JPH04120530A - Light source device and projection type image display device utilizing the device - Google Patents

Light source device and projection type image display device utilizing the device

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JPH04120530A
JPH04120530A JP2241714A JP24171490A JPH04120530A JP H04120530 A JPH04120530 A JP H04120530A JP 2241714 A JP2241714 A JP 2241714A JP 24171490 A JP24171490 A JP 24171490A JP H04120530 A JPH04120530 A JP H04120530A
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JP
Japan
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light source
light
spherical mirror
mirror
picture element
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Application number
JP2241714A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nakanishi
浩 中西
Hiroshi Hamada
浩 浜田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光源からほぼ平行な光束を得るた夕の光源装
置と、透過型の表示パネル上に形成さtた画像をスクリ
ーン上に投影するための投影型I像表示装置とに関し、
特に、大画面の投影型テレビシステムや、情報システム
に用いられるものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention provides an evening light source device that obtains a substantially parallel luminous flux from a light source, and a device that projects an image formed on a transmissive display panel onto a screen. Regarding a projection type I image display device for
In particular, it is used in large-screen projection television systems and information systems.

(従来の技術) 従来より、投影型画像表示装置に用いられる健源装置に
於いては、光源からの光を平行光線とするために、パラ
ボラ反射鏡、楕円反射鏡、球面鏡等が用いられている。
(Prior Art) Conventionally, in the Kengen device used for projection type image display devices, parabolic reflectors, elliptical reflectors, spherical mirrors, etc. have been used to convert the light from the light source into parallel rays. There is.

パラボラ反射鏡を用いる場合には、光源はその焦点に置
かれる。楕円反射鏡を用いる場合には、光源はその第1
焦点に置かれ該楕円反射鏡からの反射光は第2焦点に収
束する収束した光は、該第2焦点の位置に焦点を有する
コンデンサレンズによって平行光線とされる。球面鏡を
用いる場合には、光源はその球心に置かれ球面鏡によっ
て反射した光は再び光源に収束するこのように収束した
光は、光源からの直接光と共に、該球心にその焦点を有
するコンデンサレンズによって、平行光線とされる。
When using a parabolic reflector, the light source is placed at its focal point. When using an elliptical reflector, the light source is
The reflected light from the elliptical reflector placed at the focal point converges at a second focal point.The converged light is made into parallel light by a condenser lens having a focal point at the second focal point. When using a spherical mirror, the light source is placed at its spherical center and the light reflected by the spherical mirror is converged back onto the light source.The thus converged light, together with the direct light from the light source, is placed in a condenser having its focus at the spherical center. The lens makes the light rays parallel.

平行光線は透過型表示パネルに入射し、該パネルの各絵
素によってその強度が調整され、画像や文字として表示
を行うことになる。表示パネルとしては、液晶表示パネ
ル、エレクトロクロミックデイスプレィ、PLZT(ジ
ルコン酸チタン酸鉛ランタン)等のセラミ・ツクを用い
たデイスプレィ等を挙げることができる。これらの中で
、液晶表示パネルは携帯用テレビ、ワードプロセッサの
デイスプレィ等に広く用いられており、完成度が高いの
で、投影型画像表示装置にも多用されている。
The parallel light rays are incident on a transmissive display panel, and their intensity is adjusted by each picture element of the panel to display images and characters. Examples of the display panel include a liquid crystal display panel, an electrochromic display, and a display using ceramics such as PLZT (lead lanthanum zirconate titanate). Among these, liquid crystal display panels are widely used in portable televisions, word processor displays, etc., and because of their high degree of perfection, they are also frequently used in projection type image display devices.

従って、以下では液晶表示パネルを透過型表示パネルと
して用いた場合について説明する。
Therefore, below, a case will be described in which a liquid crystal display panel is used as a transmissive display panel.

マトリクス型の液晶表示パネルでは、絵素と呼ばれる最
小の表示単位が規則的に配列されており、それらの絵素
を構成する絵素電極に独立した駆動電圧が印加される。
In a matrix-type liquid crystal display panel, the smallest display units called picture elements are regularly arranged, and independent drive voltages are applied to picture element electrodes that constitute these picture elements.

この電圧により、個々の絵素を構成する液晶層の透A率
が調整され、画面上に画像や文字が表示される。各絵素
電極に独立した駆動電圧を印加する方式として、単純マ
トリクス方式、M I M (Metal−Insul
ator−Metal)等の非線形2端子素子や薄膜ト
ランジスタ等の3端子スイツチング素子を各絵素電極毎
に設けたアクティツマトリクス方式等がある。
This voltage adjusts the transmittance of the liquid crystal layer constituting each picture element, and images and characters are displayed on the screen. As methods for applying independent driving voltages to each picture element electrode, there are simple matrix method, M I M (Metal-Insul
There is an active matrix method in which a nonlinear two-terminal element such as (Ator-Metal) or a three-terminal switching element such as a thin film transistor is provided for each pixel electrode.

アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルを用いて高
精細な表示を行うには、各絵素間のピッチを小さくしな
ければならない。絵素間のピッチが小さくなると、開口
率、即ち、表示画面全体の面積に対する表示に寄与する
絵素の面積の割合が低下する。開口率の低下は、絵素間
のピッチを小さくしても液晶表示パネルの構成要素の全
てを相似的に小さくすることができないということに起
因している。即ち、エツチング精度、フォトリングラフ
ィに於けるマスクの位置合わせ精度等の限界により、絵
素電極に接続される金属配線の幅、非線形素子、薄膜ト
ランジスタ等の大きさを、ある程度以下には小さ(する
ことができないからである。従って、絵素間のピッチを
小さくして高精細な画面を得ようとすると、画面の明る
さは低下してしまうことになる。
In order to perform high-definition display using an active matrix liquid crystal display panel, the pitch between each picture element must be reduced. As the pitch between picture elements becomes smaller, the aperture ratio, that is, the ratio of the area of the picture elements that contributes to display to the area of the entire display screen decreases. The reduction in the aperture ratio is due to the fact that even if the pitch between picture elements is reduced, all of the constituent elements of the liquid crystal display panel cannot be made similarly small. In other words, due to limitations such as etching accuracy and mask alignment accuracy in photolithography, it is necessary to reduce the width of metal wiring connected to picture element electrodes, the size of nonlinear elements, thin film transistors, etc. below a certain level. Therefore, if you try to obtain a high-definition screen by reducing the pitch between picture elements, the brightness of the screen will decrease.

(発明が解決しようとする課題) 画面の高精細化に伴う明るさの低下を防止するため、液
晶表示パネルの光源側、又は両側に、各絵素に対応した
マイクロレンズを有するマイクロレンズアレイが配され
る。このようなマイクロレンズを設けた構成は、例えば
特開昭60−262131号、及び特開昭61−117
88号に開示されている。マイクロレンズを用いた場合
に平行光線が収束する様子を第5図に示す。マイクロレ
ンズ15によって平行光線は液晶表示パネル1上に収束
する。しかし、平行光線に対して±θの角度をもって入
射する光は、平行光線が収束する位置とは異なる位置に
収束し、2xrxtanθの直径を有するスポットとな
る。マイクロレンズ15はこのようにスポット状に入射
する光の全てを絵素に収束させることができないことに
なる。従って、マイクロレンズに入射する光には、高度
に平行であることが要求される。
(Problem to be Solved by the Invention) In order to prevent a decrease in brightness due to higher definition screens, a microlens array having microlenses corresponding to each picture element is installed on the light source side or both sides of the liquid crystal display panel. will be arranged. A structure including such a microlens is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-262131 and Japanese Patent Application Laid-open No. 61-117.
No. 88. FIG. 5 shows how parallel light rays converge when a microlens is used. The parallel light beams are converged onto the liquid crystal display panel 1 by the microlens 15. However, the light incident at an angle of ±θ with respect to the parallel light beam converges at a different position from the position where the parallel light beam converges, resulting in a spot having a diameter of 2xrxtanθ. In this way, the microlens 15 cannot converge all of the light incident in the form of a spot onto the picture element. Therefore, the light incident on the microlens is required to be highly parallel.

ところが、パラボラ反射鏡や楕円反射鏡を用いて得られ
る平行光線の平行の程度には限界がある。
However, there is a limit to the degree of parallelism of parallel light rays that can be obtained using a parabolic reflector or an elliptical reflector.

第6図(a)及び(b)に、それぞれ楕円反射鏡及びパ
ラボラ反射鏡を用いた場合に光源からの光が進行する様
子を示す。第6図(a)に示すように楕円反射鏡13を
用いた場合には、楕円反射鏡13の第1焦点に位置する
光源2から出射された光は、光#2が完全な点光源であ
れば全て楕円反射鏡の第2焦点に収束する。しかし、実
際の光源2の発光部分はある程度の長さを持っているた
め、また、反射鏡13の精度により、光源2から出射さ
れた光は第2焦点に完全には収束しない。
FIGS. 6(a) and 6(b) show how light from a light source travels when an elliptical reflector and a parabolic reflector are used, respectively. When the elliptical reflector 13 is used as shown in FIG. 6(a), the light #2 emitted from the light source 2 located at the first focus of the ellipse reflector 13 is a complete point light source. If so, they all converge to the second focal point of the elliptical reflector. However, since the actual light emitting portion of the light source 2 has a certain length, and due to the precision of the reflecting mirror 13, the light emitted from the light source 2 does not completely converge on the second focal point.

また、第6図(b)に示すように、パラボラ反射鏡23
を用いた場合にも、光源2の発光部分の長さが長くなる
ほど、平行光線からのずれの角度αは大きくなる。この
ように、楕円反射鏡13又はパラボラ反射鏡23によっ
て得られる平行光線を用いると、前述の第5図に示すよ
うに、マイクロレンズの効県を十分に発揮させることが
困難となる。また、光源の発光部分の長さ方向を光軸と
一致させるように配すると、光源の74極の陰により、
その進行方向に垂直な断面に於ける光の分布がリング状
となった平行光線となる。このような光を用いてスクリ
ーン上に画像を投影すると、照度むらが生じて均一な画
像を得ることができない。
In addition, as shown in FIG. 6(b), the parabolic reflector 23
Even when using the light source 2, the longer the length of the light emitting portion of the light source 2, the larger the angle α of the deviation from the parallel light beam. In this way, when parallel light beams obtained by the elliptical reflector 13 or the parabolic reflector 23 are used, it becomes difficult to fully utilize the effectiveness of the microlens, as shown in FIG. 5 described above. Also, if the length direction of the light emitting part of the light source is aligned with the optical axis, the shadows of the 74 poles of the light source will cause
The distribution of light in a cross section perpendicular to the traveling direction becomes a ring-shaped parallel ray. When an image is projected onto a screen using such light, uneven illuminance occurs, making it impossible to obtain a uniform image.

球面鏡の球心に光源を配し、コンデンサレンズの焦点を
該球心に一致させた光源装置では、前述の楕円反射鏡1
3又はパラボラ反射鏡23を用いた光源装置より良好な
平行光線が得られる。この光源装置では球面鏡へ向かう
光は球面鏡で反射した後、再び光源に収束する。その後
、光源を通過してコンデンサレンズによって平行光線と
される。
In a light source device in which a light source is arranged at the spherical center of a spherical mirror and the focus of a condenser lens is made to coincide with the spherical center, the above-mentioned elliptical reflecting mirror 1 is used.
3 or a light source device using a parabolic reflecting mirror 23, better parallel light rays can be obtained. In this light source device, light directed toward a spherical mirror is reflected by the spherical mirror and then converged on the light source again. The light then passes through the light source and is converted into parallel light by a condenser lens.

ところが、球面鏡を用いたこのような光源装置では、光
源から光軸に対して直角な方向に出射された光は殆ど利
用されず、光の利用率が低下するいう問題点がある。
However, such a light source device using a spherical mirror has a problem in that almost no light emitted from the light source in a direction perpendicular to the optical axis is used, resulting in a decrease in light utilization.

本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、光源からの光の利用率が高く、平行度の高
い光束が得られる光源装置を提供することである。本発
明の他の目的は、上記光源装置を用いた明るい画面を有
する投影型画像表示装置を提供することである。
The present invention is intended to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a light source device that has a high utilization rate of light from a light source and can obtain a highly parallel luminous flux. Another object of the present invention is to provide a projection type image display device using the above light source device and having a bright screen.

(課題を解決するための手段) 本発明の光源装置は、光源と、該光源からの光を反射さ
せて該光源に向かって収束させる主球面鏡と、該光源か
らの光及び該主球面鏡からの反射光を平行光線とするコ
ンデンサレンズとが光軸上に配された光源装置であって
、該光源を挟んで該光軸の垂直方向に対向する第1及び
第2の剛球面鏡と、該主球面鏡及び該第1の剛球面鏡の
間に配された第1の平面鏡と、該主球面鏡及び該第2の
剛球面鏡の間に配された第2の平面鏡と、を有し、該光
源から該第1及び該第2の剛球面鏡の方向に出射された
光が、それぞれ該光軸上の該主球面鏡と該光源との間の
所定の収束点に向けて反射され、該収束点に向かうそれ
ぞれの光が該第1及び該第2の平面鏡によって、該光源
から該第1及び該第2の剛球面鏡の方向へ所定の距離だ
け離れたそれぞれの集光点に収束した後に、該コンデン
サレンズに入射しており、そのことによって上記目的が
達成される。
(Means for Solving the Problems) A light source device of the present invention includes a light source, a main spherical mirror that reflects the light from the light source and converges it toward the light source, and a main spherical mirror that reflects the light from the light source and the main spherical mirror. A light source device including a condenser lens that converts reflected light into parallel light beams arranged on an optical axis, first and second rigid spherical mirrors facing each other in a direction perpendicular to the optical axis with the light source in between, and the main lens. a first plane mirror disposed between the spherical mirror and the first rigid spherical mirror; and a second plane mirror disposed between the main spherical mirror and the second rigid spherical mirror; The light emitted in the direction of the first and second rigid spherical mirrors is reflected toward a predetermined convergence point between the main spherical mirror and the light source on the optical axis, and each light beam is directed toward the convergence point. After the light is converged by the first and second plane mirrors to respective condensing points separated by a predetermined distance from the light source in the direction of the first and second rigid spherical mirrors, the light is directed to the condenser lens. The above objective is achieved.

本発明の投影型画像表示装置は、上記光源装置と、多数
の絵素が形成される透過型表示バネノと、投影レンズ系
とがこの順で前記光軸上に配されており、そのことによ
って上記目的が達成される。
In the projection type image display device of the present invention, the light source device, the transmission type display panel in which a large number of picture elements are formed, and the projection lens system are arranged in this order on the optical axis. The above objectives are achieved.

また、前記透過型表示パネルの前記光源ζ置側に、前記
絵素のそれぞれに対応するマイクロレンズを有するマイ
クロレンズアレイを備え、前記光源からの光及び前記主
球面鏡からの反射光が該マイクロレンズによって該絵素
に収束し、前記第1の剛球面鏡及び前記第1の平面鏡か
らの反射光が該マイクロレンズによって該絵素に隣接す
る絵素に収束し、前記第2の剛球面鏡及び前記第2の平
面鏡からの反射光が該マイクロレンズによって該絵素に
隣接する他の絵素に収束する構成とすることができる。
Further, a microlens array having microlenses corresponding to each of the picture elements is provided on the side where the light source ζ of the transmissive display panel is located, and the light from the light source and the reflected light from the main spherical mirror are transmitted through the microlenses. The reflected light from the first rigid spherical mirror and the first plane mirror is converged by the microlens onto the picture element adjacent to the picture element, and the second rigid spherical mirror and the first plane mirror converge on the picture element. The configuration may be such that the reflected light from the second plane mirror is converged onto another picture element adjacent to the picture element by the microlens.

(作用) 本発明の光源装置では、光軸の直角方向に位置する第1
及び策2の剛球面鏡に向けて光源から出射された光は、
光源と主球面鏡との間の光軸上の、光源から所定の距離
を隔てた収束点に収束するように、第1及び箪2の副鏡
面鏡によって反射される。第1及び第2の平面鏡は、こ
のように反射した光を、光源からil及び第2の副球面
鏡の方向へ所定の距離だけ離れた集光点に収束させた後
、コンデンサレンズに入射させる。
(Function) In the light source device of the present invention, the first
And the light emitted from the light source toward the rigid spherical mirror of plan 2 is
The light is reflected by the secondary mirrors of the first and cabinet 2 so as to converge to a convergence point located a predetermined distance from the light source on the optical axis between the light source and the main spherical mirror. The first and second plane mirrors converge the thus reflected light to a condensing point that is a predetermined distance away from the light source in the direction of il and the second sub-spherical mirror, and then makes it enter the condenser lens.

本発明の投影型画像表示装置では、上記の光源SMMか
らの光が、マイクロレンズによって絵素上に収束される
。この場合に於いて、1つのマイクロレンズには、光源
からの光及び主球面鏡からの反射光、第1の副球面鏡及
び箪1の平面鏡からの反射光、並びに第2の副球面鏡及
び第2の平面鏡からの反射光が入射する。光源からの光
及び主球面鏡からの反射光は、このマイクロレンズによ
って、このマイクロレンズに対応する絵素に収束する。
In the projection type image display device of the present invention, light from the light source SMM described above is focused onto a picture element by a microlens. In this case, one microlens contains light from the light source, reflected light from the main spherical mirror, reflected light from the first sub-spherical mirror and the plane mirror of the cabinet 1, and the second sub-spherical mirror and second mirror. The reflected light from the plane mirror is incident. The light from the light source and the reflected light from the main spherical mirror are converged by this microlens onto the picture element corresponding to this microlens.

第1の副球面鏡及び第1の平面鏡からの反射光は、この
マイクロレンズによって、このマイクロレンズに対応す
る絵素に隣接する絵素に収束する。第2の副球面鏡及び
第2の平面鏡からの反射光は、このマイクロレンズによ
って、このマイクロレンズに対応する絵素に隣接し、第
1の副球面鏡及び簗1の平面鏡からの反射光が収束する
絵素とは異なる他の絵素に収束する。このように、本発
明の投影型画像表示装置では、第1及び篤2の副球面鏡
からの光が表示に寄与し得るので、明るい表示画面が得
られる。
The reflected light from the first sub-spherical mirror and the first plane mirror is converged by this microlens onto a picture element adjacent to the picture element corresponding to this microlens. The reflected light from the second secondary spherical mirror and the second plane mirror is brought adjacent to the picture element corresponding to this microlens by this microlens, and the reflected light from the first secondary spherical mirror and the plane mirror of the canopy 1 is converged. It converges on other picture elements different from the picture element. In this way, in the projection type image display device of the present invention, the light from the first and second secondary spherical mirrors can contribute to display, so a bright display screen can be obtained.

(実施例) 本発明の実施例について以下に説明する。第1図に本発
明の投影型画像表示装置の一実施例の模式図を示す。本
実施例の投影型画像表示装置は、光源装置11と、多数
の絵素24が形成される透過型表示パネル1と、投影レ
ンズ系17とを有し、これらはこの順で光軸a上に配さ
れている。投影レンズ系17はフィールドレンズ6及び
投影レンズ7からなる。また、本実施例の投影型画像表
示装置は、第1図に示すように、透過型表示ノ(ネル1
の光源装置[11側に、絵素24のそれぞれに対応する
マイクロレンズ15を有するマイクロレンズアレイ5を
有している。
(Example) Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of a projection type image display device of the present invention. The projection type image display device of this embodiment includes a light source device 11, a transmission type display panel 1 on which a large number of picture elements 24 are formed, and a projection lens system 17, which are arranged in this order on the optical axis a. It is arranged in The projection lens system 17 consists of a field lens 6 and a projection lens 7. In addition, the projection type image display device of this embodiment has a transmission type display (channel 1) as shown in FIG.
The light source device [11 side] has a microlens array 5 having microlenses 15 corresponding to each of the picture elements 24.

光源装置11は、光源2と、光源2からの光を反射させ
て光源2に向かって収束させる主球面鏡3と、光源2か
らの光及び主球面鏡3からの反射光を平行光線とするコ
ンデンサレンズ4とを有し、これらは光軸a上に配され
ている。更に、光源装置11は、光源2を挟んで光軸a
の垂直方向に対向する第1の副球面鏡30及び第2の副
球面鏡31と、主球面鏡3及び第1の副球面鏡30の間
に配された第1の平面鏡32と、主球面鏡3及び第2の
副球面鏡31の間に配された第2の平面鏡33とを有し
ている。本実施例の投影型画像表示装置による画像は、
スクリーン8上に投影される。
The light source device 11 includes a light source 2, a main spherical mirror 3 that reflects the light from the light source 2 and converges it toward the light source 2, and a condenser lens that converts the light from the light source 2 and the reflected light from the main spherical mirror 3 into parallel rays. 4, which are arranged on the optical axis a. Furthermore, the light source device 11 has an optical axis a with the light source 2 in between.
a first sub-spherical mirror 30 and a second sub-spherical mirror 31 facing each other in the vertical direction; a first plane mirror 32 disposed between the main spherical mirror 3 and the first sub-spherical mirror 30; and a second plane mirror 33 disposed between the secondary spherical mirrors 31 . The image produced by the projection type image display device of this example is as follows:
It is projected onto the screen 8.

本実施例では光#2として、アーク長5−のメタルハラ
イドランプを用いた。ここでアーク長とは、アーク放電
を行う電極間の距離をいう。光源2としてはメタルハラ
イドランプ以外に、)\ロゲンランブ、キセノンランプ
等を用いることができる。
In this example, a metal halide lamp with an arc length of 5- was used as light #2. Here, the arc length refers to the distance between electrodes that perform arc discharge. As the light source 2, in addition to a metal halide lamp, a)\logen lamp, xenon lamp, etc. can be used.

生球面鏡3、並びに第1及び第2の副球面鏡30131
は、半径50■、外径80maの球面鏡である。コンデ
ンサレンズ4の直径は80g、焦点距離は60閣である
◇ また、本実施例では透過型表示パネル1として、アクテ
ィブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルを用いた。絵
素の縦力回のピッチは190μm1横方向のピッチは1
61μmである。絵素の開口部は、縦88μmx横10
4μm、透過型表示パネルlの開口率は30%である。
Raw spherical mirror 3 and first and second secondary spherical mirrors 30131
is a spherical mirror with a radius of 50 mm and an outer diameter of 80 mm. The diameter of the condenser lens 4 is 80 g, and the focal length is 60 mm. In this embodiment, an active matrix drive type liquid crystal display panel is used as the transmissive display panel 1. The vertical pitch of the picture element is 190 μm, and the horizontal pitch is 1.
It is 61 μm. The opening of the picture element is 88μm long x 10mm wide.
4 μm, and the aperture ratio of the transmissive display panel l is 30%.

マイクロレンズアレイ5は、a ilh ’J4 表示
ノイ不ル1の各絵素に対応した多数のマイクロレンズ1
5を有している。各マイクロレンズ15の焦点距離は7
20μmである。マイクロレンズアレイ5は、イオン交
換法によってガラスに屈折率分布をもたせることにより
形成した。
The microlens array 5 includes a large number of microlenses 1 corresponding to each picture element of the display noise 1.
5. The focal length of each microlens 15 is 7
It is 20 μm. The microlens array 5 was formed by imparting a refractive index distribution to glass using an ion exchange method.

フィールドレンズ6の焦点距離は200ma、直径は1
00mmである。投影レンズ7の焦点距離は200+w
+、直径40mである。
The focal length of the field lens 6 is 200ma, and the diameter is 1
00mm. The focal length of the projection lens 7 is 200+w
+, diameter is 40m.

光源装置11に於いて、主球面鏡3の球心は光源2に一
致しているので、光源2から出射して主球面鏡3で反射
した光は、再び光源2に収束してコンデンサレンズ4に
光源2からの直接光と共に入射する。
In the light source device 11, the spherical center of the main spherical mirror 3 coincides with the light source 2, so the light emitted from the light source 2 and reflected by the main spherical mirror 3 converges on the light source 2 again and is sent to the condenser lens 4 as a light source. It is incident along with the direct light from 2.

本実施例では、第1及び第2の副球面鏡30、31に向
けて出射した光も、コンデンサレンズ4に入射する。第
1の剛球面鏡30に向かって出射した光がコンデンサレ
ンズ4に入射するまでの経路を第2図に示す。尚、第2
の剛球面鏡31に向かって出射した光は、第2図の経路
と光軸aに関して対称な経路でコンデンサレンズ4に入
射する。
In this embodiment, the light emitted toward the first and second sub-spherical mirrors 30 and 31 also enters the condenser lens 4. FIG. 2 shows the path of light emitted toward the first rigid spherical mirror 30 until it enters the condenser lens 4. Furthermore, the second
The light emitted toward the rigid spherical mirror 31 enters the condenser lens 4 along a path symmetrical to the path shown in FIG. 2 with respect to the optical axis a.

光源2から第1の剛球面鏡30の方向に出射された光は
、第1の副鏡面鏡によって光源2と主球面鏡3との間の
光軸a上の、光源から所定の距離を隔てた収束点すに収
束するように反射される。第1の平面鏡は、収束点すと
第1の剛球面鏡30との間に位置するので、収束点すに
収束ように反射された光は第1の平面鏡で反射して、光
源2から第1の剛球面鏡30の方向へ所定の距MLだけ
離れた集光点Cに収束する。その後、この光は発散しな
がらコンデンサレンズ4に入射し、はぼ平行な光束とな
る。
The light emitted from the light source 2 in the direction of the first rigid spherical mirror 30 is converged by the first sub-mirror at a predetermined distance from the light source on the optical axis a between the light source 2 and the main spherical mirror 3. It is reflected so that it converges on a point. Since the first plane mirror is located between the convergence point and the first rigid spherical mirror 30, the light reflected so as to converge at the convergence point is reflected by the first plane mirror, and from the light source 2 to the first The light converges at a focal point C that is a predetermined distance ML away from the rigid spherical mirror 30 . Thereafter, this light enters the condenser lens 4 while diverging, and becomes a substantially parallel light beam.

光rX2と集光点Cとの距MLは、絵素間のピッチに、
マイクロレンズ15の焦点距離とコンデンサレンズ4の
焦点距離との比を掛は合わせた値、即ち、 L=190μmX  (60m/720μm)=15.
 8m に設定されている。
The distance ML between the light rX2 and the condensing point C is the pitch between the picture elements,
A value obtained by multiplying the ratio of the focal length of the microlens 15 and the focal length of the condenser lens 4, that is, L=190 μmX (60 m/720 μm)=15.
It is set at 8m.

Lの値を上述の15.8mmに設定して光源装置11を
構成した。球面鏡3を用いず、コンデンサレンズ4のみ
を用いて集光した場合の光の利用率を1とすると、従来
のように主球面鏡3を設け、その球心に光源2を配した
場合には、光の利用率は1.5〜1.6であった。これ
に対し、本実施例の光源装置では、光の利用率は2.5
以上に向上した。このように光の利用率が同上するのは
、光源2から第1及び第2の剛球面鏡30.31の方向
に出射された光も利用されるからである。
The light source device 11 was constructed by setting the value of L to the above-mentioned 15.8 mm. Assuming that the light utilization rate when condensing light using only the condenser lens 4 without using the spherical mirror 3 is 1, when the main spherical mirror 3 is provided as in the conventional case and the light source 2 is placed at the center of the sphere, The light utilization rate was 1.5-1.6. On the other hand, in the light source device of this example, the light utilization rate is 2.5.
It has improved even more. The reason why the light utilization rate is the same as above is that the light emitted from the light source 2 in the direction of the first and second rigid spherical mirrors 30 and 31 is also used.

本実施例の投影型画像表示装置では、第3図に示すよう
に、主球面鏡3からの反射光及び光源2からの直接光か
らなる光束40aと、第1の剛球面鏡30で反射されて
集光点Cを通過してきた光束40t)と、東2の剛球面
鏡30で反射されて集光点C′点を通過してきた光束4
0cとが、一つのマイクロレンズ15aに入射する。マ
イクロレンズ15aは透過型表示パネル1の−っの絵素
24aに対応して設けられている。光束40aはマイク
ロレンズ15aによって収束された後、絵素24aに入
射する。マイクロレンズ15aに入射した光束40bは
、絵素24aに隣接する絵素24bに収束する。また、
マイクロレンズ15aに入射した光束40cは、絵素2
4aに隣接し、絵素24bとは異なる絵素24cに収束
する。このようにマイクロレンズ15を透過した光を異
なる絵素に入射させることにより、光源2からの光を有
効に利用することができる。従って、本実施例の投影型
画像表示装置は、明るい表示画面を有する。
In the projection type image display device of this embodiment, as shown in FIG. A luminous flux 40t) that has passed through the light point C, and a luminous flux 4 that has been reflected by the rigid spherical mirror 30 on the east 2 and passed through the condensing point C'.
0c enters one microlens 15a. The microlens 15a is provided corresponding to the picture element 24a of the transmissive display panel 1. The light beam 40a is converged by the microlens 15a and then enters the picture element 24a. The light beam 40b incident on the microlens 15a converges on the picture element 24b adjacent to the picture element 24a. Also,
The light beam 40c incident on the microlens 15a is transmitted to the picture element 2.
4a and converges on a picture element 24c which is different from the picture element 24b. By causing the light transmitted through the microlens 15 to enter different picture elements in this manner, the light from the light source 2 can be used effectively. Therefore, the projection type image display device of this embodiment has a bright display screen.

尚、マイクロレンズ15としてレンチキュラーレンズを
用いた場合には、レンチキュラーレンズの長辺方向と、
光源2の発光部分の縦長の方向とを一致させるのが好ま
しい。
In addition, when a lenticular lens is used as the microlens 15, the long side direction of the lenticular lens,
It is preferable to match the longitudinal direction of the light emitting portion of the light source 2.

第4図に示すように、絵素24の列が互いに2分のlピ
ッチづつずれたデルタ配列を有する透過型表示パネルを
用いる場合には、例えば、主球面鏡3及び光#2からの
光束40aが絵素Aに収束するように、第1の剛球面鏡
30からの光束40bが絵素B、 C及びDの何れかに
収束するように、第2の剛球面鏡31からの光束40c
が絵素E、F及びGの何れかに収束するように、第1及
び第2の剛球面鏡30.31、並びに第1及び第2の平
面鏡32.33の位置を設定する。このように設定すれ
ば、上述と同様に、光源2からの光を有効に利用して明
るい表示画面を得ることができる。
As shown in FIG. 4, when using a transmissive display panel having a delta arrangement in which the rows of picture elements 24 are shifted from each other by a pitch of 1/2, for example, a light beam 40a from the main spherical mirror 3 and light #2 is used. The luminous flux 40c from the second rigid spherical mirror 31 converges on picture element A, and the luminous flux 40b from the first rigid spherical mirror 30 converges on any of picture elements B, C, and D.
The positions of the first and second rigid spherical mirrors 30.31 and the first and second plane mirrors 32.33 are set so that the curves converge on any of the picture elements E, F, and G. With this setting, as described above, it is possible to effectively utilize the light from the light source 2 to obtain a bright display screen.

(発明の効果) 本発明の光源装置は、従来の光源装置に用いられている
主球面鏡に加えて、2つの剛球面鏡が設けられているの
で、従来の光源装置では利用されていなかった光源から
の光が有効に利用されている。従って、本発明の光源装
置は高い光の利用率を有している。
(Effects of the Invention) The light source device of the present invention is provided with two hard spherical mirrors in addition to the main spherical mirror used in the conventional light source device, so that light sources that are not used in the conventional light source device can be used. light is used effectively. Therefore, the light source device of the present invention has a high light utilization rate.

また、上記光源装置を用いた本発明の投影型画像表示装
置では、光源及び生球デ鏡からの光と2つの剛球面鏡か
らの光とを1つのマイクロレンズによってそれぞれ異な
る絵素に収束させている。
Furthermore, in the projection type image display device of the present invention using the above light source device, the light from the light source and the living spherical mirror and the light from the two hard spherical mirrors are converged onto different picture elements by one microlens. There is.

従って、本発明によれば明るい画面を有する投影型画像
表示装置を得ることができる。また、高精細な画像の要
求に対しても、本発明を適用することにより、画面の明
るさを低下させることなく対応することが可能となる。
Therefore, according to the present invention, a projection type image display device having a bright screen can be obtained. Further, by applying the present invention, it is possible to meet the demand for high-definition images without reducing the brightness of the screen.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の投影型画像表示装置の一実施例の模式
図、第2図は第1図の表示装置の第1の副球面鏡に向か
って出射した光がコンデンサレンズに入射するまでの経
路を示す図である。第3図は光源装置からの光がマイク
ロレンズ及び透過型表示パネルに入射する様子を示す図
、第4図は本発明を構成する他の透過型表示パネルを示
す図、第5図はマイクロレンズによって光が収束する様
子を示す図、第6図(a)及び(b)はそれぞれ楕円反
射鏡及びパラボラ反射鏡を用いた場合の光の収束法帖を
示す図である。 1・・・透過型表示パネル、2・・・光源、3・・・主
球面鏡、4・・・コンデンサレンズ、5・・・マイクロ
レンズアレイ、6・・・フィールドレンズ、7・・・投
影レンズ、8・・・スクリーン、11・・・光源装置、
15・・・マイクロレンズ、17・・・投影レンズ系、
24. 24 a。 24b  24c・・・絵素、30・・・第1の副球面
鏡、31・・・第2の副球面鏡、32・・・第1の平面
鏡、33・・・第2の平面鏡。 以上
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the projection type image display device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing how the light emitted toward the first sub-spherical mirror of the display device of FIG. 1 enters the condenser lens. It is a diagram showing a route. Fig. 3 is a diagram showing how light from a light source device enters a microlens and a transmissive display panel, Fig. 4 is a diagram showing another transmissive display panel constituting the present invention, and Fig. 5 is a diagram showing a microlens. FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams showing how light converges when an elliptical reflector and a parabolic reflector are used, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Transmissive display panel, 2... Light source, 3... Main spherical mirror, 4... Condenser lens, 5... Microlens array, 6... Field lens, 7... Projection lens , 8... Screen, 11... Light source device,
15... Micro lens, 17... Projection lens system,
24. 24 a. 24b 24c... picture element, 30... first secondary spherical mirror, 31... second secondary spherical mirror, 32... first plane mirror, 33... second plane mirror. that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光源と、該光源からの光を反射させて該光源に向か
って収束させる主球面鏡と、該光源からの光及び該主球
面鏡からの反射光を平行光線とするコンデンサレンズと
が光軸上に配された光源装置であって、 該光源を挟んで該光軸の垂直方向に対向する第1及び第
2の副球面鏡と、該主球面鏡及び該第1の副球面鏡の間
に配された第1の平面鏡と、該主球面鏡及び該第2の副
球面鏡の間に配された第2の平面鏡と、を有し、 該光源から該第1及び該第2の副球面鏡の方向に出射さ
れた光が、それぞれ該光軸上の該主球面鏡と該光源との
間の所定の収束点に向けて反射され、該収束点に向かう
それぞれの光が該第1及び該第2の平面鏡によって、該
光源から該第1及び該第2の副球面鏡の方向へ所定の距
離だけ離れたそれぞれの集光点に収束した後に、該コン
デンサレンズに入射する光源装置。 2、請求項1に記載の光源装置と、多数の絵素が形成さ
れる透過型表示パネルと、投影レンズ系とがこの順で前
記光軸上に配されている投影型画像表示装置。 3、前記透過型表示パネルの前記光源装置側に、前記絵
素のそれぞれに対応するマイクロレンズを有するマイク
ロレンズアレイを備え、 前記光源からの光及び前記主球面鏡からの反射光が該マ
イクロレンズによって該絵素に収束し、前記第1の副球
面鏡及び前記第1の平面鏡からの反射光が該マイクロレ
ンズによって該絵素に隣接する絵素に収束し、前記第2
の副球面鏡及び前記第2の平面鏡からの反射光が該マイ
クロレンズによつて該絵素に隣接する他の絵素に収束す
る請求項2に記載の投影型画像表示装置。
[Claims] 1. A light source, a main spherical mirror that reflects the light from the light source and converges it toward the light source, and a condenser that converts the light from the light source and the reflected light from the main spherical mirror into parallel rays. A light source device in which a lens is arranged on an optical axis, first and second sub-spherical mirrors facing each other in a direction perpendicular to the optical axis with the light source in between, the main spherical mirror and the first sub-spherical mirror. a first plane mirror arranged between the main spherical mirror and the second sub spherical mirror, and a second plane mirror arranged between the main spherical mirror and the second sub spherical mirror, The light emitted in the direction of the spherical mirror is reflected toward a predetermined convergence point between the main spherical mirror and the light source on the optical axis, and each light heading toward the convergence point A light source device that enters the condenser lens after converging light from the light source to respective condensing points separated by a predetermined distance in the direction of the first and second sub-spherical mirrors by a second plane mirror. 2. A projection type image display device, wherein the light source device according to claim 1, a transmission type display panel on which a large number of picture elements are formed, and a projection lens system are arranged in this order on the optical axis. 3. A microlens array having microlenses corresponding to each of the picture elements is provided on the light source device side of the transmissive display panel, and the light from the light source and the reflected light from the main spherical mirror are reflected by the microlenses. The reflected light from the first sub-spherical mirror and the first plane mirror is converged on the picture element adjacent to the picture element by the microlens, and the second
3. The projection type image display device according to claim 2, wherein reflected light from the secondary spherical mirror and the second plane mirror is converged by the microlens onto another picture element adjacent to the picture element.
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