JP3659000B2

JP3659000B2 - Video display device

Info

Publication number: JP3659000B2
Application number: JP15878898A
Authority: JP
Inventors: 敏大内; 雅彦谷津; 太郎今長谷; 智浩三好; 康男大塚; 竹介丸山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2018-06-08
Also published as: JPH11352443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルあるいは反射式映像表示素子などのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する投射装置、例えば液晶プロジェクタ装置や、反射式映像表示プロジェクタ装置、液晶テレビジョン、投写型ディスプレイ装置等の映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネル等のライトバルブ素子に、電球などの光源からの光を当てて、液晶パネル上の画像を拡大投射する液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置が知られている。
【０００３】
この種の映像表示装置は、光源からの光をライトバルブ素子で画素毎の濃淡に変えて調節し、スクリーンなどに投射するものである。例えば、液晶表示素子の代表例であるツイステッド・ネマティック(TN)型液晶表示素子は、透明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を注入して成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに90°異なるように２枚の偏光板を配置したものであり、液晶の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光板の偏光成分の選択作用とを組み合わせることにより、入射光の透過光量を制御して画像情報を表示するようになっている。近年、こうした透過型あるいは反射型の映像表示素子では、素子自体の小型化が進むとともに、解像度等の性能も急速に向上している。
【０００４】
このため、該映像表示素子を用いた表示装置の小型高性能化も進み、単に従来のようにビデオ信号等による映像表示を行うだけでなく、パーソナルコンピュータの画像出力装置としての投射型映像表示装置も新たに提案されている。この種の投射型映像表示装置には、特に、小型であることと、画面の隅々まで明るい画像が得られることが要求される。しかし、従来の投射型映像表示装置は、大型であったり、また最終的に得られた画像の明るさ等の性能が不十分であるといった問題があった。
【０００５】
例えば、液晶表示装置全体の小型化には、ライトバルブすなわち液晶表示素子自体の小型化が有効であるが、液晶表示素子を小型化すると液晶手段による被照射面積が小さくなるため光源が放射する全ての光束量に対する液晶表示素子を小型化すると照明手段による被照射面積が小さくなるため光源が放射する全ての光束量に対する液晶表示素子上の光束量の比率（以下、これを光利用効率という）が低くなり、また、画面周辺部が暗い等の問題が生じる。さらに、液晶表示素子は一方向の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源からの光の約半分は利用されない。
【０００６】
画面周辺部で明るい画像を得る手段としては、例えば、公開特許公報平３ー１１１８０６号公報に記載されているような、２枚のアレイレンズを用いたインテグレータ光学系がある。インテグレータ光学系は、光源からの光を第一のアレイレンズを構成している複数の矩形開口形状の集光レンズによって分割して、各矩形開口形状の出射光を各矩形開口形状の集光レンズに対応した集光レンズ群により構成した第二のアレイレンズにより照射面（液晶表示素子）に重畳結像させるものである。この光学系では液晶表示素子を照射する光の強度分布をほぼ均一にすることができる。
【０００７】
一方、光源からのランダムな偏光光を一方向の偏光方向に揃えて液晶表示素子に照射する光学系としては、公開特許公報平４−６３３１８号公報に開示されているような偏光ビームスプリッターを利用して、光源から出射するランダムな偏光光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離してプリズムを用いて合成するものがある。
【０００８】
しかし、従来のインテグレータ光学系において明るさを向上するにはアレイレンズを大きくする必要があり、投射型液晶表示装置を小型化すると明るさが低下していた。また、偏光ビームスプリッターを利用する光学系においても小型化すると明るさが低下していた。その結果、装置全体の小型化と明るさ等の性能向上を同時に実現することが困難であった。さらに、投射型液晶表示装置の場合には上記照明手段以外に投射レンズの光学的特性、また液晶表示素子の光学的特性等のさまざまな要素が画質性能に影響するため、照明手段のみを改善しても小型で画質性能の良い表示装置を得ることは困難であった。
【０００９】
以上より、液晶表示装置の明るさ向上ということと、小型化という２つの観点からの対応が必要となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来技術での課題事項をまとめると、映像表示装置の明るさ確保と小型化を両立する方法が課題であり、明るさ向上に関する事項と、光学ユニットの大きさを構成上小型化するための対応技術に関する事項が、それぞれ課題となっている。さらに、明るさ確保のために、境界面を少なくするための光学部品同士の貼り合せ精度の向上が課題となっている。
【００１１】
本発明では、上記した従来技術での課題事項に関して、明るさ確保とともに高精度小型化できる投写型映像表示装置の提供が目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、光源を有し、該光源からの出射光を被照射面上に照射させる作用を有する照明手段と、光を変調する映像表示素子と、該映像表示素子から出射した光をスクリーンまたはそれに準ずる表示面に投射する投射手段とを有する投射型映像表示装置において、
前記照明手段は少なくとも１つの反射面鏡と、該反射面鏡の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズにより構成され、該光源ユニットから出射した光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第一のアレイレンズと、複数の集光レンズにより構成され、前記複数の２次光源像が形成される近傍に配置され、映像表示素子に第一のアレイレンズの個々のレンズ像を結像させる第二のアレイレンズと、前記第一のアレイレンズあるいは前記第二のアレイレンズからの光をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離する偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターの出射光であるＰ偏光光とＳ偏光光のいずれかの偏光方向を回転するためのλ／２位相差板と、該Ｐ偏光光とＳ偏光光のいずれかの偏光光を反射させるための反射部から構成される偏光合成手段とを有し、
該偏光合成手段は、前記第一のアレイレンズあるいは前記第二のアレイレンズの各々のレンズ光軸の縦配列方向あるいは横配列方向のいずれかのピッチに適合させて複数個を配列し、かつ前記第一のアレイレンズあるいは第二のアレイレンズの光軸方向の厚さよりも同等もしくは薄い偏光合成手段の配列とを、前記光源と映像表示素子の間に介在させた構成とする。
【００１３】
かかる構成により、小型な映像表示素子を用いて表示装置全体を小型化できるとともに、明るく、画面全体にわたって画質が均一な映像表示装置を実現でき、上記課題が用意に解決できるようになる。
【００１４】
また、該偏光合成手段は、前記第一のアレイレンズあるいは前記第二のアレイレンズの各々のレンズ光軸の縦配列方向あるいは横配列方向のいずれかのピッチに適合させて複数個を配列し、かつ前記第一のアレイレンズあるいは前記第二のアレイレンズの中央部に一列分すなわち前記ピッチの１／２幅の隙間をあけて、該中央部を境に横配列方向ならば左右対称反転状態に、あるいは立て配列方向ならば上下対称反転状態にて前記偏光合成手段の同じものを２枚貼り合せた構成とする。
【００１５】
かかる構成により、小型な映像表示素子を用いて表示装置全体を小型化できるとともに、貼り合せによるアレイレンズと偏光合成手段との境界層である空気層がなくなり、より明るく、画面全体にわたって画質が均一な映像表示装置を実現でき、さらに製造コスト削減、貼付け精度向上等が実現され、上記課題が容易に解決できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明による第１番目の投写型液晶表示装置の一実施形態を示す、光学系構成図である。
【００１８】
図１において、投射型液晶表示装置には、光源１があり、光源１は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプである。光源から出される光はライトバルブ素子である液晶表示素子２を通過して投射レンズ３に向かい、スクリーン４へ投影される。
【００１９】
光源１の電球から放射される光は楕円面または放物面または非球面のリフレクタ５にて集光され、第一のアレイレンズ６に入射する。光は第一のアレイレンズ６を通過後、第二のアレイレンズ７を通過し、偏光ビームスプリッター８に入射する。この入射光は偏光ビームスプリッター８により透過光はＰ偏光光、反射光はＳ偏光光に分離され、該Ｐ偏光光は偏光ビームスプリッター８の出射側面に配置されたλ／２位相差板９により偏光方向が９０°回転し、Ｓ偏光光となり、コンデンサレンズ１０に入射する。また、前記Ｓ偏光光は反射を繰り返し、隣接する偏光ビームスプリター８の出射面から出射され、コンデンサレンズ１０に入射する。コンデンサレンズ１０は、少なくとも1枚以上の構成であり、正の屈折力を有し、該Ｓ偏光光をさらに集光させる作用を持ち、該コンデンサレンズ１０を通過した光は液晶表示素子２を照射する。液晶表示素子２の入射側にはＳ偏光光を透過する入射偏光板１１を配置する。従来の投射型液晶表示装置では入射偏光板１１と液晶表示素子２と出射側偏光板１２の組合せにより、一方向の偏光光しか透過しないため透過光量が約半分になっていた。しかし、本提案では偏光ビームスプリッター８を用いるため、光源１から出射するランダムな偏光光の偏光方向を揃えて液晶表示素子２に入射するため、理想的には従来の投射型液晶表示装置の２倍の明るさが得られる。また、本発明の偏光ビームスプリッター８は、第二のアレイレンズ７よりも光軸方向で薄い構成であり、光学全長を短縮するとともに、光学ユニットの軽量化さらには、照明系のＦ値を大きくする効果がある。これにより、小型、軽量、さらに投射レンズ３のＦ値を照明系にリンクして大きくすることができるので、投射レンズ３の小型軽量にも効果がある。
【００２０】
該液晶表示素子２を通過した光は、例えばズームレンズであるような投射手段３を通過し、スクリーン４に到達する。前記投射手段３により、液晶表示素子２に形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。
【００２１】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００２２】
図２は、本発明における投射型液晶表示装置の一実施例の構成図である。図２の実施例は、液晶ライトバルブとして透過型液晶表示素子２をいわゆる色の３原色のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色に対応して合計３枚用いた３板式投射型表示装置を示している。本実施例において、光源である例えば超高圧水銀ランプのようなランプ１３より出射した光は、放物反射面鏡リフレクタ５に反射された後、この放物反射面鏡リフレクタ５の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズにより構成され、ランプユニット１４から出射した光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第一のアレイレンズ６に入射し、さらに複数の集光レンズにより構成され、前述の複数の２次光源像が形成される近傍に配置され、かつ液晶表示素子２に第一のアレイレンズ６の個々のレンズ像を結像させる第二のアレイレンズ７を通過する。この出射光は第二のアレイレンズ７の各々のレンズ光軸の横方向のピッチに適合するように配置された各々のレンズ幅の略１／２サイズの菱形プリズムの列へ入射する。このプリズム面には偏光ビームスプリッター８の膜付けが施されており、入射光は、この偏光ビームスプリッター８にてＰ偏光光とＳ偏光光に分離される。Ｐ偏光光は、そのまま偏光ビームスプリッタ−８内を直行し、このプリズムの出射面に設けられたλ／２位相差板９により、偏光方向が９０°回転され、Ｓ偏光光に変換され出射される。一方、Ｓ偏光光は、偏光ビームスプリッター８により反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してからＳ偏光光として出射される。その後、コンデンサレンズ１０により、液晶表示素子２に集光される。この途中で偏光ビームスプリッター８の出射光は、全反射ミラー１５によりその光路を９０°折り曲げられ、光軸に対して４５°の角度に配置されたＢ（青色），Ｇ（緑色）反射ダイクロイックミラー１６により、Ｒ（赤色）の光は透過し、Ｂ，Ｇの光は反射する。透過したＲ光線は、Ｒ用全反射ミラー１７によりその光路を９０°折り曲げられて、液晶表示素子前コンデンサレンズ１８及び入射偏光板１１を通過し、対向電極、液晶等で構成された液晶表示素子２に入射され、液晶表示素子２の光の出射側に設けられた出射偏光板１２を通過する。
【００２３】
液晶表示素子２には、表示する画素に対応する（例えば横８００画素縦６００画素各３色など）数の液晶表示部が設けてある。そして、外部より駆動される信号に従って、液晶表示素子２の各画素の偏光角度が変わり、最終的に出射偏光板１２の偏光方向と一致する方向になった光が出射され、直交方向になった光が出射偏光板１２で吸収される。この途中の角度の偏光を持った光は、出射偏光板１２の偏光角度との関係で偏光板を通る光の量と偏光板に吸収される量とが決まる。このようにして、外部より入力する信号に従った画像を投影する。
【００２４】
出射偏光板１２を出射したＲ光線は、Ｒ光線を反射させる作用を有するダイクロイックプリズム１９にて反射され、例えばズームレンズのような投射手段３に入射し、スクリーンに投射される。
【００２５】
一方、Ｂ，Ｇ透過ダイクロイックプリズム１９を透過したＢ光線とＧ光線は、Ｇ反射ダイクロイックミラー２０に入射し、該ミラーによりＧ光線は反射し、液晶表示素子前コンデンサレンズ１８及び入射偏光板１１を通過し、液晶表示素子２に入射し、液晶表示素子２の光の出射側に設けられた出射偏光板１２を通過する。出射偏光板１２を出射したＧ光線は、G光線を透過する作用を有するダイクロイックプリズム１９を透過し、投射レンズ３に入射し、スクリーンに投射される。
【００２６】
また、Ｇ反射ダイクロイックミラー２０を透過したＢ光線は、リレーレンズ２１を透過し、全反射ミラー２２によりその光路を９０°折り曲げられてリレーレンズ２１を透過後、全反射ミラー２３によりその光路を９０°折り曲げられて液晶表示素子前コンデンサレンズ１８及び入射偏光板１１を通過し、液晶表示素子１１に入射され、液晶表示素子２の光の出射側に設けられた出射偏光板１２を通過する。出射偏光板１２を出射したＢ光線は、Ｂ光線を反射させる作用を有するダイクロイックプリズム１９にて反射後、投射レンズ３に入射し、スクリーンに投射される。
【００２７】
以上より、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応した光線が色分離手段及び色合成手段により分離、合成され、投射レンズ３によりＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応した液晶表示素子２上の画像を拡大し、スクリーン上に各色の画像を合成し拡大した実像を得るものである。同図において、電源回路２４、映像信号回路２５のように配置し、また、吹き出しファン２６により光源１で発生する熱を外部に導く作用を有する。また、本実施例では偏光合成手段によりランダムな光源からの出射光を一方向に揃えるため、入射偏光板の熱の発生が少ない。
【００２８】
また、前記光源と前記投射手段は、それぞれの光軸が互いに平行になるように配置し、さらに、前記色分離手段と前記液晶表示素子及び前記色合成手段とからなる色分離合成ユニットを介して電源回路２４及び映像信号回路２５を同図に示すように配置することにより、装置全体を小型化することができる。さらに、本発明においては、偏光合成手段である偏光ビームスプリッター８の厚さを第二アレイレンズ７より薄くしている、（すなわち第二アレイレンズ７が２.５±０.５mm程度である場合、偏光ビームスプリッター８は２ｍｍ以下とする）、ことにより光路長さが短縮でき、かつ全反射ミラー１５を接近させて配置でき、セットの小型化が可能となる。
【００２９】
図３（ａ）は、本発明による第２番目の一実施形態を示す図である。
【００３０】
図３（ａ）の偏光ビームスプリッター８はガラス板材に光のＰ偏光光とＳ偏光光を分離する偏光ビームスプリッター膜を付けており、これを積層に接着した後、４５°にスライスした構成となっている。このため図３（ａ）のように、縦長の菱形プリズムが数個配列された平板状の構成おなっている。この膜付けは一面おきにアルミあるいは銀等のミラー蒸着を施しても良い。但し、このミラー部はＳ偏光光を反射する役割となっているため、このプリズム光路には光線を入射させない工夫が必要である。
【００３１】
以上のような、数個の偏光ビームスプリッター８が配列された平板状の構成では、一列おきにλ／２位相差板９を貼り合せており、分離したＰ偏光光をＳ偏光光へ変換し、偏光ビームスプリッター８から出射する光をＳ偏光光に揃えたり、あるいは、分離したＳ偏光光が入射したプリズムの隣接するプリズムから図の矢印のように反射して出射された後、λ／２位相差板９にて、偏光ビームスプリッター８の出射光をＰ偏光光で揃えることも可能である。
【００３２】
以上のような平板状の偏光ビームスプリッター８の各々の菱形プリズムを第二のアレイレンズ７の各々のレンズ光軸の横配列方向のピッチに適合させて複数個を配列し、かつ第二のアレイレンズ７の中央部に隙間、例えば光軸ピッチの１／２幅の隙間ｈ、をあけて、第二のアレイレンズ７の左右あるいは上下半分づつに分割して、中央部を境に左右対称状態にて、偏光ビームスプリッター８と、同じ偏光ビームスプリッター８のもう一枚を光軸を中心にして１８０°反転した状態で貼り合せる。
【００３３】
従来は、図３（ｂ）のように左右対称型の平板状の偏光ビームスプリッター８をメーカにて作成し、この偏光ビームスプリッター８と第二アレイレンズ７の光学部品同士の界面が空気層であると、反射防止膜を界面に施しても、光の透過効率が低下するので、この偏光ビームスプリッター８と第二アレイレンズ７とを、各々のレンズ光軸と偏光ビームスプリッター８の横配列方向のピッチを適合させて貼り合せる構成となっていた。しかし、この方法は、偏光ビームスプリッター８が中央を境にして左右対称型にて貼り合せる。この時、左右片側づつ同じ平板状の偏光ビームスプリッター８を貼り合せるが、中心に対して、図のように、片側を光軸中心で１８０°回転させて貼り合せ、左右対称型の平板状の偏光ビームスプリッター８となるようにする。
【００３４】
本発明により、従来のような左右対称型の平板状の偏光ビームスプリッター８をメーカにて作成してから、第二アレイレンズ７に貼り合せる２段階の加工行程はせず、２個の偏光ビームスプリッター８を１段階の加工行程で第二アレイレンズ７に貼り合せるので、加工コストの低減が図れる。
【００３５】
また、従来の偏光ビームスプリッター８は、左右一体なので、貼り合せ精度が、左端から右端まで積み重なり、第二アレイレンズ７に貼り合せる時に、中央振り分けとなり、どうしても左右の貼り合せ精度誤差、例えば±0.25が左右両側に出てしまう。
【００３６】
しかし、本発明により、左右別体の偏光ビームスプリッター８を第二アレイレンズ７に貼り合せるので、中央からの精度誤差を積み上げることにはならず、左の偏光ビームスプリッター８は左側の中心または光量の大きな第二アレイレンズ７上の左半分の中のレンズ光軸を精度振り分けの中心とすることが可能なため、上述の数値でいえば、±0.125の貼り合せ精度誤差に抑えられる。また同様に右側の偏光ビームスプリッター８を第二アレイレンズ７に貼り合せる場合も、上述の左側同様に貼り合せ精度誤差を半減できる効果もある。これにより、第二レンズアレイ７のレンズ光軸ピッチの１／２幅の偏光ビームスプリッター８の貼り合せ誤差による光軸の位置ズレが少なくなり、第二アレイレンズ７からの入射光が偏光ビームスプリッター８によってケラレる光量が減少する。これにより光の透過効率が向上し、明るさの性能向上が実現可能となる。
【００３７】
図４は、本発明の第３番目の一実施形態の外観を示す図である。本発明では第一アレイレンズ６または第二アレイレンズ７には各々のレンズの位置を決め基準としての第一位置決め部２７と、偏光ビームスプリッター８には位置決め基準としての第二位置決め部２８を設けている。この第一位置決め部２７および第二位置決め部２８は、刻印（図４に示す）、凹部、凸部、端面、切り欠き部、段差部あるいはマーキング等で形成されており、この第一位置決め部２７を第一アレイレンズ６あるいは第二アレイレンズ７を支持固定する構造部材に設けられた位置出し部（図示せず）に合わせることにより、第一アレイレンズ６あるいは第二アレイレンズ７の絶対位置決めを行う。同様に、偏光ビームスプリッター８の第二位置決め部２８を偏光ビームスプリッター８を支持固定する構造部材に設けられた位置出し部（図示せず）に合わせることにより、偏光ビームスプリッター８の絶対位置決めを行う。
【００３８】
この本発明により、第一アレイレンズ６、第二アレイレンズ７および偏光ビームスプリッター８を光学部品の支持構造部材への組み込み時に、それぞれの基準位置合わせが容易になり、かつ、第一アレイレンズ６および第二アレイレンズ７の各々の相対するレンズ光軸が設計位置にて一致し、偏光ビームスプリッター８の配列も上記レンズ光軸の横配列ピッチに合わせて光の利用効率が最大となる位置に合わせることができる。これにより光学性能の向上と、これらの光学部品の組み付け作業が単純となり作業効率も向上する。
【００３９】
さらに、図４に示すように、第二アレイレンズ７の第一位置決め部２７と、偏光ビームスプリッター８の第二位置決め部２８を互いに合致する位置に設け、組み込み時にそれぞれの位置決め部を合致させることにより、第二アレイレンズ７の各々のレンズ光軸に対して最適な位置に、偏光ビームスプリッター８の配列が配置されるようになる。これにより光の利用効率が最大となる位置に合わせることができ、光学性能の向上が図れる。
【００４０】
図５は、本発明の第４番目の一実施形態の外観を示す図である。本発明では第一アレイレンズ６または第二アレイレンズ７には各々のレンズの位置を決め基準としての第一位置決め部２７と、偏光ビームスプリッター８には位置決め基準としての第二位置決め部２８を設けている。この第一位置決め部２７および第二位置決め部２８は、図５（ａ）に示すような凹部と凸部で形成されており、この第一位置決め部２７と第二位置決め部２８を組み合わせて凸部と凹部が合致するようして、第一アレイレンズ６または第二アレイレンズ７の各々のレンズ光軸に対して最適な位置に偏光ビームスプリッター８の配列が配置されるよう位置出しし、偏光ビームスプリッター８を第一アレイレンズ６または第二アレイレンズ７に貼り付ける。これにより光の利用効率が最大となる位置に合わせることができ、さらに、貼り合せにより、光学部品の境界面における光の反射光を減少でき光学性能の向上が図れる。
また、この第一位置決め部２７および第二位置決め部２８は、凹部と凸部に限定されるものではなく、（ｂ）図のように端面どうしであったり、（ｃ）図のように凸部どうしであったり、（ｄ）図のように片方の位置決め枠に片方の全体をはめ込む形式であったり、（ｅ）図のように位置決め治具３１等の第三の部材を介して互いに位置決めして貼り合せてもよい。さらに、アレイレンズの各々のレンズ光軸に対してより最適な位置に偏光ビームスプリッター８の配列が配置されるよう部品精度誤差の積上げ分を考慮して互いの寸法を設計し、さらに精度向上を行い位置出しを行う方法も可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の投写型映像表示装置は、偏光合成手段である偏光ビームスプリッターの厚さを第二アレイレンズの厚さより薄くしている、（すなわち第二アレイレンズが２.５±０.５mm程度である場合、偏光ビームスプリッターは２ｍｍ以下とする）、ことにより光路長さが短縮でき、かつ全反射ミラーを接近させて配置でき、セットの小型化が可能となる。
【００４２】
また、偏光ビームスプリッターを第一アレイレンズまたは第二アレイレンズに光の利用効率が最大となる位置に合わせることができ、さらに、これらの光学部品を貼り合せることにより、光学部品の境界面における光の反射光を減少でき光学性能の向上が図れるという効果がある。従来のような左右対称型の平板状の偏光ビームスプリッターをメーカにて作成してから、第二アレイレンズに貼り合せる２段階の加工行程はせず、２個の偏光ビームスプリッターを１段階の加工行程で第二アレイレンズに貼り合せるので、加工コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１番目の一実施形態を示す図。
【図２】本発明の第１番目の一実施形態を示す投射型液晶表示装置の構成図。
【図３】本発明の第２番目の一実施形態を示す図。
【図４】本発明の第３番目の一実施形態を示す図。
【図５】本発明の第４番目の一実施形態を示す図
【符号の説明】
１光源
２映像表示素子
３投射レンズ
５リフレクタ
６第一アレイレンズ
７第二アレイレンズ
８偏光ビームスプリッター
９ λ／２位相差板
１０コンデンサレンズ
１１入射偏光板
１２出射偏光板
２７第一位置決め部
２８第二位置決め部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection device for projecting an image on a screen using a light valve element such as a liquid crystal panel or a reflective video display device, such as a liquid crystal projector device, a reflective video display projector device, a liquid crystal television, a projection. The present invention relates to a video display device such as a type display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There is known a projection display apparatus such as a liquid crystal projector that projects light on a liquid crystal panel by applying light from a light source such as a light bulb to a light valve element such as a liquid crystal panel.
[0003]
This type of video display device adjusts light from a light source by changing it to light and dark for each pixel with a light valve element, and projects it onto a screen or the like. For example, a twisted nematic (TN) type liquid crystal display element, which is a typical example of a liquid crystal display element, has a polarization direction before and after a liquid crystal cell formed by injecting liquid crystal between a pair of transparent substrates having a transparent electrode film. The two polarizing plates are arranged so that they are different from each other by 90 °. By combining the action of rotating the polarization plane by the electro-optic effect of the liquid crystal and the selection of the polarizing component of the polarizing plate, Image information is displayed by controlling the amount of transmitted light. In recent years, in such a transmissive or reflective video display element, the element itself has been miniaturized and the performance such as resolution has been rapidly improved.
[0004]
For this reason, a display device using the image display element has been improved in size and performance, and not only simply performing image display by a video signal or the like as in the prior art, but also a projection image display device as an image output device of a personal computer. Has also been proposed. This type of projection-type image display device is particularly required to be small in size and to obtain bright images at every corner of the screen. However, the conventional projection type video display device has a problem that it is large in size and has insufficient performance such as brightness of the finally obtained image.
[0005]
For example, to reduce the size of the entire liquid crystal display device, it is effective to reduce the size of the light valve, that is, the liquid crystal display element itself. If the liquid crystal display element is reduced in size with respect to the amount of luminous flux, the area irradiated by the illumination means is reduced, so the ratio of the luminous flux on the liquid crystal display element to the total luminous flux emitted by the light source (hereinafter referred to as light utilization efficiency) This causes problems such as lowering and darkness in the periphery of the screen. Furthermore, since the liquid crystal display element can use only polarized light in one direction, about half of the light from the light source that emits randomly polarized light is not used.
[0006]
As means for obtaining a bright image at the periphery of the screen, for example, there is an integrator optical system using two array lenses as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-111806. The integrator optical system divides the light from the light source by a plurality of condensing lenses having a rectangular aperture shape constituting the first array lens, and the emitted light having each rectangular aperture shape is collected to each condensing lens having a rectangular aperture shape. Are superimposed on the irradiation surface (liquid crystal display element) by a second array lens constituted by a condenser lens group corresponding to the above. In this optical system, the intensity distribution of light irradiating the liquid crystal display element can be made substantially uniform.
[0007]
On the other hand, as an optical system for irradiating a liquid crystal display element with randomly polarized light from a light source aligned in one polarization direction, a polarization beam splitter as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-63318 is used. In some cases, random polarized light emitted from a light source is separated into P-polarized light and S-polarized light and synthesized using a prism.
[0008]
However, in order to improve the brightness in the conventional integrator optical system, it is necessary to enlarge the array lens. When the projection type liquid crystal display device is downsized, the brightness is lowered. In addition, in an optical system using a polarizing beam splitter, the brightness is reduced when the size is reduced. As a result, it has been difficult to simultaneously realize downsizing of the entire apparatus and improvement in performance such as brightness. Furthermore, in the case of a projection-type liquid crystal display device, various factors such as the optical characteristics of the projection lens and the optical characteristics of the liquid crystal display element affect the image quality performance in addition to the above illumination means, so only the illumination means is improved. However, it has been difficult to obtain a small-sized display device with good image quality performance.
[0009]
From the above, it is necessary to deal with the two aspects of improving the brightness of the liquid crystal display device and reducing the size.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Summarizing the above issues in the prior art, there is a problem of how to ensure the brightness and downsizing of the video display device. To reduce the size and size of the optical unit in terms of the configuration related to the improvement of brightness. Matters related to the corresponding technologies are problems. Furthermore, in order to ensure brightness, there is a problem of improving the bonding accuracy between optical components in order to reduce the boundary surface.
[0011]
An object of the present invention is to provide a projection-type image display apparatus that can ensure brightness and can be miniaturized with high accuracy in regard to the above-described problems in the prior art.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, an illumination means having a light source and having an action of irradiating the irradiated surface with light emitted from the light source, an image display element that modulates light, and light emitted from the image display element are screened. Or in a projection type image display device having projection means for projecting onto a display surface according to it,
The illuminating means is composed of at least one reflecting mirror and a plurality of condensing lenses provided in a rectangular frame having a size substantially equal to the exit aperture of the reflecting mirror, and condenses the light emitted from the light source unit. The first array lens for forming a plurality of secondary light source images and a plurality of condenser lenses are arranged in the vicinity where the plurality of secondary light source images are formed, A second array lens that forms individual lens images of one array lens, and a polarized beam that separates light from the first array lens or the second array lens into P-polarized light and S-polarized light A splitter, a λ / 2 phase difference plate for rotating any one of the polarization directions of the P-polarized light and the S-polarized light that are emitted from the polarization beam splitter, and any one of the P-polarized light and the S-polarized light To reflect polarized light And a composed polarized light combining means from the reflective portion,
The polarized light synthesizing means is arranged in a plurality so as to be adapted to any pitch in the longitudinal array direction or the lateral array direction of the lens optical axes of the first array lens or the second array lens, and An arrangement of polarization combining means equal to or thinner than the thickness of the first array lens or the second array lens in the optical axis direction is interposed between the light source and the image display element.
[0013]
With this configuration, the entire display device can be miniaturized using a small image display element, and a bright image display device with uniform image quality over the entire screen can be realized, so that the above problems can be solved easily.
[0014]
Further, the polarization combining means arranges a plurality in conformity with the pitch of either the longitudinal array direction or the lateral array direction of the lens optical axes of the first array lens or the second array lens, In addition, a gap corresponding to one row, that is, a half width of the pitch, is formed in the central portion of the first array lens or the second array lens. Or, in the case of the vertical arrangement direction, a configuration in which two of the same polarization combining means are bonded together in a vertically symmetrical inversion state.
[0015]
With this configuration, the entire display device can be reduced in size using a small image display element, and the air layer that is a boundary layer between the array lens and the polarization synthesizing unit by bonding is eliminated, making it brighter and uniform in image quality over the entire screen. A simple video display device can be realized, and further, the manufacturing cost can be reduced, the pasting accuracy can be improved, and the above problems can be easily solved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is an optical system configuration diagram showing an embodiment of a first projection type liquid crystal display device according to the present invention.
[0018]
In FIG. 1, the projection type liquid crystal display device has a light source 1, and the light source 1 is a white lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a mercury xenon lamp, or a halogen lamp. Light emitted from the light source passes through the liquid crystal display element 2 that is a light valve element, travels toward the projection lens 3, and is projected onto the screen 4.
[0019]
The light emitted from the light bulb of the light source 1 is collected by an elliptical, parabolic or aspherical reflector 5 and enters the first array lens 6. After passing through the first array lens 6, the light passes through the second array lens 7 and enters the polarization beam splitter 8. This incident light is separated by the polarization beam splitter 8, the transmitted light is separated into P-polarized light, and the reflected light is separated into S-polarized light. The P-polarized light is separated by a λ / 2 phase difference plate 9 disposed on the exit side surface of the polarization beam splitter 8. The polarization direction is rotated by 90 ° and becomes S-polarized light, which is incident on the condenser lens 10. The S-polarized light is repeatedly reflected, emitted from the exit surface of the adjacent polarized beam splitter 8, and enters the condenser lens 10. The condenser lens 10 has at least one structure, has a positive refractive power, has a function of further condensing the S-polarized light, and the light passing through the condenser lens 10 irradiates the liquid crystal display element 2. To do. An incident polarizing plate 11 that transmits S-polarized light is disposed on the incident side of the liquid crystal display element 2. In the conventional projection type liquid crystal display device, the incident light polarizing plate 11, the liquid crystal display element 2 and the output side polarizing plate 12 are combined so that only one direction of polarized light is transmitted, so that the amount of transmitted light is halved. However, in this proposal, since the polarization beam splitter 8 is used, the polarization direction of random polarized light emitted from the light source 1 is aligned and incident on the liquid crystal display element 2. Double brightness is obtained. Further, the polarization beam splitter 8 of the present invention is thinner in the optical axis direction than the second array lens 7, shortens the optical total length, reduces the weight of the optical unit, and increases the F value of the illumination system. There is an effect to. Thereby, since the F value of the projection lens 3 can be increased by linking to the illumination system, the projection lens 3 can be made small and light.
[0020]
The light that has passed through the liquid crystal display element 2 passes through the projection means 3 such as a zoom lens and reaches the screen 4. The image formed on the liquid crystal display element 2 by the projection means 3 is enlarged and projected on a screen to function as a display device.
[0021]
Next, specific examples of the present invention will be described.
[0022]
FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of a projection type liquid crystal display device according to the present invention. The embodiment of FIG. 2 uses a total of three transmissive liquid crystal display elements 2 as liquid crystal light valves corresponding to the three primary colors R (red), G (green), and B (blue). A three-plate projection display device is shown. In this embodiment, light emitted from a lamp 13 such as an ultra-high pressure mercury lamp, which is a light source, is reflected by the parabolic reflecting mirror reflector 5 and then substantially the same as the emission opening of the parabolic reflecting mirror reflector 5. Consists of a plurality of condensing lenses provided in a rectangular frame of the same size, condenses the light emitted from the lamp unit 14, and enters the first array lens 6 for forming a plurality of secondary light source images Furthermore, it is composed of a plurality of condensing lenses, is arranged in the vicinity of the above-described plurality of secondary light source images, and forms individual lens images of the first array lens 6 on the liquid crystal display element 2. Passes through the second array lens 7. The emitted light is incident on a row of rhomboid prisms of approximately ½ size of each lens width arranged so as to match the pitch in the horizontal direction of each lens optical axis of the second array lens 7. The prism surface is provided with a polarizing beam splitter 8. The incident light is separated into P-polarized light and S-polarized light by the polarizing beam splitter 8. The P-polarized light passes through the polarization beam splitter 8 as it is, and the polarization direction is rotated by 90 ° by the λ / 2 phase difference plate 9 provided on the exit surface of this prism, and is converted into S-polarized light and emitted. The On the other hand, the S-polarized light is reflected by the polarization beam splitter 8, reflected once again in the original optical axis direction in the adjacent rhomboid prism, and then emitted as S-polarized light. Thereafter, the light is condensed on the liquid crystal display element 2 by the condenser lens 10. On the way, the light emitted from the polarization beam splitter 8 is bent at 90 ° by the total reflection mirror 15 and is disposed at an angle of 45 ° with respect to the optical axis. B (blue) and G (green) reflection dichroic mirrors 16, R (red) light is transmitted and B and G light is reflected. The transmitted R light beam is bent by 90 ° by the R total reflection mirror 17, passes through the condenser lens 18 in front of the liquid crystal display element and the incident polarizing plate 11, and is composed of a counter electrode, liquid crystal, and the like. 2, and passes through an output polarizing plate 12 provided on the light output side of the liquid crystal display element 2.
[0023]
The liquid crystal display element 2 is provided with a number of liquid crystal display units corresponding to the pixels to be displayed (for example, three colors each having 800 horizontal pixels and 600 vertical pixels). Then, the polarization angle of each pixel of the liquid crystal display element 2 changes according to a signal driven from the outside, and finally the light having a direction that coincides with the polarization direction of the output polarizing plate 12 is emitted and becomes an orthogonal direction. Light is absorbed by the output polarizing plate 12. The amount of light passing through the polarizing plate and the amount absorbed by the polarizing plate are determined by the relationship between the polarization angle of the output polarizing plate 12 and the light having the polarized light at this halfway angle. In this way, an image according to a signal input from the outside is projected.
[0024]
The R light beam emitted from the output polarizing plate 12 is reflected by the dichroic prism 19 having the function of reflecting the R light beam, enters the projection means 3 such as a zoom lens, and is projected on the screen.
[0025]
On the other hand, the B light and G light transmitted through the B and G transmissive dichroic prism 19 are incident on the G reflecting dichroic mirror 20, and the G light is reflected by the mirror. It passes through, enters the liquid crystal display element 2, and passes through an output polarizing plate 12 provided on the light output side of the liquid crystal display element 2. The G light beam emitted from the output polarizing plate 12 is transmitted through the dichroic prism 19 having the function of transmitting the G light beam, is incident on the projection lens 3, and is projected on the screen.
[0026]
The B light beam that has passed through the G reflecting dichroic mirror 20 passes through the relay lens 21, its optical path is bent by 90 ° by the total reflecting mirror 22, passes through the relay lens 21, and then passes through the relay lens 21. It is bent and passes through the condenser lens 18 in front of the liquid crystal display element and the incident polarizing plate 11, enters the liquid crystal display element 11, and passes through the output polarizing plate 12 provided on the light emission side of the liquid crystal display element 2. The B light emitted from the output polarizing plate 12 is reflected by the dichroic prism 19 having a function of reflecting the B light, then enters the projection lens 3 and is projected on the screen.
[0027]
As described above, the light beams corresponding to R, G, and B are separated and synthesized by the color separation unit and the color synthesis unit, and the image on the liquid crystal display element 2 corresponding to each of R, G, and B is enlarged by the projection lens 3. Then, an image of each color is synthesized on the screen and an enlarged real image is obtained. In the figure, they are arranged like a power supply circuit 24 and a video signal circuit 25 and have the effect of guiding heat generated by the light source 1 to the outside by the blower fan 26. Further, in this embodiment, since the light emitted from the random light source is aligned in one direction by the polarization combining means, the incident polarizing plate generates less heat.
[0028]
In addition, the light source and the projection unit are arranged so that their optical axes are parallel to each other, and further, through a color separation / synthesis unit including the color separation unit, the liquid crystal display element, and the color synthesis unit. By arranging the power supply circuit 24 and the video signal circuit 25 as shown in the figure, the entire apparatus can be reduced in size. Further, in the present invention, the thickness of the polarization beam splitter 8 as the polarization combining means is made thinner than that of the second array lens 7 (that is, when the second array lens 7 is about 2.5 ± 0.5 mm). Therefore, the optical path length can be shortened, and the total reflection mirror 15 can be arranged close to each other, so that the set can be reduced in size.
[0029]
FIG. 3A is a diagram showing a second embodiment according to the present invention.
[0030]
The polarizing beam splitter 8 in FIG. 3A has a configuration in which a polarizing beam splitter film that separates P-polarized light and S-polarized light of light is attached to a glass plate material, which is bonded to a laminate and then sliced at 45 °. It has become. For this reason, as shown in FIG. 3A, a plate-like structure in which several vertically long rhombus prisms are arranged. This film deposition may be performed by mirror deposition of aluminum or silver every other surface. However, since this mirror portion has a role of reflecting S-polarized light, it is necessary to devise a method for preventing light from entering the prism optical path.
[0031]
In the plate-like configuration in which several polarization beam splitters 8 are arranged as described above, λ / 2 phase difference plates 9 are bonded every other row, and the separated P-polarized light is converted into S-polarized light. After the light emitted from the polarization beam splitter 8 is aligned with the S-polarized light, or after the separated S-polarized light is reflected and emitted from the prism adjacent to the incident prism as indicated by the arrow in FIG. It is also possible to align the outgoing light of the polarizing beam splitter 8 with the P-polarized light by the phase difference plate 9.
[0032]
A plurality of rhombus prisms of the flat polarizing beam splitter 8 as described above are arranged in conformity with the pitch in the lateral arrangement direction of the optical axes of the lenses of the second array lens 7, and the second array is arranged. The lens 7 is divided into left and right or upper and lower halves of the second array lens 7 with a gap, for example, a gap h having a width of ½ of the optical axis pitch, at the center of the lens 7, and symmetric with respect to the center. Then, the polarizing beam splitter 8 and another one of the same polarizing beam splitter 8 are bonded together in a state where the optical axis is inverted by 180 °.
[0033]
Conventionally, as shown in FIG. 3B, a symmetric flat plate-shaped polarizing beam splitter 8 is manufactured by a manufacturer, and the interface between the optical components of the polarizing beam splitter 8 and the second array lens 7 is an air layer. In this case, even if the antireflection film is applied to the interface, the light transmission efficiency is lowered. Therefore, the polarizing beam splitter 8 and the second array lens 7 are arranged in the horizontal arrangement direction of the lens optical axes and the polarizing beam splitter 8. It was configured to be pasted by adapting the pitch. However, in this method, the polarizing beam splitter 8 is bonded in a symmetrical manner with the center as a boundary. At this time, the same flat polarizing beam splitter 8 is bonded to each of the left and right sides. As shown in the drawing, the one side is rotated by 180 ° about the optical axis and bonded to form a symmetrical flat plate shape. The polarization beam splitter 8 is used.
[0034]
According to the present invention, a symmetric flat plate-shaped polarizing beam splitter 8 as in the prior art is manufactured by a manufacturer, and then the two polarizing beams are not subjected to a two-stage processing step for bonding to the second array lens 7. Since the splitter 8 is bonded to the second array lens 7 in a single step, the processing cost can be reduced.
[0035]
Further, since the conventional polarizing beam splitter 8 is integrated on the left and right, the bonding accuracy is stacked from the left end to the right end, and when it is bonded to the second array lens 7, it is divided into the center. Will appear on the left and right sides.
[0036]
However, according to the present invention, since the right and left polarization beam splitters 8 are bonded to the second array lens 7, the accuracy error from the center is not accumulated, and the left polarization beam splitter 8 has the left center or light quantity. Since the lens optical axis in the left half on the large second array lens 7 can be used as the center of accuracy distribution, the above-mentioned numerical value can suppress a bonding accuracy error of ± 0.125. Similarly, when the right polarization beam splitter 8 is bonded to the second array lens 7, there is also an effect that the bonding accuracy error can be halved in the same manner as the above left side. Thereby, the positional deviation of the optical axis due to the bonding error of the polarizing beam splitter 8 having a width of 1/2 of the lens optical axis pitch of the second lens array 7 is reduced, and the incident light from the second array lens 7 is converted into the polarizing beam splitter. 8 reduces the amount of vignetting. Thereby, the light transmission efficiency is improved, and the brightness performance can be improved.
[0037]
FIG. 4 is a diagram showing the appearance of the third embodiment of the present invention. In the present invention, the first array lens 6 or the second array lens 7 is provided with a first positioning portion 27 as a reference for determining the position of each lens, and the polarization beam splitter 8 is provided with a second positioning portion 28 as a positioning reference. ing. The first positioning portion 27 and the second positioning portion 28 are formed by engraving (shown in FIG. 4), a concave portion, a convex portion, an end face, a notch portion, a stepped portion, or a marking. Is aligned with a positioning portion (not shown) provided on a structural member that supports and fixes the first array lens 6 or the second array lens 7, thereby positioning the first array lens 6 or the second array lens 7 absolutely. Do. Similarly, the second positioning portion 28 of the polarizing beam splitter 8 is aligned with a positioning portion (not shown) provided on a structural member that supports and fixes the polarizing beam splitter 8, thereby performing absolute positioning of the polarizing beam splitter 8. .
[0038]
According to the present invention, when the first array lens 6, the second array lens 7, and the polarization beam splitter 8 are assembled into the support structure member of the optical component, the respective reference positions can be easily aligned, and the first array lens 6 The optical axis of each of the second array lens 7 and the optical axis of the second array lens 7 coincide with each other at the design position, and the arrangement of the polarizing beam splitter 8 is also at a position where the light use efficiency is maximized in accordance with the horizontal arrangement pitch of the lens optical axis. Can be matched. As a result, the optical performance is improved, the assembly work of these optical components is simplified, and the work efficiency is improved.
[0039]
Furthermore, as shown in FIG. 4, the first positioning portion 27 of the second array lens 7 and the second positioning portion 28 of the polarization beam splitter 8 are provided at positions that match each other, and the respective positioning portions are matched when assembled. Thus, the arrangement of the polarization beam splitters 8 is arranged at an optimum position with respect to each lens optical axis of the second array lens 7. As a result, it is possible to match the position where the light use efficiency is maximized, and the optical performance can be improved.
[0040]
FIG. 5 is a diagram showing the appearance of a fourth embodiment of the present invention. In the present invention, the first array lens 6 or the second array lens 7 is provided with a first positioning portion 27 as a reference for determining the position of each lens, and the polarization beam splitter 8 is provided with a second positioning portion 28 as a positioning reference. ing. The first positioning portion 27 and the second positioning portion 28 are formed of a concave portion and a convex portion as shown in FIG. 5A, and the first positioning portion 27 and the second positioning portion 28 are combined to form a convex portion. Are positioned so that the array of polarization beam splitters 8 is arranged at an optimum position with respect to the optical axis of each of the first array lens 6 or the second array lens 7 so that the concave portions coincide with each other. The splitter 8 is attached to the first array lens 6 or the second array lens 7. As a result, it is possible to adjust to the position where the light utilization efficiency is maximized, and furthermore, by the bonding, the reflected light of the light at the boundary surface of the optical component can be reduced and the optical performance can be improved.
Further, the first positioning portion 27 and the second positioning portion 28 are not limited to the concave portion and the convex portion, but may be the end surfaces as shown in (b), or the convex portion as shown in (c). (D) As shown in the figure, the entire one is fitted into one positioning frame, or (e) as shown in the figure, they are positioned with respect to each other via a third member such as the positioning jig 31. May be pasted together. Furthermore, each dimension is designed in consideration of the accumulated component accuracy error so that the array of the polarization beam splitters 8 is arranged at a more optimal position with respect to each lens optical axis of the array lens, and the accuracy is further improved. A method of performing positioning is also possible.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, in the projection display apparatus of the present invention, the thickness of the polarization beam splitter, which is the polarization combining means, is made thinner than the thickness of the second array lens (that is, the second array lens is 2.5). In the case of about ± 0.5 mm, the polarization beam splitter should be 2 mm or less), so that the optical path length can be shortened and the total reflection mirror can be placed close to each other, and the set can be miniaturized.
[0042]
In addition, the polarizing beam splitter can be aligned with the first array lens or the second array lens at a position where the light use efficiency is maximized. Further, by attaching these optical components, the light at the boundary surface of the optical components can be obtained. The reflected light can be reduced and the optical performance can be improved. A symmetric flat plate-shaped polarizing beam splitter like the conventional one is made by the manufacturer, and then the two polarizing beam splitters are processed in one step, without the two-step processing step of bonding to the second array lens. Since it is bonded to the second array lens in the process, the processing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Image | video display element 3 Projection lens 5 Reflector 6 1st array lens 7 2nd array lens 8 Polarizing beam splitter 9 (lambda) / 2 phase difference plate 10 Condenser lens 11 Incident polarizing plate 12 Outgoing polarizing plate 27 1st positioning part 28 1st Two positioning parts

Claims

少なくとも１つの反射面鏡を有する光源ユニットと、
複数の集光レンズにより構成され、前記光源から出射した光を集光して複数の２次光源像を形成する第一のアレイレンズと、
複数の集光レンズにより構成され、該複数の２次光源像が形成される近傍に配置される第二のアレイレンズと、
前記光源ユニットからの出射光を被照射面上に照射させる作用を有する照明手段と、光を変調する映像表示素子と、
前記第二のアレイレンズのレンズ列ごとに対応して設けられ、光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離するための偏光ビームスプリッターと該偏光ビームスプリッターの出射光であるＰ偏光光とＳ偏光光のいずれかの偏光方向を回転するためのλ／２位相差板と該Ｐ偏光光とＳ偏光光のいずれかの偏光光を反射させるための反射部とから成る偏光合成手段と、
該映像表示素子から出射した光を投射する投射手段とを有し、
前記偏光合成手段は、前記第二のアレイレンズの中央部に隙間を設けて左右あるいは上下半分に等分した際の等分した第二のアレイレンズ各々に対応する第一及び第二の偏光合成ユニットから構成され、且つ、前記第二の偏光合成ユニットは、光軸を中心にして前記第一の偏光合成ユニットを１８０°反転させた偏光合成ユニットであり、
前記第二のアレイレンズと前記偏光合成手段との位置決めを行なうために、前記第二のアレイレンズに第一位置決め部を、前記第一及び第二の偏光合成ユニットに第二の位置決め部を設けたことを特徴とする映像表示装置。A light source unit having at least one reflecting mirror;
A first array lens comprising a plurality of condensing lenses, condensing the light emitted from the light source to form a plurality of secondary light source images;
A second array lens composed of a plurality of condensing lenses and disposed in the vicinity of the plurality of secondary light source images formed;
Illuminating means having an effect of irradiating the irradiated surface with light emitted from the light source unit, an image display element for modulating the light,
A polarization beam splitter that is provided corresponding to each lens array of the second array lens and separates light into P-polarized light and S-polarized light, and P-polarized light and S-polarized light that are emitted from the polarized beam splitter. Polarization combining means comprising a λ / 2 phase difference plate for rotating any polarization direction of light, and a reflection part for reflecting any one of the P-polarized light and S-polarized light;
Projection means for projecting light emitted from the image display element,
The polarization combining means provides a first and second polarization combining corresponding to each of the equally divided second array lenses when a gap is provided in the center of the second array lens and equally divided into left and right or upper and lower halves. consists unit, and said second polarization combining unit, Ri polarization combining unit der that around the optical axis by 180 ° inverting said first polarization combining unit,
In order to position the second array lens and the polarization combining means, a first positioning portion is provided on the second array lens, and a second positioning portion is provided on the first and second polarization combining units. A video display device characterized by that.

請求項１に記載の映像表示装置であって、
前記第二のアレイレンズの中央部に設けた前記隙間は、前記第二のアレイレンズの各々のレンズ光軸の縦配列方向あるいは横配列方向のいずれかのピッチの略１／２幅の隙間であることを特徴とする映像表示装置。The video display device according to claim 1,
The gap provided in a central portion of said second array lens is a gap of said second one of about 1/2 the width of the pitch in the vertical arrangement direction or the transverse direction of arrangement of each of the lens optical axis of the lens array A video display device characterized by being.

請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の映像表示装置であって、
前記第一及び第二の偏光合成ユニットは、前記第一のアレイレンズと前記第二のアレイレンズの少なくとも何れか一方の光軸方向の厚さと同等、もしくは薄いことを特徴とする映像表示装置。The video display device according to any one of claims 1 to 2,
The image display device, wherein the first and second polarization combining units are equal to or thinner than a thickness of at least one of the first array lens and the second array lens in the optical axis direction.