JP3596357B2

JP3596357B2 - Projection image display device with two light sources suitable for time-division driving

Info

Publication number: JP3596357B2
Application number: JP18873699A
Authority: JP
Inventors: 成多山岸; 淳畑山; 均野田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP2001013604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一つのライトバルブを時間的に異なる色光信号に応じて駆動する時分割駆動を行う投写型画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在プレゼン用途を中心に大型映像市場が急拡大しつつある。この市場はモバイルからホール等で用いられる超大画面用まで様々であるが各分野で共通して求められるものは高輝度化、低コスト化、小型化である。投写型画像表示装置はＲＧＢ毎にライトバルブを備えた３板式と、１つのライトバルブでカラー表示を行う単板式とがあるが、近年先に示した要求のうち特に低コスト化の実現の面から後者の方式による装置が増えつつある。
【０００３】
この単板方式も大きく２つの方式に分類できる。１つはＲＧＢ各色に対応した画素を備えたライトバルブを用いる方式。１つは同一の画素でＲＧＢの各信号に対応して時間的に変調度を切り替えて表示するライトバルブを用いる方式である。
前者は構成を簡単に出来るが、投写像は厳密に言えばＲＧＢがずれた表示となり画質が劣る。後者はＲＧＢずれなく良好な画質を実現できるが、構成が前者に比べ複雑になる。
【０００４】
本発明は後者についての改善を行うものであり、以下に後者の時分割駆動の単板型画像表示装置について述べる。ライトバルブは入力信号に応じて従来駆動の３倍の早さで駆動することになるが、ここに入射する光もこれに応じて切り替える必要が発生する。この切り替えは図７に示した特開平２−１１９００５にあるような円盤を角度方向で透過する光の色選択可能なフィルターで構成し、これを回転して前記フィルター部に入射する光を色選択後出射光をライトガイドに取り込むと言った構成で可能になる。
【０００５】
投写型画像表示装置への応用で言えば図８に示した特開平９−１８５９０２のような構成が取られる。ここにあるように光源からの光は回転カラーホイール上、あるいはその近傍に集光するよう構成されている。これは回転カラーホイールを小さく構成する必要性と隣り合う色選択フィルターにかかって混色となる期間を最小限にする必要に起因するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように時分割駆動で回転カラーホイールを用いる際には、回転カラーホイールの色選択フィルター上、あるいはその近傍に集光され形成される光源の像は小さい方が望ましい。一方で時分割駆動を行うと装置の光出力が基本的に１／３になることから高輝度光源の使用をもとめられる。しかしながら一般的に投写型画像表示装置に用いられる光源は放電管であり、高輝度化を行い実用的な寿命を実現するには電極間距離が離れ、発光体が大きくなってしまう。このような発光体の大きい高輝度光源を用いると先に述べた回転カラーホイールの色選択フィルター上、あるいはその近傍に集光され形成される光源の像の大きさも大きくなってしまい、回転カラーホイールの大型化、投写画像の混色による画像劣化などを起こす。
【０００７】
従って従来の回転カラーホイールを用いて時分割駆動を行う投写型画像表示装置においては高輝度化が困難であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明による投写型画像表示装置は光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブと、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系からなり、
前記光源および前記集光装置は２つずつ備えられており、前記２つの光源および前記２つの集光装置は前記時分割色分解光学系の同一面側から光を入射し前記２つの集光装置の光源側と異なる側のそれぞれの焦点位置が前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で重畳するように配置されていることを特徴として構成される。
【０００９】
ここで前記集光装置は楕円形状の反射面からなる反射傘であることを特徴とする、あるいは放物面形状の反射面からなる反射傘と、凸レンズ効果を持つ光学部品からなることを特徴として構成される。
【００１０】
また、前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であることを特徴として構成できる。
【００１１】
前記ライトバルブは反射型ライトバルブであり、前記ライトバルブから前記照明光学系を見た際に発光面と見なせる前記照明光学系に形成される出射瞳の形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向の寸法が短い形状であり、さらに前記反射型ライトバルブへの照明Ｆナンバーのうち反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面方向に相当する方向についてＦ１、これに直交する方向の照明ＦナンバーをＦ２とし、前記反射型ライトバルブへの入射光と反射型ライトバルブで反射され投写光学系に入射する光が成す角をθ１としたとき、以下の関係が成り立つことを特徴とする。
【００１２】
Ｆ１＞１／（２ｓｉｎ（θ１／２））、Ｆ２＜１／（２ｓｉｎ（θ１／２））
前記反射型ライトバルブの入射側の光軸上には偏光子、出射側には検光子が備えられており、前記反射型ライトバルブは各画素毎に独立して入射光の偏光方向を制御可能な反射型液晶ライトバルブであることを特徴とする、あるいは各画素毎に独立して制御可能な反射面を備えてなり、この反射面傾き角を制御し出射光の出射角を変えることで投写光学系への光選択を行うことで画像表示を行うことを特徴としたものでも構成できる。
【００１３】
また、前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であり、この第２レンズアレイの全体形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向が短い形状であることを特徴として構成できる。
【００１４】
特にシステム軸と前記２つの光源を含む面と、反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面は直交する関係にあることを特徴とすることで容易に構成できる。さらに前記時分割色分解光学系は回転体の角度方向について、入射してくる白色光を第一の色光または第２の色光または第３の色光として射出する光選択手段を配置してなる回転カラーホイールであることを特徴として構成される。
【００１５】
前記集光装置から前記時分割色分解光学系までの間には、２つの集光装置から前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍に集光する光のうち互いに最も近接する光線が一致する方向に光路を変換可能な光学手段が配置されていることで構成すればより望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明によれば２つの光源を適切に配置することで回転カラーホイールを用いて時分割駆動を行う投写型画像表示装置において、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を最小限に押さえながらも光源からの光を倍増できることから、投写画像の高輝度化を実現する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の概略構成図である。本例の投写型画像表示装置３００は第一ランプ光軸３０１上の第一の光源３０２と、この第一の光源３０２を一方の焦点位置として、第一ランプ光軸３０１を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第一の楕円鏡３０３と、第２ランプ光軸３０４上の第２の光源３０５と、この第２の光源３０５を一方の焦点位置として、第２ランプ光軸３０４を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第２の楕円鏡３０６を備え、これら２つの楕円鏡は、それぞれ２つある焦点のうち光源と異なる焦点位置で第一ランプ光軸３０１と第２ランプ光軸３０４が交わる様に構成されている。さらに前記２つの楕円鏡はシステム軸３０７を挟んで隣接し、各楕円鏡の互いに近接する方向において最も外側を通る光線間の距離は最小限になるよう配置されている。
【００１８】
前記第一ランプ光軸３０１と第２ランプ光軸３０４の交点にはカラーホイール３０８のカラーフィルター部３０９が相当するよう図１のように配置されている。カラーホイール３０８は図２にあるように円周上を青透過ダイクロイックフィルター３０９ａ、緑透過ダイクロイックフィルター３０９ｂ、赤透過ダイクロイックフィルター３０９ｃに分割された円盤であり、中心をモーター３１０で支持されており、高速回転せしめられる。
【００１９】
前記カラーフィルター部３０９を透過した光源３０２，３０５からの光はコンデンサレンズ３１１，３１２を経ておよそ平行光となった後、紫外線赤外線除去フィルター３１３を透過しインテグレーター光学系３１４に入射する。このインテグレーター光学系３１４は第１レンズアレイ３１５と第２のレンズアレイ３１６と集光レンズ３１７からなる。第１レンズアレイ３１５は後述の透過型液晶パネル３１８の有効部形状と相似形開口形状を持つ多数のマイクロレンズ３１９からなっている。
【００２０】
この第１レンズアレイ３１５で前記各マイクロレンズ３１９毎に形成された第２光源位置に第２レンズアレイ３１６が配置されており、各光源像の位置に配置されたマイクロレンズ３２０が多数集合して構成されている。このマイクロレンズ３２０は第１レンズアレイ３１５の各マイクロレンズ３１９の開口形状を拡大して透過型液晶パネル３１８に投影するよう構成されており、第１レンズアレイ３１５のマイクロレンズ３１９の像が重畳されて均一照明を行う。ここで特に第２レンズアレイ３１６の透過型液晶パネル３１８から見た外形は図３にあるようにほぼシステム軸３０７について対称な形でマイクロレンズ３２０が多数集合して構成されている。
【００２１】
もちろん第１レンズアレイ３１５の各マイクロレンズ３１９は各々が形成する２次光源像が第２レンズアレイ３１６上のマイクロレンズ３２０上に形成するよう設定されていることは言うまでもない。このようなインテグレーター光学系３１４を透過した光は偏光子３２１に入射する。ここで偏光子３２１の吸収軸方向の偏光成分は吸収されこれに直交する方向の偏光成分の光だけがここを透過し、透過型液晶パネル３１８に入射する。
【００２２】
透過型液晶パネル３１８は外部からの入力信号により独立して変調可能な多数の画素からなっており、ここに入射した光のうち黒表示されるべき画素部に入射した光は透過型液晶パネル３１８において透過され出射した際に偏光方向が９０度変わるため検光子３２２に吸収されてしまうよう設定されている。一方白表示されるべき画素部に入射した光は透過型液晶パネル３１８において透過され出射した際に偏光方向が変わらないため検光子３２２を透過して投射光学系である投写レンズ３２３に入射することで、透過型液晶パネル３１８の画像がスクリーン３２４上に拡大投射される。
【００２３】
このとき透過型液晶パネル３１８はカラーホイール３０８の透過光の色と、外部からのＲＧＢの色毎の映像信号とに駆動タイミングを合わせていることは言うまでもない。
【００２４】
従来のただ２灯にした構成（例：特開平６−２４２３９７、特開平６−２６５８８７）では光源像が大きくなってしまうが、本実施の形態のように２つの光源を適切に配置し、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を重ね合わせることで、光源像の大きさを最小限に押さえることが出来る。これにより回転カラーホイール径を最小に出来ることから、セットサイズの小型化、コストダウン、回転時の騒音低減・信頼性向上、混色防止しながらも光源からの光を倍増できることから、投写画像の高輝度化を実現できる。
【００２５】
ここで光源からの光を楕円鏡により集光したが、光源を放物面鏡の焦点位置に置き、ここからの光を平行光として射出しこれを凸レンズ等で集光するような構成をとっても同等の目的を達成できる。
【００２６】
また、インテグレーター手段をここでは用いたが、画質よりもコスト等の制限が優先するときには必ずしもこれでなく、集光レンズのみでも構成できる。
【００２７】
また、ライトバルブをここでは透過型液晶パネル３１８としたが本実施例はこれに限定される物でなく、外部からの信号に応じて入力光を変調可能な画像表示装置であれば置き換え可能なことは言うまでもない。
【００２８】
本実施の形態による構成においてカラーホイールに入射する光の入射角が１灯方式に比べ大きくなる。この入射角の拡大により実用上問題がでる場合には光源リフレクターである楕円鏡の開口部を光源同志が隣り合って大きくなる方向について小さくするような構成をとって入射角を小さくし、これに対処できる。また、赤光については本実施の形態での紫外線赤外線除去フィルター３１３の位置付近に黄色成分のみを除去するバンドパスフィルターを備えることで改善できる。
【００２９】
以上のように本実施の形態によれば光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源（３０２，３０５）からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置（楕円鏡３０３，３０６）と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブ（透過型液晶パネル３１８）と、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系（コンデンサレンズ３１１・３１２、インテグレータ光学系３１４）と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系（投写レンズ３２３）からなる構成において、前記光源、集光装置は２つづつ備えられており、それぞれ集光装置の光源側と異なる側の焦点位置は前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で一致するように配置されており、各集光装置は光学的に近接していることを特徴として高輝度、低コスト、小型化を併せ持つ投写型画像表示装置を提供できる。
【００３０】
ここで２つの集光装置の光源側と異なる側の焦点が重畳されるのは時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）上が最も望ましいがカラーホイールの大きさや、光源像の大きさの関係上許されれば多少光軸（システム光軸３０７）方向に焦点の重畳する位置を前後することも可能である。また各集光装置である楕円鏡は機構的、信頼性的な制約から近接して図１のように配置できない場合は、時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）入射側に折り返しミラーを配置したり、光路変換用のプリズムを配置する等の一般的光学手段を持って機構的距離を確保しながらも、時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）から見た場合に光学的に２つの集光装置からの光の無効領域を最小限に抑えることは可能である。
【００３１】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２の概略構成図の上面図、図５は実施の形態２の概略構成図の側面図である（ただし、光源からライトバルブまで）。本例の投写型画像表示装置４００は第一ランプ光軸４０１上の第一の光源４０２と、この第一の光源４０２を一方の焦点位置として、第一ランプ光軸４０１を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第一の楕円鏡４０３と、第２ランプ光軸４０４上の第２の光源４０５と、この第２の光源４０５を一方の焦点位置として、第２ランプ光軸４０４を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第２の楕円鏡４０６を備え、これら２つの楕円鏡は、それぞれ２つある焦点のうち光源と異なる焦点位置で第一ランプ光軸４０１と第２ランプ光軸４０４が交わる様に構成されている。さらに前記２つの楕円鏡はシステム軸４０７を挟んで隣接し、各楕円鏡の互いに近接する方向において最も外側を通る光線間の距離は最小限になるよう配置されている。
【００３２】
前記第一ランプ光軸４０１と第２ランプ光軸４０４の交点にはカラーホイール４０８のカラーフィルター部４０９が相当するよう図４、図５のように配置されている。カラーホイール４０８は図２にあるように円周上を青透過ダイクロイックフィルター４０９ａ、緑透過ダイクロイックフィルター４０９ｂ、赤透過ダイクロイックフィルター４０９ｃに分割された円盤であり、中心をモーター４１０で支持されており、高速回転せしめられる。
【００３３】
前記カラーフィルター部４０９を透過した光源４０２，４０５からの光はコンデンサレンズ４１１，４１２を経ておよそ平行光となった後、紫外線赤外線除去フィルター４１３を透過しインテグレーター光学系４１４に入射する。このインテグレーター光学系４１４は第１レンズアレイ４１５と第２のレンズアレイ４１６と集光レンズ４１７からなる。第１レンズアレイ４１５は後述の反射型液晶パネル４１８の有効部形状と相似形開口形状を持つ多数のマイクロレンズ４１９からなっている。
【００３４】
この第１レンズアレイ４１５で前記各マイクロレンズ４１９毎に形成された第２光源位置に第２レンズアレイ４１６が配置されており、各光源像の位置に配置されたマイクロレンズ４２０が多数集合して構成されている。このマイクロレンズ４２０は第１レンズアレイ４１５の各マイクロレンズ４１９の開口形状を拡大して反射型液晶パネル４１８に投影するよう構成されており、第１レンズアレイ４１５のマイクロレンズ４１９の像が重畳されて均一照明を行う。ここで特に第２レンズアレイ４１６の反射型液晶パネル４１８から見た外形は図６にあるように一方向について高さを規制された形でマイクロレンズ４２０が多数集合して構成されている。
【００３５】
もちろん第１レンズアレイ４１５の各マイクロレンズ４１９は各々が形成する２次光源像が第２レンズアレイ４１６上のマイクロレンズ４２０上に形成するよう設定されていることは言うまでもない。前記第２レンズアレイ４１６の外形高さを規制した方向は反射型液晶パネル４１８有効部への入射光軸と反射光軸を含む面方向に相当する方向に一致している。このようなインテグレーター光学系４１４を透過した光は偏光子４２１に入射する。ここで偏光子４２１の吸収軸方向の偏光成分は吸収されこれに直交する方向の偏光成分の光だけがここを透過し、反射型液晶パネル４１８に入射する。反射型液晶パネル４１８は外部からの入力信号により独立して変調可能な多数の画素からなっており、ここに入射した光のうち黒表示されるべき画素部部に入射した光は反射型液晶パネル４１８において反射され、出射した際に偏光方向が９０度変わるため検光子４２２に吸収されてしまうよう設定されている。
【００３６】
一方白表示されるべき画素部部に入射した光は反射型液晶パネル４１８において反射され出射した際に偏光方向が変わらないため検光子４２２を透過して反射型液晶パネル４１８に入射してくる光とθ１だけ角度をなす光軸上に出射され、投射光学系である投写レンズ４２３に入射することで反射型液晶パネル４１８の画像がスクリーン４２４上に拡大投射される。
【００３７】
この際前記反射型液晶パネル４１８と投写レンズ４２３の中心がずれていることから投写レンズ４２３から見た反射型液晶パネル４１８の方向と反対方向に軸ずらし投写として投射される。ここで図６にあるように前記反射型液晶パネル４１８への照明Ｆナンバーのうち反射型液晶パネル４１８有効部への入射光軸と反射光軸を含む面方向に相当する方向についてＦ１、これに直交する方向の照明ＦナンバーをＦ２となるように前記第２レンズアレイ４１６の形状は設定されており、前記反射型液晶パネル４１８への入射光と反射型ライトバルブで反射され投写光学系に入射する光が成す角をθ１としたとき次の関係が成り立っている。
【００３８】
Ｆ１＞１／（２ｓｉｎ（θ１／２））、Ｆ２＜１／（２ｓｉｎ（θ１／２））
このとき反射型液晶パネル４１８はカラーホイール４０８の透過光の色と、外部からのＲＧＢの色毎の映像信号とに駆動タイミングを合わせていることは言うまでもない。
【００３９】
実施の形態１と同様に従来のただ２灯にした構成（例：特開平６−２４２３９７、特開平６−２６５８８７）では光源像が大きくなってしまうが、本実施の形態のように２つの光源を適切に配置し、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を重ね合わせることで、光源像の大きさを最小限に押さえることが出来る。これにより回転カラーホイール径を最小に出来ることから、セットサイズの小型化、コストダウン、回転時の騒音低減・信頼性向上、混色防止しながらも光源からの光を倍増できることから、投写画像の高輝度化を実現できる。
【００４０】
ここで光源からの光を楕円鏡により集光したが、光源を放物面鏡の焦点位置に置き、ここからの光を平行光として射出しこれを凸レンズ等で集光するような構成をとっても同等の目的を達成できる。
【００４１】
また、インテグレーター手段をここでは用いたが、画質よりもコスト等の制限が優先するときには必ずしもこれでなく、集光レンズのみでも構成できる。
【００４２】
また、ライトバルブをここでは反射型液晶パネル４１８としたが本実施例はこれに限定される物でなく、外部からの信号に応じて入力光を変調可能な画像表示装置であれば置き換え可能なことは言うまでもない。
【００４３】
この反射型液晶パネル４１８の代わりにＳＩＤ「ＡＳＩＡＤＩＳＰＬＡＹ ’９５」ｐ９５〜９８に記載のある小型ミラーアレイデバイスを用いることも可能であり、このときも前記入射光と反射光の成す角θ１を入射光と反射光のうち投写画像として投写光学系に入射する光の成す角として設定すればそのまま応用可能であることは明らかである。
【００４４】
なお、照明効率は多少落ちるがインテグレータ光学系を集光レンズと特殊開口絞りとから構成しても同じ考え方が応用可能であることは同業者に容易に想像できる。
【００４５】
この実施の形態２においてもカラーホイールに入射する光の入射角が１灯方式に比べ大きくなる。この入射角の拡大により実用上問題がでる場合には光源リフレクターである楕円鏡の開口部を光源同志が隣り合って大きくなる方向について小さくするような構成をとって入射角を小さくし、これに対処できる。また、赤光については本実施の形態での紫外線赤外線除去フィルター４１３の位置付近に黄色成分のみを除去するバンドパスフィルターを備えることで改善できる。
【００４６】
以上のように本実施の形態によっても光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源（４０２，４０５）からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置（楕円鏡４０３，４０６）と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブ（反射型液晶パネル４１８）と、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系（コンデンサレンズ４１１・４１２、インテグレータ光学系４１４）と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系（投写レンズ４２３）からなる構成において、前記光源、集光装置は２つづつ備えられており、それぞれ集光装置の光源側と異なる側の焦点位置は前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で一致するように配置されており、各集光装置は光学的に近接していることを特徴として高輝度、低コスト、小型化を併せ持つ投写型画像表示装置を提供できる。
【００４７】
ここで２つの集光装置の光源側と異なる側の焦点が重畳されるのは時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）上が最も望ましいがカラーホイールの大きさや、光源像の大きさの関係上許されれば多少光軸（システム光軸４０７）方向に焦点の重畳する位置を前後することも可能である。また各集光装置である楕円鏡は機構的、信頼性的な制約から近接して図５のように配置できない場合は、時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）入射側に折り返しミラーを配置したり、光路変換用のプリズムを配置する等の一般的光学手段を持って機構的距離を確保しながらも、時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）から見た場合に光学的に２つの集光装置からの光の無効領域を最小限に抑えることは可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明の投写型画像表示装置では、回転カラーホイールを用いて時分割駆動を行う構成において、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を最小限に押さえながらも光源からの光を倍増できることから、回転カラーホイールの大型化によって生じセットサイズの大型化、コストアップ、回転時の騒音・信頼性の低下、混色なく投写画像の高輝度化を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態１の構成を示す図
【図２】本願発明の実施の形態１、２のカラーホイール構成図
【図３】本願発明の実施の形態１の効果説明のための斜視図
【図４】本願発明の実施の形態２の構成を示す側面図
【図５】本願発明の実施の形態２の構成を示す上面図
【図６】本願発明の実施の形態２の効果説明のための斜視図
【図７】第１の従来例構成図
【図８】第２の従来例構成図
【符号の説明】
１００照明装置
１０１、２０１光源
１０２、３１７、４１７集光レンズ
１０３、３０８、４０８カラーホイール
１０４光ガイド
１０５電源
１０６、３１０、４１０モーター
２００、３００、４００投写型画像表示装置
２０２楕円反射面
２０３、２０８折り返しミラー
２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃカラーフィルター
２０５調光ホイール
２０６トリカラーホイール
２０７、３１１、３１２、４１１、４１２コンデンサレンズ
２０９投写ゲートアレイ
２１０リレーレンズ
２１１絞り
２１２、３２３、４２３投写レンズ
３０１、４０１第一ランプ光軸
３０２、４０２第一の光源
３０３、４０３第一の楕円鏡
３０４、４０４第２ランプ光軸
３０５、４０５第２の光源
３０６、４０６第２の楕円鏡
３０７、４０７システム軸
３０９ａ、４０９ａ青透過ダイクロイックフィルター
３０９ｂ、４０９ｂ緑透過ダイクロイックフィルター
３０９ｃ、４０９ｃ赤透過ダイクロイックフィルター
３１３、４１３紫外線赤外線除去フィルター
３１４、４１４インテグレーター光学系
３１５、４１５第１レンズアレイ
３１６、４１６第２レンズアレイ
３１８透過型液晶パネル
３１９、４１９第１レンズアレイのマイクロレンズ
３２０、４２０第２レンズアレイのマイクロレンズ
３２１、４２１偏光子
３２２、４２２検光子
３２４、４２４スクリーン
４１８反射型液晶パネル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection-type image display device that performs time-division driving in which one light valve is driven according to temporally different color light signals.
[0002]
[Prior art]
Currently, the large-sized video market, mainly for presentations, is rapidly expanding. This market varies from mobile to ultra-large screens used in halls and the like, but what is commonly required in each field is higher brightness, lower cost, and smaller size. There are a three-panel projection image display apparatus having a light valve for each of RGB and a single-panel type which performs color display with one light valve. Therefore, devices using the latter method are increasing.
[0003]
This single-plate system can also be broadly classified into two systems. One is to use a light valve with pixels corresponding to each color of RGB. One is a method that uses a light valve that switches the modulation degree temporally according to each of the RGB signals and displays the same pixel.
In the former case, the structure can be simplified, but strictly speaking, the projected image is displayed with RGB shifted, resulting in inferior image quality. The latter can achieve good image quality without any RGB shift, but the configuration is more complicated than the former.
[0004]
The present invention is intended to improve the latter, and the latter time-divisionally driven single-panel image display device will be described below. The light valve is driven at three times the speed of the conventional drive according to the input signal, but the light incident on the light valve needs to be switched accordingly. For this switching, a disk as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-119005 shown in FIG. 7 is constituted by a filter capable of selecting the color of the light transmitted in the angular direction, and this light is rotated to select the light incident on the filter. This is possible with a configuration that captures the post-emission light into the light guide.
[0005]
Speaking of application to a projection type image display device, a configuration as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-185902 shown in FIG. 8 is adopted. As here, the light from the light source is configured to converge on or near the rotating color wheel. This is attributable to the necessity of making the rotating color wheel small and the necessity of minimizing the period during which adjacent color selection filters mix colors.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the rotating color wheel is used in the time-division driving, it is desirable that the image of the light source condensed and formed on or near the color selection filter of the rotating color wheel is smaller. On the other hand, when time-division driving is performed, the light output of the device is basically reduced to 1/3, so that the use of a high-luminance light source is required. However, in general, the light source used in the projection type image display device is a discharge tube, and the distance between the electrodes is large and the luminous body becomes large in order to increase the luminance and achieve a practical life. When such a high-luminance light source having a large luminous body is used, the size of the image of the light source condensed and formed on or near the color selection filter of the rotating color wheel described above becomes large, and the rotating color wheel Of the image, and image deterioration due to color mixture of the projected image.
[0007]
Therefore, it has been difficult to achieve high luminance in a projection-type image display apparatus that performs time-division driving using a conventional rotating color wheel.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a projection display according to the present invention includes a light source, a light-condensing device that arranges the light source at approximately one focal position, and condenses light from the light source at the other focal position, and an incident light. -Division color separation optical system that switches and emits light as first color light, second color light, or third color light in time, a light valve that can independently modulate incident light for each pixel, and time division An illumination optical system for guiding light from the color separation optical system onto the light valve, and a projection optical system for enlarging and projecting pixels on the light valve,
The light source And said Two light concentrators Without Are provided, The two light sources and the two light collectors receive light from the same surface side of the time-division color separation optical system, and On the side different from the light source side of the light collector each Focus position But It is characterized by being arranged so as to overlap on or near the time-division color separation optical system.
[0009]
Here, the light-collecting device is characterized by being a reflector having an elliptical reflection surface, or a reflector having a parabolic reflection surface, and comprising an optical component having a convex lens effect. Be composed.
[0010]
The illumination optical system includes a lens that converts light from the time-division color separation optical system into substantially parallel light, a first lens array that splits incident light into partial light to form a secondary light source image, An integrator optical system including a second lens array in which a plurality of microlenses are arranged at the next light source image forming position can be configured.
[0011]
The light valve is a reflection type light valve, and the shape of an exit pupil formed in the illumination optical system, which can be regarded as a light emitting surface when the illumination optical system is viewed from the light valve, is a light incident on the reflection type light valve. The axis and the dimension in the direction corresponding to the plane direction including the reflection optical axis of the reflection type light valve have a short shape. Further, of the illumination F number to the reflection type light valve, the incidence of the reflection type light valve, the reflection optical axis F1 is a direction corresponding to the plane direction including the light, and F2 is an illumination F number in a direction perpendicular to the direction. An angle formed by light incident on the reflective light valve and light reflected by the reflective light valve and incident on the projection optical system. Is defined as θ1, the following relationship is established.
[0012]
F1> 1 / (2 sin (θ1 / 2)), F2 <1 / (2 sin (θ1 / 2))
The reflective light valve has a polarizer on the optical axis on the incident side and an analyzer on the output side, and the reflective light valve can independently control the polarization direction of the incident light for each pixel. It is characterized by a reflective liquid crystal light valve, or has a reflective surface that can be controlled independently for each pixel, and controls the tilt angle of the reflective surface to change the emission angle of the emitted light to project light. An image display device that performs image display by selecting light to the optical system can also be configured.
[0013]
The illumination optical system includes a lens that converts light from the time-division color separation optical system into substantially parallel light, a first lens array that splits incident light into partial light to form a secondary light source image, An integrator optical system comprising a second lens array in which a plurality of microlenses are arranged at the next light source image forming position. The overall shape of the second lens array is such that the optical axis incident on the reflective light valve and the reflective light valve The direction corresponding to the plane direction including the reflected optical axis is short.
[0014]
In particular, it can be easily configured by a feature that a system axis and a plane including the two light sources and a plane including the incident and reflected optical axes of the reflection type light valve are orthogonal to each other. Further, the time-division color separation optical system is provided with a light-selecting means for emitting incident white light as first color light, second color light or third color light in the angular direction of the rotating body. It is configured to be a wheel.
[0015]
Between the light-collecting devices and the time-division color separation optical system, the light beams closest to each other among the light collected from the two light-collection devices on or near the time-division color separation optical system coincide. It is more preferable that the optical means be capable of changing the optical path in the direction.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the projection type image display apparatus which performs a time-sharing drive using a rotating color wheel by arranging two light sources appropriately, the light source image formed on the rotating color wheel or its vicinity is minimized. Since the light from the light source can be doubled while holding down, high brightness of the projected image is realized.
[0017]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the first embodiment. In the projection type image display apparatus 300 of this example, a first light source 302 on a first lamp optical axis 301 and the first light source 302 as one focal position, and the first lamp optical axis 301 as a rotation target axis. A first elliptical mirror 303 having a basic reflecting surface shape, a second light source 305 on a second lamp optical axis 304, and the second lamp optical axis 304 rotated by using the second light source 305 as one focal position. A second elliptical mirror 306 having a basic reflecting surface shape serving as a target axis is provided. These two elliptical mirrors respectively have a first lamp optical axis 301 and a second lamp light at a focal position different from a light source among two focal points. The axes 304 are configured to intersect. Further, the two elliptical mirrors are adjacent to each other with the system axis 307 interposed therebetween, and are arranged so that the distance between the light beams passing through the outermost sides of the respective elliptical mirrors in the direction approaching each other is minimized.
[0018]
At the intersection of the first lamp optical axis 301 and the second lamp optical axis 304, a color filter unit 309 of a color wheel 308 is arranged as shown in FIG. The color wheel 308 is a disk divided on the circumference into a blue transmission dichroic filter 309a, a green transmission dichroic filter 309b, and a red transmission dichroic filter 309c as shown in FIG. It is rotated.
[0019]
The light from the light sources 302 and 305 transmitted through the color filter unit 309 becomes approximately parallel light through the condenser lenses 311 and 312, then passes through the ultraviolet / infrared ray removing filter 313 and enters the integrator optical system 314. The integrator optical system 314 includes a first lens array 315, a second lens array 316, and a condenser lens 317. The first lens array 315 includes a number of microlenses 319 having an opening shape similar to the shape of an effective portion of a transmission type liquid crystal panel 318 described later.
[0020]
In the first lens array 315, a second lens array 316 is arranged at a second light source position formed for each of the micro lenses 319, and a large number of micro lenses 320 arranged at each light source image position are gathered. It is configured. The microlenses 320 are configured so that the aperture shape of each microlens 319 of the first lens array 315 is enlarged and projected onto the transmission type liquid crystal panel 318, and the image of the microlens 319 of the first lens array 315 is superimposed. To provide uniform illumination. Here, in particular, the outer shape of the second lens array 316 viewed from the transmissive liquid crystal panel 318 is formed by assembling a large number of microlenses 320 substantially symmetrically with respect to the system axis 307 as shown in FIG.
[0021]
Needless to say, each micro lens 319 of the first lens array 315 is set so that the secondary light source image formed by each micro lens 319 is formed on the micro lens 320 on the second lens array 316. Light transmitted through such an integrator optical system 314 is incident on the polarizer 321. Here, the polarized light component in the direction of the absorption axis of the polarizer 321 is absorbed, and only the light of the polarized light component in the direction orthogonal to this is transmitted therethrough and enters the transmissive liquid crystal panel 318.
[0022]
The transmissive liquid crystal panel 318 is composed of a large number of pixels that can be independently modulated by an external input signal. Of the light incident on the transmissive liquid crystal panel 318, the light incident on the pixel portion to be displayed in black is transmitted. Is set to be absorbed by the analyzer 322 because the polarization direction changes by 90 degrees when transmitted and emitted. On the other hand, light incident on the pixel portion to be displayed in white is transmitted through the transmissive liquid crystal panel 318 and does not change its polarization direction when emitted, so that it passes through the analyzer 322 and enters the projection lens 323 as a projection optical system. Thus, the image of the transmissive liquid crystal panel 318 is enlarged and projected on the screen 324.
[0023]
At this time, it goes without saying that the transmission type liquid crystal panel 318 adjusts the drive timing to the color of the transmitted light of the color wheel 308 and the video signal for each of the RGB colors from the outside.
[0024]
In the conventional configuration using only two lamps (eg, JP-A-6-242397 and JP-A-6-265887), the light source image becomes large. However, as in the present embodiment, the two light sources are appropriately arranged and rotated. By superimposing the light source images formed on or near the color wheel, the size of the light source image can be minimized. As a result, the diameter of the rotating color wheel can be minimized, so that the size of the set image can be reduced because the light from the light source can be doubled while reducing the size of the set, reducing the cost, reducing noise and improving reliability during rotation, and preventing color mixing. Brightness can be realized.
[0025]
Here, the light from the light source is condensed by the elliptical mirror, but a configuration in which the light source is placed at the focal position of the parabolic mirror, the light from the light source is emitted as parallel light, and the light is condensed by a convex lens, etc. Equivalent objectives can be achieved.
[0026]
Further, although the integrator means is used here, this is not always necessary when the restriction of cost or the like is prioritized over the image quality, and the concentrator can be constituted only.
[0027]
Although the light valve is a transmissive liquid crystal panel 318 here, the present embodiment is not limited to this, and can be replaced with any image display device that can modulate input light according to an external signal. Needless to say.
[0028]
In the configuration according to the present embodiment, the angle of incidence of light incident on the color wheel is larger than in the single lamp system. If a problem arises in practical use due to the increase of the incident angle, the aperture of the elliptical mirror, which is the light source reflector, is made smaller in the direction in which the light sources become larger adjacent to each other, thereby reducing the incident angle. I can deal with it. The red light can be improved by providing a bandpass filter near the position of the ultraviolet / infrared light removing filter 313 in the present embodiment, which removes only the yellow component.
[0029]
As described above, according to the present embodiment, the light source and the light condensing device (the elliptical mirror 303) which arranges the light source at approximately one focal position and condenses the light from the light source (302, 305) at the other focal position. , 306), a time-division color separation optical system (color wheel 308) that switches and emits the incident light temporally as the first color light, the second color light, or the third color light, and the incident light for each pixel. A light valve (transmissive liquid crystal panel 318) that can be modulated independently, an illumination optical system (condenser lenses 311, 312, and an integrator optical system 314) that guides light from a time-division color separation optical system onto the light valve; In a configuration including a projection optical system (projection lens 323) for enlarging and projecting a pixel on the light valve, two light sources and two light collecting devices are provided, each of which is different from the light source side of the light collecting device. Are arranged so as to coincide with each other on or near the time-division color separation optical system, and each light-collecting device is optically close to each other. It is possible to provide a projection type image display device having the same.
[0030]
Here, it is most desirable that the focal points of the two light-collecting devices on the side different from the light source side be superimposed on the time-division color separation optical system (color wheel 308), but the relationship between the size of the color wheel and the size of the light source image If permitted, the position where the focal point overlaps in the direction of the optical axis (system optical axis 307) can be moved back and forth to some extent. In the case where the elliptical mirrors, which are the respective condensing devices, cannot be arranged close to each other as shown in FIG. 1 due to mechanical and reliability restrictions, a folding mirror is arranged on the entrance side of the time-division color separation optical system (color wheel 308). While maintaining a mechanical distance with general optical means such as disposing a prism for optical path conversion and the like, while optically viewing two from the time-division color separation optical system (color wheel 308). It is possible to minimize the ineffective area of the light from the light collector.
[0031]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a top view of a schematic configuration diagram of the second embodiment, and FIG. 5 is a side view of the schematic configuration diagram of the second embodiment (however, from a light source to a light valve). The projection type image display device 400 of the present example has a first light source 402 on a first lamp optical axis 401, the first light source 402 as one focal position, and the first lamp optical axis 401 as a rotation target axis. The first elliptical mirror 403 having a basic reflecting surface shape, the second light source 405 on the second lamp optical axis 404, and the second lamp optical axis 404 rotating with the second light source 405 as one focal position. A second elliptical mirror 406 having a basic reflecting surface shape serving as a target axis is provided. The two elliptical mirrors have a first lamp optical axis 401 and a second lamp light at a focal position different from the light source among the two focal points. The axes 404 are configured to intersect. Further, the two elliptical mirrors are adjacent to each other with the system axis 407 interposed therebetween, and are arranged so that the distance between the light beams passing the outermost in the direction in which the elliptical mirrors approach each other is minimized.
[0032]
At the intersection of the first lamp optical axis 401 and the second lamp optical axis 404, a color filter section 409 of a color wheel 408 is arranged as shown in FIGS. As shown in FIG. 2, the color wheel 408 is a disk divided on the circumference into a blue transmission dichroic filter 409a, a green transmission dichroic filter 409b, and a red transmission dichroic filter 409c. It is rotated.
[0033]
The light from the light sources 402 and 405 transmitted through the color filter unit 409 becomes approximately parallel light through the condenser lenses 411 and 412, and then passes through the ultraviolet / infrared removal filter 413 and enters the integrator optical system 414. The integrator optical system 414 includes a first lens array 415, a second lens array 416, and a condenser lens 417. The first lens array 415 includes a plurality of microlenses 419 having an opening shape similar to the shape of an effective portion of a reflective liquid crystal panel 418 described later.
[0034]
In the first lens array 415, a second lens array 416 is arranged at a second light source position formed for each of the micro lenses 419, and a large number of micro lenses 420 arranged at each light source image position are gathered. It is configured. The microlenses 420 are configured so that the aperture shape of each microlens 419 of the first lens array 415 is enlarged and projected onto the reflective liquid crystal panel 418, and the image of the microlenses 419 of the first lens array 415 is superimposed. To provide uniform illumination. Here, in particular, the outer shape of the second lens array 416 viewed from the reflection type liquid crystal panel 418 is formed by assembling a large number of microlenses 420 with the height restricted in one direction as shown in FIG.
[0035]
Needless to say, each micro lens 419 of the first lens array 415 is set so that the secondary light source image formed by each micro lens 419 is formed on the micro lens 420 on the second lens array 416. The direction in which the outer height of the second lens array 416 is regulated coincides with the direction corresponding to the plane direction including the optical axis incident on the effective portion of the reflective liquid crystal panel 418 and the reflected optical axis. The light transmitted through such an integrator optical system 414 enters the polarizer 421. Here, the polarized light component in the direction of the absorption axis of the polarizer 421 is absorbed, and only the light of the polarized light component in the direction orthogonal to this is transmitted therethrough and enters the reflective liquid crystal panel 418. The reflective liquid crystal panel 418 is composed of a large number of pixels that can be independently modulated by an external input signal. Of the light incident on the reflective liquid crystal panel 418, the light incident on the pixel portion to be displayed in black is reflected on the reflective liquid crystal panel. The light is reflected at 418, and the direction of polarization is changed by 90 degrees when emitted, so that the light is absorbed by the analyzer 422.
[0036]
On the other hand, light that enters the pixel portion to be displayed in white is reflected by the reflective liquid crystal panel 418 and the polarization direction does not change when the light is emitted, so that the light passes through the analyzer 422 and enters the reflective liquid crystal panel 418. Then, the light is emitted on an optical axis having an angle of θ1 and enters a projection lens 423 serving as a projection optical system, so that an image of the reflective liquid crystal panel 418 is enlarged and projected on a screen 424.
[0037]
At this time, since the center of the reflection type liquid crystal panel 418 and the center of the projection lens 423 are shifted, the projection is performed with the axis shifted in the direction opposite to the direction of the reflection type liquid crystal panel 418 viewed from the projection lens 423. Here, as shown in FIG. 6, of the illumination F number for the reflection type liquid crystal panel 418, the direction corresponding to the plane direction including the optical axis incident on the effective portion of the reflection type liquid crystal panel 418 and the reflection optical axis is represented by F1. The shape of the second lens array 416 is set so that the illumination F number in the orthogonal direction is F2, and the light incident on the reflective liquid crystal panel 418 and reflected by the reflective light valve are incident on the projection optical system. The following relationship is established when the angle formed by the emitted light is θ1.
[0038]
F1> 1 / (2 sin (θ1 / 2)), F2 <1 / (2 sin (θ1 / 2))
At this time, it is needless to say that the drive timing of the reflective liquid crystal panel 418 is adjusted to the color of the transmitted light of the color wheel 408 and the external video signal for each of the RGB colors.
[0039]
As in the first embodiment, a conventional light source having only two lamps (for example, JP-A-6-242397 and JP-A-6-265887) has a large light source image. However, as in the present embodiment, two light sources are used. Are appropriately arranged, and the size of the light source image can be minimized by superimposing the light source images formed on or near the rotating color wheel. As a result, the diameter of the rotating color wheel can be minimized, so that the size of the set image can be reduced because the light from the light source can be doubled while reducing the size of the set, reducing the cost, reducing noise and improving reliability during rotation, and preventing color mixing. Brightness can be realized.
[0040]
Here, the light from the light source is condensed by the elliptical mirror, but a configuration in which the light source is placed at the focal position of the parabolic mirror, the light from the light source is emitted as parallel light, and the light is condensed by a convex lens, etc. Equivalent objectives can be achieved.
[0041]
Further, although the integrator means is used here, this is not always necessary when the restriction of cost or the like is prioritized over the image quality, and the concentrator can be constituted only.
[0042]
Although the reflection type liquid crystal panel 418 is used as the light valve here, the present embodiment is not limited to this. Any image display device that can modulate input light according to an external signal can be used. Needless to say.
[0043]
Instead of the reflective liquid crystal panel 418, a small mirror array device described in SID “ASIA DISPLAY '95” pages 95 to 98 can be used. In this case, the angle θ1 between the incident light and the reflected light is incident. It is apparent that the present invention can be applied as it is if it is set as the angle formed by the light incident on the projection optical system as the projection image out of the light and the reflected light.
[0044]
It should be noted that although the illumination efficiency is slightly lowered, it is easily imaginable to those skilled in the art that the same concept can be applied even if the integrator optical system is configured by a condenser lens and a special aperture stop.
[0045]
Also in the second embodiment, the incident angle of light incident on the color wheel is larger than in the single lamp system. If a problem arises in practical use due to the increase of the incident angle, the aperture of the elliptical mirror, which is the light source reflector, is made smaller in the direction in which the light sources become larger adjacent to each other, thereby reducing the incident angle. I can deal with it. In addition, red light can be improved by providing a bandpass filter near the position of the ultraviolet / infrared light removing filter 413 in the present embodiment for removing only the yellow component.
[0046]
As described above, according to the present embodiment as well, the light source and the light condensing device (the elliptical mirror 403 and the elliptical mirror 403) that arrange the light source at approximately one focal position and condense the light from the light source (402, 405) at the other focal position. 406), a time-division color separation optical system (color wheel 408) that switches and emits the incident light temporally as the first color light, the second color light, or the third color light, and the incident light independently for each pixel. A light valve (reflection type liquid crystal panel 418) that can be modulated by light, an illumination optical system (condenser lenses 411 and 412, an integrator optical system 414) for guiding light from a time-division color separation optical system onto the light valve, and the light In a configuration including a projection optical system (projection lens 423) for enlarging and projecting a pixel on the bulb, two light sources and two light condensing devices are provided, each of which is different from the light source side of the light condensing device. The focal position on the side is arranged so as to coincide on or near the time-division color separation optical system, and each light condensing device is optically close to each other, and is characterized by high brightness, low cost, and miniaturization. Can be provided.
[0047]
Here, it is most desirable on the time-division color separation optical system (color wheel 408) that the focal points of the two light-collecting devices on the side different from the light source side are superimposed, but the relationship between the size of the color wheel and the size of the light source image If permitted, the position where the focal point is superimposed in the direction of the optical axis (system optical axis 407) can be moved back and forth to some extent. In the case where the elliptical mirrors, which are the respective condensing devices, cannot be arranged close to each other as shown in FIG. 5 due to mechanical and reliability restrictions, a folding mirror is arranged on the entrance side of the time-division color separation optical system (color wheel 408). While maintaining a mechanical distance by using general optical means such as disposing a prism for optical path conversion or the like, while optically viewing two from the time-division color separation optical system (color wheel 408). It is possible to minimize the ineffective area of the light from the light collector.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, in the projection type image display device of the present invention, in the configuration in which the time-division driving is performed using the rotating color wheel, the light source image formed on or near the rotating color wheel is minimized from the light source while the light source image is minimized. , The size of the rotating color wheel can be increased, the set size can be increased, the cost can be increased, noise and reliability during rotation can be reduced, and the brightness of the projected image can be increased without color mixing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a configuration diagram of a color wheel according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view for explaining effects of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side view showing a configuration of a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a top view showing the configuration of the second embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a perspective view for explaining effects of the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a first conventional example.
FIG. 8 is a configuration diagram of a second conventional example.
[Explanation of symbols]
100 lighting equipment
101, 201 light source
102, 317, 417 Condensing lens
103, 308, 408 color wheel
104 Light Guide
105 power supply
106, 310, 410 motor
200, 300, 400 projection image display device
202 Elliptical reflection surface
203, 208 Folding mirror
204a, 204b, 204c color filter
205 Light control wheel
206 Tricolor Wheel
207, 311, 312, 411, 412 Condenser lens
209 Projection gate array
210 relay lens
211 Aperture
212, 323, 423 Projection lens
301, 401 First lamp optical axis
302, 402 First light source
303, 403 First elliptical mirror
304, 404 Second lamp optical axis
305, 405 Second light source
306, 406 Second elliptical mirror
307, 407 system axis
309a, 409a Blue transmission dichroic filter
309b, 409b Green transmission dichroic filter
309c, 409c Red transmission dichroic filter
313,413 UV / IR Filter
314,414 Integrator optical system
315, 415 First lens array
316, 416 Second lens array
318 Transmissive LCD panel
319, 419 Micro lens of first lens array
320, 420 Micro lens of second lens array
321 and 421 polarizers
322, 422 analyzer
324, 424 screen
418 Reflective LCD panel

Claims

光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブと、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系からなり、
前記光源および前記集光装置は２つずつ備えられており、
前記２つの光源および前記２つの集光装置は前記時分割色分解光学系の同一面側から光を入射し前記２つの集光装置の光源側と異なる側のそれぞれの焦点位置が前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で重畳するように配置されていることを特徴とする投写型画像表示装置。A light source, a light-condensing device that arranges the light source at approximately one focal position and condenses light from the light source at the other focal position, and temporally converts incident light into first color light or second color light or third color light. Time-division color separation optical system that switches and emits light of different colors, a light valve that can independently modulate incident light for each pixel, and an illumination optical system that guides light from the time-division color separation optical system onto the light valve And a projection optical system for enlarging and projecting pixels on the light valve,
It said light source and said light collector is provided One not two,
The two light sources and the two light condensing devices receive light from the same surface side of the time-division color separation optical system, and the respective focal positions on the side different from the light source side of the two light-condensing devices are the time-division colors. A projection-type image display device, wherein the projection-type image display device is arranged so as to be superimposed on or near a decomposition optical system.

前記集光装置は楕円形状の反射面からなる反射傘であることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。2. The projection type image display device according to claim 1, wherein the light collecting device is a reflector having an elliptical reflecting surface.

前記集光装置は放物面形状の反射面からなる反射傘と、凸レンズ効果を持つ光学部品からなることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。2. The projection type image display device according to claim 1, wherein the light collecting device comprises a reflector having a parabolic reflection surface and an optical component having a convex lens effect.

前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。A lens for converting light from the time-division color separation optical system into substantially parallel light, a first lens array for dividing incident light into partial light to form a secondary light source image, and the secondary light source 2. The projection type image display device according to claim 1, wherein the integrator optical system comprises a second lens array in which a plurality of micro lenses are arranged at an image forming position.

前記ライトバルブは反射型ライトバルブであることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。2. The projection type image display device according to claim 1, wherein said light valve is a reflection type light valve.

前記ライトバルブは反射型ライトバルブであり、前記ライトバルブから前記照明光学系を見た際に発光面と見なせる前記照明光学系に形成される出射瞳の形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向の寸法が短い形状であり、さらに前記反射型ライトバルブへの照明Ｆナンバーのうち反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面方向に相当する方向についてＦ１、これに直交する方向の照明ＦナンバーをＦ２とし、前記反射型ライトバルブへの入射光と反射型ライトバルブで反射され投写光学系に入射する光が成す角をθ１としたとき、以下の関係が成り立つことを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
Ｆ１＞１／（２ｓｉｎ（θ１／２））、Ｆ２＜１／（２ｓｉｎ（θ１／２））The light valve is a reflection type light valve, and the shape of an exit pupil formed in the illumination optical system, which can be regarded as a light emitting surface when the illumination optical system is viewed from the light valve, is a light incident on the reflection type light valve. The axis and the dimension in the direction corresponding to the plane direction including the reflection optical axis of the reflection type light valve have a short shape. Further, of the illumination F number to the reflection type light valve, the incidence of the reflection type light valve, the reflection optical axis F1 is a direction corresponding to a plane direction including the light, and F2 is an illumination F number in a direction orthogonal to the direction. An angle formed by light incident on the reflective light valve and light reflected by the reflective light valve and incident on the projection optical system. 2. The projection type image display device according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied when θ is θ1.
F1> 1 / (2 sin (θ1 / 2)), F2 <1 / (2 sin (θ1 / 2))

前記反射型ライトバルブの入射側の光軸上には偏光子、出射側には検光子が備えられており、前記反射型ライトバルブは各画素毎に独立して入射光の偏光方向を制御可能な反射型液晶ライトバルブであることを特徴とする請求項５，６記載の投写型画像表示装置。The reflective light valve has a polarizer on the optical axis on the incident side and an analyzer on the output side, and the reflective light valve can independently control the polarization direction of the incident light for each pixel. 7. The projection type image display device according to claim 5, wherein the projection type image display device is a reflective liquid crystal light valve.

前記反射型ライトバルブは各画素毎に独立して制御可能な反射面を備えてなり、この反射面傾き角を制御し出射光の出射角を変えることで投写光学系への光選択を行うことで画像表示を行うことを特徴とする請求項５，６記載の投写型画像表示装置。The reflection type light valve includes a reflection surface which can be independently controlled for each pixel, and controls the inclination angle of the reflection surface to change the emission angle of the emitted light, thereby performing light selection to the projection optical system. 7. The projection type image display device according to claim 5, wherein the image display is performed by:

前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であり、この第２レンズアレイの全体形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向が短い形状であることを特徴とする請求項６記載の投写型画像表示装置。A lens for converting light from the time-division color separation optical system into substantially parallel light, a first lens array for dividing incident light into partial light to form a secondary light source image, and the secondary light source An integrator optical system including a second lens array in which a plurality of microlenses are arranged at image forming positions. 7. The projection type image display device according to claim 6, wherein a direction corresponding to a plane direction including the optical axis has a short shape.

システム軸と前記２つの光源を含む面と、反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面は直交する関係にあることを特徴とする請求項６記載の投写型画像表示装置。7. The projection type image display apparatus according to claim 6, wherein a plane including a system axis, the plane including the two light sources, and a plane including the incident and reflected optical axes of the reflection type light valve are orthogonal to each other.

前記時分割色分解光学系は回転体の角度方向について、入射してくる白色光を第一の色光または第２の色光または第３の色光として射出する光選択手段を配置してなる回転カラーホイールであることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。The time-division color separation optical system is a rotating color wheel including light selecting means for emitting incident white light as first color light, second color light, or third color light in the angular direction of the rotating body. The projection type image display device according to claim 1, wherein

前記集光装置から前記時分割色分解光学系までの間には、２つの集光装置から前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍に集光する光のうち互いに最も近接する光線が一致する方向に光路を変換可能な光学手段が配置されていることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。Between the light-collecting devices and the time-division color separation optical system, the light beams closest to each other among the light collected on the time-division color separation optical system from or near the two light-collection devices coincide with each other. 2. The projection type image display device according to claim 1, wherein optical means capable of changing an optical path in a direction is arranged.