と同様の入射側レンズ７１、出射側レンズ７２を備
え、第２のプリズムアレイ板３６とフィールドレンズ３
８との間に、実施の形態２と同様の、偏光分離手段とし
ての偏光分離プリズムアレイ６１と、偏光回転手段とし
ての１／２波長板６５と、補助レンズ６６とを備えてい
る。The structure from the discharge lamps 30, 31 to the color wheel 83 is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG. The illumination device 90 according to the present embodiment includes an incident-side lens 71 and an outgoing-side lens 72 similar to those in the third embodiment between the color wheel 83 and the first lens array plate 35, and the second prism array Plate 36 and field lens 3
8, a polarization separation prism array 61 as a polarization separation unit, a half-wave plate 65 as a polarization rotation unit, and an auxiliary lens 66 as in the second embodiment.

【００９２】ランプ３０，３１から放射される光は第１
のプリズムアレイ板８１で屈折され、第２のプリズムア
レイ板８２によって合成され、カラーホイール８３で単
色に分解された後、入射側レンズ７１と出射側レンズ７
２の作用により光束密度の均一な略平行光に変換され
（図１２参照）、第１レンズアレイ板３５に入射する。
第１レンズアレイ板３５に入射した光は、実施の形態２
にて説明した作用を受けて、特定方向の偏光にそろえら
れた後、液晶パネル３９を均一に照明する。The light emitted from the lamps 30 and 31 is the first
After being refracted by the prism array plate 81, synthesized by the second prism array plate 82, and decomposed into a single color by the color wheel 83, the entrance lens 71 and the exit lens 7
The light is converted into substantially parallel light having a uniform luminous flux density by the action of 2 (see FIG. 12), and is incident on the first lens array plate 35.
The light incident on the first lens array plate 35 is reflected in the second embodiment.
After being adjusted to the polarized light in a specific direction by the action described in (1), the liquid crystal panel 39 is uniformly illuminated.

【００９３】図１７は、投写レンズ４０の瞳面４１の発
光体像を出射側からみた様子を模式的に示したものであ
る。同時に第２レンズアレイ板３６の各矩形レンズとの
対応が分かるように、第２レンズアレイ板３６を点線で
図示してある。瞳面４１には光源の像としてＰ偏光とＳ
偏光の発光体像が、偏光分離プリズムアレイ６１のプリ
ズム素子の配列方向（図９の上下方向）に交互に形成さ
れる。また、発光体像は瞳面４１の全領域にわたってほ
ぼ同じ大きさで形成される。瞳面４１は、第２レンズア
レイ板３６の有効領域の外接円と同じ大きさの円７５と
し、すべての発光体像からの光を取り込むことで、光損
失を防止する。FIG. 17 schematically shows a state in which the light-emitting body image of the pupil surface 41 of the projection lens 40 is viewed from the emission side. At the same time, the second lens array plate 36 is shown by a dotted line so that the correspondence with each rectangular lens of the second lens array plate 36 can be understood. On the pupil plane 41, P-polarized light and S
Polarized light emitter images are alternately formed in the arrangement direction of the prism elements of the polarization separation prism array 61 (the vertical direction in FIG. 9). Further, the luminous body image is formed with substantially the same size over the entire area of the pupil plane 41. The pupil plane 41 is a circle 75 having the same size as the circumscribed circle of the effective area of the second lens array plate 36, and prevents light loss by taking in light from all luminous body images.

【００９４】以上のように、本実施の形態によれば、複
数の光源３０，３１からの光を第２のプリズムアレイ板
８２により偏角し、合成するため、投写レンズ４０の瞳
面４１に形成される光源像が光軸５８に対してほぼ対称
に配置され、照度均一性および色均一性が高く、光利用
効率の高い照明光学装置が構成できる。また、照明光の
光束密度を制御するレンズ７１，７２を配置すること
で、瞳面４１での発光体像の大きさをおよそ均一にで
き、比較的発光体の大きいランプを用いる場合でも第２
レンズアレイ３６上で発生する光損失を低減でき、光利
用効率の高い照明装置が構成できる。また、放物面鏡３
２，３３からの光を３０度偏角する第１のプリズムアレ
イ板８１を備えるため、放物面鏡３２，３３の開口と第
２のプリズムアレイ板８２、第１および第２レンズアレ
イ板３５，３６の開口の大きさを同等にでき、小型で非
常に高い光利用効率の照明光学装置が構成できる。さら
に、自然光を一方向の偏光の光に変換する偏光変換光学
部材を配置するため、光利用効率が非常に高い照明光学
装置が構成できる。As described above, according to the present embodiment, the light from the plurality of light sources 30 and 31 is deflected by the second prism array plate 82 and combined, so that the light is projected onto the pupil plane 41 of the projection lens 40. The light source images to be formed are arranged substantially symmetrically with respect to the optical axis 58, so that an illumination optical device having high illuminance uniformity and color uniformity and high light use efficiency can be configured. Further, by arranging the lenses 71 and 72 for controlling the luminous flux density of the illumination light, the size of the illuminant image on the pupil surface 41 can be made approximately uniform, and the second light source can be used even when a lamp having a relatively large illuminant is used.
Light loss generated on the lens array 36 can be reduced, and a lighting device with high light use efficiency can be configured. In addition, parabolic mirror 3
In order to provide the first prism array plate 81 for deflecting the light from the second and third lenses 30 degrees, the openings of the parabolic mirrors 32 and 33 and the second prism array plate 82 and the first and second lens array plates 35 are provided. , 36 can be made equal in size, and a compact illumination optical device having very high light use efficiency can be constructed. Furthermore, since a polarization conversion optical member for converting natural light into light of one-way polarization is disposed, an illumination optical device having extremely high light use efficiency can be configured.

【００９５】（実施の形態６）図１８は本発明の実施の
形態６にかかる投写型表示装置の概略構成を示したもの
である。本実施の形態の投写型表示装置は、画像形成手
段として、反射して光を変調する反射型の液晶パネルを
用いる。(Embodiment 6) FIG. 18 shows a schematic configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. The projection display apparatus of the present embodiment uses a reflection type liquid crystal panel that reflects and modulates light as an image forming unit.

【００９６】３７は実施の形態１の照明装置、１００は
反射型ライトバルブ（反射型液晶パネル）である。実施
の形態１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付
して詳細な説明を省略する。Reference numeral 37 denotes the illumination device of the first embodiment, and reference numeral 100 denotes a reflection type light valve (reflection type liquid crystal panel). Members having the same functions as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００９７】集光レンズ４３からは、実施の形態１と同
様に、光軸５８の近傍ほど光束密度の高い光束が出射す
る。第１レンズアレイ板３５は液晶パネル１００と相似
形の矩形レンズを二次元状に配列して構成されている。As in the first embodiment, a light beam having a higher light beam density is emitted from the condenser lens 43 as it approaches the optical axis 58. The first lens array plate 35 is configured by two-dimensionally arranging rectangular lenses similar in shape to the liquid crystal panel 100.

【００９８】液晶パネル１００はアクティブマトリック
ス方式の液晶パネルであり、映像信号に応じた画素への
印加電圧の制御により光を変調し、光学像を形成する。
液晶パネル１００にはカラ−ホイール４２が１回転する
間に、赤、青、緑の画像をそれぞれ１回ずつ表示する。The liquid crystal panel 100 is an active matrix type liquid crystal panel, and modulates light by controlling a voltage applied to a pixel according to a video signal to form an optical image.
While the color wheel 42 makes one rotation, the liquid crystal panel 100 displays red, blue, and green images once each.

【００９９】液晶パネル１００を反射した色光は、投写
レンズ４０によりスクリーン（図示せず）上に拡大投写
される。スクリーン上に投射された映像は人間の目の積
分効果によりフルカラーの画像として見える。The color light reflected from the liquid crystal panel 100 is enlarged and projected on a screen (not shown) by the projection lens 40. The image projected on the screen appears as a full-color image due to the integration effect of the human eye.

【０１００】以上のように、本実施の形態によれば、２
つの光源を用いた照明装置として、光源３０，３１から
の光をプリズムアレイ板３４により偏角し、合成する実
施の形態１の照明装置を用いているので、２つの光源か
らの光を非常に効率よく、均一に液晶パネルへ照明でき
る。したがって、照度及び色の均一性が良く、光利用効
率の高い投写型表示装置が構成できる。As described above, according to the present embodiment, 2
As the lighting device using one light source, the light from the light sources 30 and 31 is deflected by the prism array plate 34 and is combined with the lighting device according to the first embodiment. It is possible to efficiently and uniformly illuminate the liquid crystal panel. Therefore, a projection display device with good illuminance and color uniformity and high light use efficiency can be configured.

【０１０１】照明装置３７に代えて、実施の形態２〜５
の照明装置を用いることもできる。Embodiments 2 to 5 in place of lighting device 37
Lighting device can also be used.

【０１０２】上記の実施の形態では、画像形成手段とし
て、偏光や散乱を利用した液晶パネルを用いた例を示し
たが、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）など
回折、反射などの変化として映像信号に応じた光学像を
形成する画像形成手段を用いてもよい。また、透過型の
スクリーンを用いて、背面投写型の表示装置を構成して
もよい。In the above embodiment, an example in which a liquid crystal panel utilizing polarization or scattering is used as an image forming means has been described. An image forming means for forming a corresponding optical image may be used. In addition, a rear projection display device may be formed using a transmission screen.

【０１０３】（実施の形態７）図１９は本発明の実施の
形態７にかかる投写型表示装置の概略構成を示したもの
である。本実施の形態の投写型表示装置は、画像形成手
段として、偏光を利用して光を変調する反射型の液晶パ
ネルを用いる。(Embodiment 7) FIG. 19 shows a schematic configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. The projection display device of the present embodiment uses a reflective liquid crystal panel that modulates light using polarized light, as an image forming unit.

【０１０４】９０は実施の形態５の照明装置、１００は
反射型ライトバルブ（反射型液晶パネル）、１１０はラ
ンプ３０のランプ電源、１１１はランプ３１のランプ電
源、１１２は液晶パネルのクロック信号に基づいてラン
プ電源１１０，１１１の駆動波形を制御するコントロー
ラ、１２０は偏光分離プリズムである。実施の形態５と
同一の機能を有する部材には同一の符号を付して詳細な
説明を省略する。Reference numeral 90 denotes the lighting device of the fifth embodiment, reference numeral 100 denotes a reflection type light valve (reflection type liquid crystal panel), reference numeral 110 denotes a lamp power supply of the lamp 30, reference numeral 111 denotes a lamp power supply of the lamp 31, and reference numeral 112 denotes a clock signal of the liquid crystal panel. A controller for controlling the driving waveforms of the lamp power supplies 110 and 111 based on the reference numeral 120 is a polarization splitting prism. Members having the same functions as in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【０１０５】実施の形態５で説明したように、出射側レ
ンズ７２からは、光軸からの距離に関わらず光束密度が
ほぼ均一な光束が出射する。第１レンズアレイ板３５は
液晶パネル１００と相似形の矩形レンズを二次元状に配
列して構成されている。As described in the fifth embodiment, a light beam having a substantially uniform light beam density is emitted from the emission lens 72 regardless of the distance from the optical axis. The first lens array plate 35 is configured by two-dimensionally arranging rectangular lenses similar in shape to the liquid crystal panel 100.

【０１０６】フィールドレンズ３８からの光は偏光分離
プリズム１２０に入射する。偏光分離プリズム１２０は
誘電体多層膜から構成される偏光分離膜を有するプリズ
ムである。偏光分離膜の入射角は４５°であり、偏光分
離膜面に対してのＰ偏光を透過させＳ偏光を反射させ
る。The light from the field lens 38 enters the polarization splitting prism 120. The polarized light separating prism 120 is a prism having a polarized light separating film composed of a dielectric multilayer film. The polarization splitting film has an incident angle of 45 °, and transmits P-polarized light and reflects S-polarized light with respect to the polarization splitting film surface.

【０１０７】反射した光のＳ偏光は反射型の液晶パネル
１００に入射する。反射型の液晶パネル１００は、アク
ティブマトリクス方式であって、液晶層と反射膜とを備
えている。液晶には強誘電性液晶、ホメオトロピック液
晶やＨＡＮモード液晶、４５度ツイストネマチック液晶
が用いられる。反射型の液晶パネルは、映像信号に応じ
て電圧が印加されると液晶の複屈折が変化する。反射型
の液晶パネルへの入射光は液晶を透過し、反射膜で反射
され、再び液晶を透過する過程で、複屈折により光の偏
光状態がＳ偏光からＰ偏光に変化し、出射する。反射型
の液晶パネル１００から出射したＰ偏光の色光は偏光分
離プリズム１２０を透過した後、投写レンズ４０により
スクリーン（図示せず）上に拡大投写される。The S-polarized light of the reflected light enters the reflection type liquid crystal panel 100. The reflection type liquid crystal panel 100 is of an active matrix type and includes a liquid crystal layer and a reflection film. As the liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, a homeotropic liquid crystal, a HAN mode liquid crystal, and a 45-degree twisted nematic liquid crystal are used. In a reflective liquid crystal panel, the birefringence of liquid crystal changes when a voltage is applied in accordance with a video signal. The light incident on the reflection type liquid crystal panel passes through the liquid crystal, is reflected by the reflection film, and in the process of transmitting the liquid crystal again, the light changes its polarization state from S-polarized light to P-polarized light due to birefringence, and is emitted. The P-polarized color light emitted from the reflective liquid crystal panel 100 is transmitted through the polarization splitting prism 120 and then enlarged and projected on a screen (not shown) by the projection lens 40.

【０１０８】一方、反射型の液晶パネル１００により偏
光状態が変化されないＳ偏光は、偏光分離プリズム１２
０に入射し、偏光分離膜面で反射し、照明装置９０側に
戻る。このようにして、反射型の液晶パネル１００で光
の偏光状態の変化として形成される光学像がスクリーン
（図示せず）上に拡大投写され、フルカラーの投写画像
が形成される。On the other hand, the S-polarized light whose polarization state is not changed by the reflection type liquid crystal panel 100 is
0, is reflected by the polarization separation film surface, and returns to the illumination device 90 side. In this way, the optical image formed as a change in the polarization state of light on the reflective liquid crystal panel 100 is enlarged and projected on a screen (not shown), and a full-color projected image is formed.

【０１０９】液晶パネル１００にはカラ−ホイール８３
が１回転する間に、赤、青、緑の画像をそれぞれ１回ず
つ表示する。スクリーン上に投射された映像は人間の目
の積分効果によりフルカラーの画像として見える。The liquid crystal panel 100 includes a color wheel 83.
While rotating one time, the red, blue, and green images are displayed once each. The image projected on the screen appears as a full-color image due to the integration effect of the human eye.

【０１１０】このとき、光源３０，３１として交流点灯
のランプを用いる場合、ランプ電源から発生する方形波
でランプは点灯するが、この駆動電流には必ず定常値と
は異なるオーバーシュート、アンダーシュートが存在す
る。２本のランプを用いる場合、両ランプの点灯周波数
が異なっていると画像のクロックとは非同期の非定常成
分が発生し、あたかもフリッカのように見える。両ラン
プの点灯周波数を同一とするとこれら非定常成分は決ま
った周期で発生し、更にランプの点灯周期を画像のクロ
ックと同期させると一定のノイズとして見える。さら
に、図２０に示すように、ランプ３０の駆動タイミング
とランプ３１の駆動タイミングを１／４周期ずらすこと
でこの非定常成分は定常成分に比べ相対的に小さくな
り、画像上では目立ちにくくなる。なお、図２０におい
て、（Ａ）はランプ３０の駆動電流波形、（Ｂ）はラン
プ３１の駆動電流波形を示し、横軸は時間軸である。At this time, when AC-lit lamps are used as the light sources 30 and 31, the lamp is lit by a square wave generated from the lamp power supply. However, the drive current always includes overshoot and undershoot different from the steady values. Exists. When two lamps are used, if the lighting frequencies of the two lamps are different, a non-stationary component that is asynchronous with the clock of the image is generated, and it looks as if flickering. If the lighting frequencies of both lamps are the same, these non-stationary components occur at a fixed cycle, and if the lighting cycle of the lamps is synchronized with the image clock, they appear as constant noise. Further, as shown in FIG. 20, by shifting the drive timing of the lamp 30 and the drive timing of the lamp 31 by １ ／ cycle, the unsteady component becomes relatively smaller than the steady component, and becomes less noticeable on an image. In FIG. 20, (A) shows the driving current waveform of the lamp 30, (B) shows the driving current waveform of the lamp 31, and the horizontal axis is the time axis.

【０１１１】以上のように、本実施の形態によれば、２
つの光源を用いた照明装置として、実施の形態５の照明
装置９０を用いているので、２つの光源からの光を非常
に効率よく、均一に液晶パネルへ照明できる。したがっ
て、照度及び色の均一性が良く、光利用効率の高い投写
型表示装置が構成できる。さらに、光源の点灯周期、駆
動タイミングを制御することで画質の向上にもつなが
る。As described above, according to the present embodiment, 2
Since the lighting device 90 of Embodiment 5 is used as the lighting device using the two light sources, the light from the two light sources can be very efficiently and uniformly illuminated on the liquid crystal panel. Therefore, a projection display device with good illuminance and color uniformity and high light use efficiency can be configured. Further, controlling the lighting cycle and driving timing of the light source leads to improvement in image quality.

【０１１２】なお、照明装置９０に代えて、実施の形態
１〜４の照明装置を用いることもできる。Note that, instead of the lighting device 90, the lighting devices of the first to fourth embodiments can be used.

【０１１３】上記の実施の形態では、画像形成手段とし
て、偏光を利用した液晶パネルを用いた例を示したが、
特に高速応答性の高い強誘電性液晶を用いた液晶パネル
を用いると良い。また、デジタルマイクロミラーデバイ
ス（ＤＭＤ）など回折、反射などの変化として映像信号
に応じた光学像を形成する画像形成手段を用いてもよ
い。また、透過型のスクリーンを用いて、背面投写型の
表示装置を構成してもよい。また、透過型の液晶パネル
を用いても良い。In the above embodiment, an example was shown in which a liquid crystal panel using polarized light was used as the image forming means.
In particular, it is preferable to use a liquid crystal panel using a ferroelectric liquid crystal having high response speed. Further, an image forming means such as a digital micromirror device (DMD) for forming an optical image corresponding to a video signal as a change in diffraction, reflection, or the like may be used. In addition, a rear projection display device may be formed using a transmission screen. Further, a transmissive liquid crystal panel may be used.

【０１１４】[0114]

【発明の効果】以上のように本発明の照明装置によれ
ば、複数の光源からの光を偏角し、合成するプリズムア
レイ板を備えることにより、複数の光源からの光を非常
に効率よく、均一に液晶パネルを照明できる照明装置が
実現できる。As described above, according to the illuminating device of the present invention, by providing a prism array plate for deviating and combining light from a plurality of light sources, the light from the plurality of light sources can be very efficiently provided. Thus, a lighting device capable of uniformly illuminating the liquid crystal panel can be realized.

【０１１５】また、本発明の投写型表示装置によれば、
均一性が良く、光利用効率が高い、明るい投写型表示装
置を構成することができる。According to the projection display device of the present invention,
A bright projection display device with good uniformity and high light use efficiency can be configured.

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

【図１】本発明の実施の形態１における照明装置及び投
写型表示装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a lighting device and a projection display device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１の照明装置のカラーホイールの構成図であ
る。FIG. 2 is a configuration diagram of a color wheel of the lighting device of FIG. 1;

【図３】図１の照明装置の集光レンズによる光束制御を
説明するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating light flux control by a condenser lens of the illumination device of FIG. 1;

【図４】図１の照明装置の第１レンズアレイ板の構成図
である。FIG. 4 is a configuration diagram of a first lens array plate of the illumination device of FIG. 1;

【図５】図１の投写型表示装置の投射レンズの瞳面に形
成される光源像を示した模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing a light source image formed on a pupil plane of a projection lens of the projection display device of FIG.

【図６】本発明の実施の形態２における照明装置及び投
写型表示装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a lighting device and a projection display device according to a second embodiment of the present invention.

【図７】図６の照明装置の偏光分離プリズムアレイと１
／２波長板の構成図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は
側面図、（Ｃ）は下面図である。FIG. 7 shows a polarization separation prism array and 1 of the illumination device of FIG.
It is a block diagram of a / 2 wavelength plate, (A) is a front view, (B) is a side view, (C) is a bottom view.

【図８】図６の照明装置の偏光分離プリズムアレイと１
／２波長板の作用を説明するための説明図である。FIG. 8 shows a polarization separation prism array and 1 of the illumination device of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation of a half-wave plate.

【図９】図６の投写型表示装置の投射レンズの瞳面に形
成される光源像を示した模式図である。9 is a schematic diagram showing a light source image formed on a pupil plane of a projection lens of the projection display device of FIG.

【図１０】本発明の実施の形態３における照明装置及び
投写型表示装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a lighting device and a projection display device according to a third embodiment of the present invention.

【図１１】図１０の照明装置のカラーホイールの構成図
である。11 is a configuration diagram of a color wheel of the lighting device in FIG.

【図１２】図１０の照明装置の入射側レンズと出射側レ
ンズによる光束制御を説明するための概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating light flux control by an entrance lens and an exit lens of the illumination device in FIG. 10;

【図１３】図１０の投写型表示装置の投射レンズの瞳面
に形成される光源像を示した模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a light source image formed on a pupil plane of a projection lens of the projection display apparatus of FIG.

【図１４】本発明の実施の形態４における照明装置及び
投写型表示装置の概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a lighting device and a projection display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１５】図１４の照明装置のカラーホイールの構成図
である。15 is a configuration diagram of a color wheel of the lighting device of FIG.

【図１６】本発明の実施の形態５における照明装置及び
投写型表示装置の概略構成図である。FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a lighting device and a projection display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１７】図１６の投写型表示装置の投射レンズの瞳面
に形成される光源像を示した模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a light source image formed on a pupil plane of a projection lens of the projection display device of FIG.

【図１８】本発明の実施の形態６における投写型表示装
置の概略構成図である。FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図１９】本発明の実施の形態７における投写型表示装
置の概略構成図である。FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図２０】図１０の投写型表示装置の照明装置のランプ
の駆動波形図である。20 is a driving waveform diagram of a lamp of the illumination device of the projection display device of FIG.

【図２１】従来の照明装置及び投写型表示装置の概略構
成図である。FIG. 21 is a schematic configuration diagram of a conventional lighting device and a projection display device.

【図２２】従来の投写型表示装置の投射レンズの瞳面に
形成される光源像を示した模式図である。FIG. 22 is a schematic diagram showing a light source image formed on a pupil plane of a projection lens of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

３０、３１ 放電ランプ ３２、３３ 放物面鏡 ３４ プリズムアレイ板 ３５ 第１レンズアレイ板 ３６ 第２レンズアレイ板 ３７ 照明装置 ３８ フィールドレンズ ３９ 液晶パネル ４０ 投写レンズ ４１ 投写レンズの瞳面 ４２ カラーホイール ４３ 集光レンズ ４４ 正レンズ ５０ 赤透過ダイクロイックフィルター ５１ 緑透過ダイクロイックフィルター ５２ 青透過ダイクロイックフィルター ５３ 可視光透過フィルター ５４，５５ 発光体像 ５６ 第２レンズアレイ板の有効領域の外接円 ５７ 仮想円 ５８ 光軸 ６０ 照明装置 ６１ 偏光分離プリズムアレイ ６２ 偏光分離プリズム ６３ 偏光分離膜 ６５ １／２波長板 ６６ 補助レンズ ７０ 照明装置 ７１ 入射側レンズ ７２ 出射側レンズ ７３ カラーホイール ７４ モータ ７５ 第２レンズアレイ板の有効領域の外接円と同じ大
きさの円 ７７，７８ 発光体像 ８０ 照明装置 ８１ 第１のプリズムアレイ板 ８２ 第２のプリズムアレイ板 ８３ カラーホイール ８４ モータ ９０ 照明装置 １００ 液晶パネル １１０，１１１ ランプ電源 １１２ コントローラ １２０ 偏光分離プリズム ９００ 照明装置 ９０１，９０２ 放電ランプ ９０３，９０４ 放物面鏡 ９０５ 正レンズ ９０６ 回転板 ９０７ モータ ９０８ 集光レンズ ９０９ 第１レンズアレイ板 ９１０ 第２レンズアレイ板 ９１１ 液晶パネル ９１２ フィールドレンズ ９１３ 投写レンズ ９１４ 投写レンズの瞳面 ９２２，９２３ 光源像群 ９２４ 光源像30, 31 Discharge lamp 32, 33 Parabolic mirror 34 Prism array plate 35 First lens array plate 36 Second lens array plate 37 Illumination device 38 Field lens 39 Liquid crystal panel 40 Projection lens 41 Projection lens pupil surface 42 Color wheel 43 Condensing lens 44 Positive lens 50 Red transmission dichroic filter 51 Green transmission dichroic filter 52 Blue transmission dichroic filter 53 Visible light transmission filter 54, 55 Illuminant image 56 Bounding circle of effective area of second lens array plate 57 Virtual circle 58 Optical axis Reference Signs List 60 lighting device 61 polarized light separating prism array 62 polarized light separating prism 63 polarized light separating film 65 補助 wavelength plate 66 auxiliary lens 70 lighting device 71 incident side lens 72 emission side lens 73 color wheel 74 motor 75 second lens array 77, 78 Illuminant image 80 Illumination device 81 First prism array plate 82 Second prism array plate 83 Color wheel 84 Motor 90 Illumination device 100 Liquid crystal panel 110, 111 Lamp Power supply 112 Controller 120 Polarization separating prism 900 Illumination device 901 902 Discharge lamp 903 904 Parabolic mirror 905 Positive lens 906 Rotating plate 907 Motor 908 Condensing lens 909 First lens array plate 910 Second lens array plate 911 Liquid crystal panel 912 Field lens 913 Projection lens 914 Projection lens pupil plane 922, 923 Light source image group 924 Light source image

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 充弘 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） 2H088 EA13 EA15 HA28 JA05 MA04 MA06 2H091 FA02Z FA05Z FA10Z FA21Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z 5C060 BA03 BC01 EA01 GA01 GA02 HC07 HC09 HC11 HC17 HC20 HD01 JB06 5G435 AA00 AA02 BB12 BB15 BB16 BB17 CC12 DD02 DD04 FF03 FF05 GG01 GG02 GG03 GG11 GG13 GG26 GG28 GG46  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Mitsuhiro Wada 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term (reference) 2H088 EA13 EA15 HA28 JA05 MA04 MA06 2H091 FA02Z FA05Z FA10Z FA21Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z 5C060 BA03 BC01 EA01 GA01 GA02 HC07 HC09 HC11 HC17 HC20 HD01 JB06 5G435 AA00 AA02 BB12 BB15 BB16 BB17 CC12 DD02 DD04 FF03 FF05 GG01 GG02 GG03 GG11 GG13 GG26 GG28 GG46

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 光源からの光を集光し画像を形成する画
像形成手段を照明する照明装置であって、 複数の光源と、 前記複数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の
方向に反射する反射手段と、 複数のプリズムから構成され、前記反射手段からの光を
それぞれ偏角し、合成するプリズムアレイ板と、 前記プリズムアレイ板からの光を時間毎に特定の波長帯
毎に分離する色分離手段と、 前記色分離手段からの光が入射し、入射光の光束密度を
制御して略平行光を出射する集光手段と、 複数のレンズから構成され、前記集光手段からの光を多
数の光束に分割する第１のレンズアレイ板と、 複数のレンズから構成され、前記第１のレンズアレイ板
からの光が入射する第２のレンズアレイ板とを備えた照
明装置。1. An illumination device for illuminating an image forming means for forming an image by condensing light from a light source, comprising: a plurality of light sources; A reflecting means for reflecting light in a direction, a plurality of prisms, each of which deviates and combines light from the reflecting means, and a prism array plate for combining light from the prism array plate with respect to time and a specific wavelength band. A light separating means for separating light into the light, a light collecting means for receiving light from the color separating means, controlling a luminous flux density of the incident light to emit substantially parallel light, and a plurality of lenses; Lighting device comprising: a first lens array plate that divides light from a plurality of light beams into a plurality of light beams; and a second lens array plate that includes a plurality of lenses and receives light from the first lens array plate. . 【請求項２】 光源からの光を集光し画像を形成する画
像形成手段を照明する照明装置であって、 複数の光源と、 前記複数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の
方向に反射する反射手段と、 複数のプリズムから構成され、前記反射手段からの光を
それぞれ偏角し、合成するプリズムアレイ板と、 前記プリズムアレイ板からの光を時間毎に特定の波長帯
毎に分離する色分離手段と、 前記色分離手段からの光が入射し、入射光の光束密度を
制御して略平行光を出射する集光手段と、 複数のレンズから構成され、前記集光手段からの光を多
数の光束に分割する第１のレンズアレイ板と、 複数のレンズから構成され、前記第１のレンズアレイ板
からの光が入射する第２のレンズアレイ板と、 前記第２のレンズアレイ板からの光を、偏光方向が直交
する２つの偏光光に分離する偏光分離手段と、 前記偏光分離手段から出射した２つの偏光光の偏光方向
を揃える偏光回転手段とを備えた照明装置。2. An illumination device for illuminating image forming means for forming an image by condensing light from a light source, comprising: a plurality of light sources; and radiated lights from the plurality of light sources. A reflecting means for reflecting light in a direction, a plurality of prisms, each of which deviates and combines light from the reflecting means, and a prism array plate for combining light from the prism array plate with respect to time and a specific wavelength band. A light separating means for separating light into the light, a light collecting means for receiving light from the color separating means, controlling a luminous flux density of the incident light to emit substantially parallel light, and a plurality of lenses; A first lens array plate that divides light from the first lens array into a large number of light fluxes; a second lens array plate that includes a plurality of lenses and receives light from the first lens array plate; The light from the lens array plate is There a polarization separating means for separating the two polarized light orthogonal, lighting apparatus equipped with a polarization rotating means for aligning the polarization directions of the two polarized light emitted from the polarization separating means. 【請求項３】 前記プリズムアレイ板を構成するプリズ
ムは、全反射により光を偏角するプリズムである請求項
１又は２に記載の照明装置。3. The lighting device according to claim 1, wherein the prisms constituting the prism array plate are prisms that deviate light by total internal reflection. 【請求項４】 前記プリズムアレイ板を構成するプリズ
ムは、頂角が６０度のプリズムである請求項１又は２に
記載の照明装置。4. The lighting device according to claim 1, wherein the prisms constituting the prism array plate are prisms having a vertical angle of 60 degrees. 【請求項５】 前記プリズムアレイ板は、入射した光を
略６０度偏角するプリズムから構成される請求項１又は
２に記載の照明装置。5. The lighting device according to claim 1, wherein the prism array plate includes a prism that deflects incident light by approximately 60 degrees. 【請求項６】 前記プリズムアレイ板を構成するプリズ
ムの配列ピッチは、前記第１のレンズアレイ板を構成す
るレンズの配列ピッチの略２倍である請求項１又は２に
記載の照明装置。6. The illumination device according to claim 1, wherein an arrangement pitch of the prisms constituting the prism array plate is substantially twice as large as an arrangement pitch of the lenses constituting the first lens array plate. 【請求項７】 光源からの光を集光し画像を形成する画
像形成手段を照明する照明装置であって、 複数の光源と、 前記複数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の
方向に反射する反射手段と、 複数のプリズムから構成され、前記反射手段からの光を
それぞれ偏角する第１のプリズムアレイ板と、 複数のプリズムから構成され、前記第１のプリズムアレ
イ板からの光をそれぞれ偏角し、合成する第２のプリズ
ムアレイ板と、 前記第２のプリズムアレイ板からの光を時間毎に特定の
波長帯毎に分離する色分離手段と、 前記色分離手段からの光が入射し、入射光の光束密度を
制御して略平行光を出射する集光手段と、 複数のレンズから構成され、前記集光手段からの光を多
数の光束に分割する第１のレンズアレイ板と、 複数のレンズから構成され、前記第１のレンズアレイ板
からの光が入射する第２のレンズアレイ板とを備えた照
明装置。7. An illumination device for illuminating image forming means for forming an image by condensing light from a light source, comprising: a plurality of light sources; A first prism array plate composed of a plurality of prisms, each of which comprises a plurality of prisms, and a plurality of prisms, wherein the first prism array plate comprises a plurality of prisms. A second prism array plate that deviates and combines light, a color separation unit that separates the light from the second prism array plate for each specific wavelength band for each time, A first lens for receiving light and controlling the luminous flux density of the incident light to emit substantially parallel light, and a plurality of lenses; and a first lens for dividing the light from the light collecting means into a number of luminous fluxes From an array plate and multiple lenses Made is, the illumination device light from the first lens array plate and a second lens array plate incident. 【請求項８】 光源からの光を集光し画像を形成する画
像形成手段を照明する照明装置であって、 複数の光源と、 前記複数の光源からの放射光をそれぞれ集光し、所定の
方向に反射する反射手段と、 複数のプリズムから構成され、前記反射手段からの光を
それぞれ偏角する第１のプリズムアレイ板と、 複数のプリズムから構成され、前記第１のプリズムアレ
イ板からの光をそれぞれ偏角し、合成する第２のプリズ
ムアレイ板と、 前記第２のプリズムアレイ板からの光を時間毎に特定の
波長帯毎に分離する色分離手段と、 前記色分離手段からの光が入射し、入射光の光束密度を
制御して略平行光を出射する集光手段と、 複数のレンズから構成され、前記集光手段からの光を多
数の光束に分割する第１のレンズアレイ板と、 複数のレンズから構成され、前記第１のレンズアレイ板
からの光が入射する第２のレンズアレイ板と、 前記第２のレンズアレイ板からの光を、偏光方向が直交
する２つの偏光光に分離する偏光分離手段と、 前記偏光分離手段から出射した２つの偏光光の偏光方向
を揃える偏光回転手段とを備えた照明装置。8. An illumination device for illuminating image forming means for forming an image by condensing light from a light source, comprising: a plurality of light sources; A first prism array plate composed of a plurality of prisms, each of which comprises a plurality of prisms, and a plurality of prisms, wherein the first prism array plate comprises a plurality of prisms. A second prism array plate that deviates and combines light, a color separation unit that separates the light from the second prism array plate for each specific wavelength band for each time, A first lens for receiving light and controlling the luminous flux density of the incident light to emit substantially parallel light, and a plurality of lenses; and a first lens for dividing the light from the light collecting means into a number of luminous fluxes From an array plate and multiple lenses A second lens array plate on which light from the first lens array plate is incident, and a polarization separator for separating the light from the second lens array plate into two polarized lights having orthogonal polarization directions. An illumination device comprising: a polarization rotation unit configured to align polarization directions of two polarized lights emitted from the polarization separation unit. 【請求項９】 前記第１のプリズムアレイ板を構成する
プリズムは、屈折により光を偏角するプリズムである請
求項７又は８に記載の照明装置。9. The lighting device according to claim 7, wherein the prisms constituting the first prism array plate are prisms that deviate light by refraction. 【請求項１０】 前記第２のプリズムアレイ板を構成す
るプリズムは、全反射により光を偏角するプリズムであ
る請求項７又は８に記載の照明装置。10. The lighting device according to claim 7, wherein the prisms constituting the second prism array plate are prisms that deviate light by total internal reflection. 【請求項１１】 前記第１のプリズムアレイ板を構成す
るプリズムは直角プリズムである請求項７又は８に記載
の照明装置。11. The lighting device according to claim 7, wherein the prisms constituting the first prism array plate are right-angle prisms. 【請求項１２】 前記第１のプリズムアレイ板は、入射
した光を略３０度偏角するプリズムから構成される請求
項７又は８に記載の照明装置。12. The lighting device according to claim 7, wherein the first prism array plate includes a prism that deflects incident light by approximately 30 degrees. 【請求項１３】 前記第２のプリズムアレイ板を構成す
るプリズムは、頂角が６０度のプリズムである請求項７
又は８に記載の照明装置。13. The prism constituting the second prism array plate is a prism having a vertex angle of 60 degrees.
Or the lighting device according to 8. 【請求項１４】 前記第２のプリズムアレイ板を構成す
るプリズムの配列ピッチは、前記第１のレンズアレイ板
を構成するレンズの配列ピッチの略２倍である請求項７
又は８に記載の照明装置。14. The arrangement pitch of the prisms constituting the second prism array plate is substantially twice the arrangement pitch of the lenses constituting the first lens array plate.
Or the lighting device according to 8. 【請求項１５】 前記第１のプリズムアレイ板を構成す
るプリズムの要素数は、前記第２のプリズムアレイ板を
構成するプリズムの要素数の２倍である請求項７又は８
に記載の照明装置。15. The number of elements of a prism constituting the first prism array plate is twice the number of elements of a prism constituting the second prism array plate.
The lighting device according to claim 1. 【請求項１６】 前記プリズムアレイ板は成形により製
造された請求項１，２，７，又は８に記載の照明装置。16. The lighting device according to claim 1, wherein said prism array plate is manufactured by molding. 【請求項１７】 前記プリズムアレイ板は樹脂よりなる
請求項１，２，７，又は８に記載の照明装置。17. The lighting device according to claim 1, wherein said prism array plate is made of resin. 【請求項１８】 前記集光手段は、有効径の光軸近傍部
から周辺部に向かって光束密度が小さくなるように制御
する請求項１，２，７，又は８に記載の照明装置。18. The illuminating device according to claim 1, wherein said condensing means controls the light flux density so as to decrease from a portion near an optical axis having an effective diameter toward a peripheral portion. 【請求項１９】 前記集光手段は、入射側レンズと出射
側レンズとを有し、 前記入射側レンズは有効径の周辺部において光軸近傍部
に比して強い正パワーを有し、前記出射側レンズは光軸
近傍部において周辺部に比して強い正パワーを有するこ
とにより、 有効径の光軸近傍部から周辺部にわたって光束密度が略
均一に制御される請求項１，２，７，又は８に記載の照
明装置。19. The light-collecting means has an incident-side lens and an exit-side lens, wherein the incident-side lens has a stronger positive power at a peripheral portion of an effective diameter than at a portion near an optical axis, 8. The light-emitting device according to claim 1, wherein the exit side lens has a higher positive power in the vicinity of the optical axis than in the peripheral portion, so that the light flux density is controlled substantially uniformly from the vicinity of the optical axis having an effective diameter to the peripheral portion. Or the lighting device according to 8. 【請求項２０】 前記複数の光源の発光周期を略同一
に、かつ、発光タイミングを個別に制御できる発光制御
手段を有する請求項１，２，７，又は８に記載の照明装
置。20. The lighting device according to claim 1, further comprising light emission control means capable of controlling light emission timings of the plurality of light sources substantially identically and individually controlling light emission timing. 【請求項２１】 前記発光制御手段は、前記複数の光源
の発光周期が互いに略１／４周期異なるように制御する
請求項２０に記載の照明装置。21. The lighting device according to claim 20, wherein the light emission control means controls the light emission periods of the plurality of light sources so as to differ from each other by substantially a quarter period. 【請求項２２】 映像信号に応じて光学像を形成する１
つの画像形成手段と、 光源からの光を集光し前記画像形成手段を照明する照明
手段と、 前記画像形成手段上の光学像をスクリーン上に投写する
投写レンズとを備えた投写型表示装置であって、 前記照明手段が請求項１〜２１のいずれかに記載の照明
装置である投写型表示装置。22. Forming an optical image according to a video signal 1
A projection display device comprising: two image forming units; an illuminating unit that collects light from a light source to illuminate the image forming unit; and a projection lens that projects an optical image on the image forming unit onto a screen. A projection display device, wherein the lighting unit is the lighting device according to any one of claims 1 to 21. 【請求項２３】 前記画像形成手段が透過型の表示装置
である請求項２２に記載の投写型表示装置。23. The projection type display device according to claim 22, wherein said image forming means is a transmission type display device. 【請求項２４】 前記画像形成手段が反射型の表示装置
である請求項２２に記載の投写型表示装置。24. The projection display device according to claim 22, wherein said image forming means is a reflection type display device.