JPH07294920A - Projection type color display device and illumination device using it - Google Patents
Projection type color display device and illumination device using itInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子を用いた
投射型カラー表示装置およびそれを用いた照明装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type color display device using a liquid crystal display element and an illuminating device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】単一光源から出射された白色光をダイク
ロイックミラーによりR(赤)・G(緑)・B(青)の
三色に色分離した後、各色ごとに設けられた三個の液晶
表示素子に入射し、出射光をダイクロイックミラーによ
り色合成した後、単一の投射光学系を用いてスクリーン
上に投射する投射型液晶表示装置は知られている。2. Description of the Related Art White light emitted from a single light source is separated into three colors of R (red), G (green) and B (blue) by a dichroic mirror, and then three lights are provided for each color. 2. Description of the Related Art A projection type liquid crystal display device is known in which incident light is incident on a liquid crystal display element, emitted light is color-synthesized by a dichroic mirror, and then projected onto a screen using a single projection optical system.
【0003】その基本的な構成を備えた比較例を図16
に示す。この比較例の色分離合成光学系などは、例えば
「プロシーディング オブ ジャパンディスプレー 9
2、113頁」に記載されている。A comparative example having the basic structure is shown in FIG.
Shown in. The color separation / combination optical system of this comparative example is, for example, “Proceeding of Japan Display 9
2, page 113 ".
【0004】また、光源光学系に楕円鏡とその第1焦点
位置近傍に光源を備え、絞りを用いて光源光の指向性を
改善し、そして集光レンズでほぼ平行光を得て、透過散
乱型の液晶表示素子に入射せしめ、さらに収束用のレン
ズと投射レンズを配置した単板型の投射表示装置が特開
平4−113344に記載されている。Further, the light source optical system is provided with an elliptic mirror and a light source in the vicinity of the first focal point position, the directivity of the light source light is improved by using a diaphragm, and substantially parallel light is obtained by a condenser lens to transmit and scatter. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-113344 discloses a single-plate type projection display device which is made incident on a liquid crystal display element of a mold and further has a converging lens and a projection lens.
【0005】また、さらに絞りの位置に長尺ロッド型の
プリズムを配置した投射型表示装置が特開平4−142
528に記載されている。これらの従来例では、光源光
学系から発せられた光源光は最初に集光レンズでほぼ平
行光化され、その後にダイクロイックミラーに入射され
ている。Further, a projection type display device in which a long rod type prism is arranged at the position of the diaphragm is disclosed in JP-A-4-142.
528. In these conventional examples, the light source light emitted from the light source optical system is first converted into substantially parallel light by a condenser lens and then incident on a dichroic mirror.
【0006】次に、図16に示す比較例について説明す
る。この比較例では楕円鏡12と光源11と絞り17と
集光レンズ(平行光化レンズ)731、さらに透過散乱
型の表示素子75R、75G、75Bと色分離合成光学
系を構成するダイクロイックミラー141、142、投
射レンズを有する投射光学系20などから構成される。Next, a comparative example shown in FIG. 16 will be described. In this comparative example, an elliptic mirror 12, a light source 11, a diaphragm 17, a condenser lens (collimating lens) 731, and transmission / scattering type display elements 75R, 75G and 75B, and a dichroic mirror 141 constituting a color separation / combination optical system, 142, a projection optical system 20 having a projection lens, and the like.
【0007】そして、楕円鏡12の第1焦点の位置に光
源11を配置し、この光源11からの光を第2焦点の位
置に集光し、第2焦点の位置に配置された絞り17の開
口部を通過した光は、集光レンズ731で集光され、ほ
ぼ平行光化されて色分離用のダイクロイックミラー14
1でB・G・Rに分光された後、各色に対応した透過散
乱型の表示素子75B、75G、75Rに入射せしめら
れ、透過光のうちの非散乱光を各表示素子ごとに設けら
れた(表示素子の後の光路位置に)集光レンズ732
B、732G、732Rにより投射光学系の投射レンズ
に集光するとともに色合成用のダイクロイックミラー1
42で色合成する。Then, the light source 11 is arranged at the position of the first focal point of the elliptical mirror 12, the light from this light source 11 is condensed at the position of the second focal point, and the diaphragm 17 is arranged at the position of the second focal point. The light that has passed through the opening is condensed by the condenser lens 731, is converted into substantially parallel light, and the dichroic mirror 14 for color separation is used.
After being split into B, G, and R in 1, the light was made incident on the transmission / scattering type display elements 75B, 75G, and 75R corresponding to each color, and the non-scattered light of the transmitted light was provided for each display element. Condensing lens 732 (in the optical path position after the display element)
B, 732G, 732R collects the light on the projection lens of the projection optical system and dichroic mirror 1 for color combination
At 42, color composition is performed.
【0008】しかし、光源光学系から液晶表示素子75
B、75G、75Rに入射される光の強度分布の均一性
および投射光束はまだ十分ではなかった。なぜなら、光
源11の遮光部に遮られて第2焦点における光軸とのな
す角度が約10°以下の光が不足し、透過散乱型の表示
素子の中心付近に陰が生ずるためである。However, from the light source optical system to the liquid crystal display element 75
The uniformity of the intensity distribution of the light incident on B, 75G, and 75R and the projected light flux were still insufficient. This is because light that is blocked by the light-shielding portion of the light source 11 and forms an angle of about 10 ° or less with the optical axis at the second focal point is insufficient, and shade occurs near the center of the transmissive-scattering display element.
【0009】また、透過散乱型の液晶表示素子を表示素
子に用いて投射型表示装置を構成した場合、投射像のコ
ントラスト比は液晶表示素子への入射光の指向性と投射
光学系のFナンバーに依存し、液晶表示素子への入射光
の指向性が高いほど、また投射光学系のFナンバーが大
きいほど、高コントラスト比が達成されることが知られ
ている(例えば、「プロシーディング オブ ジャパン
ディスプレー 92、113頁〜116頁」参照)。Further, when a projection type display device is constructed by using a transmission / scattering type liquid crystal display element as a display element, the contrast ratio of the projected image depends on the directivity of the incident light to the liquid crystal display element and the F number of the projection optical system. It is known that the higher the directivity of the light incident on the liquid crystal display element and the larger the F-number of the projection optical system, the higher the contrast ratio can be achieved (for example, “Proceeding of Japan”). Display 92, pages 113-116 ").
【0010】光源として用いられるランプの発光部は理
想的な点光源ではないため、液晶表示素子面へ指向性の
高い平行光を効率よく照射するためには比較的大きな焦
点距離fを有する集光レンズが必要となる(主として、
平行光化レンズとして用いる場合)。そのような集光レ
ンズを構成要素とする光源光学系は容積の増大を招き、
そのため投射型表示装置全体が大型化してしまうといっ
た問題があった。Since the light emitting portion of the lamp used as the light source is not an ideal point light source, in order to efficiently irradiate parallel light with high directivity on the surface of the liquid crystal display element, the light collecting portion having a relatively large focal length f. Requires a lens (mainly
When used as a collimating lens). A light source optical system having such a condenser lens as a component causes an increase in volume,
Therefore, there is a problem that the entire projection type display device becomes large.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、光源光を発す
る光源光学系と、光源光を色光に色分離する色分離手段
と、色光を集光する集光手段と、外部信号に応じて光散
乱能が変化し各色光ごとに設けられた透過散乱型の表示
素子と、表示素子を通過した各色光を色合成せしめてカ
ラー表示光をスクリーン等に投射する投射光学系とから
構成された投射型カラー表示装置であって、光源光学系
に光源と楕円鏡と錐体状プリズムとが備えられ、集光手
段は色分離手段の後の光路中であって、表示素子各々の
光入射側または光出射側の少なくとも一方に設けられ、
色分離手段から集光手段に至る光路中の色光が非平行光
とされてなることを特徴とする第1の投射型カラー表示
装置を提供する。According to the present invention, a light source optical system for emitting light from a light source, a color separating means for separating the light from the light source into color light, a light collecting means for collecting the color light, and an external signal according to an external signal. It is composed of a transmissive scattering type display element having a different light scattering ability and provided for each color light, and a projection optical system for projecting color display light on a screen etc. by color-synthesizing each color light passing through the display element. In a projection type color display device, a light source optical system includes a light source, an elliptic mirror and a conical prism, and a condensing unit is in an optical path after the color separating unit and is on a light incident side of each display element. Or provided on at least one of the light emitting side,
There is provided a first projection type color display device, characterized in that the color light in the optical path from the color separating means to the light collecting means is non-parallel light.
【0012】また、上記の第1の投射型カラー表示装置
において、光源光学系には、光源と楕円鏡と球面鏡と錐
体状プリズムとが備えられ、楕円鏡の第1焦点の位置近
傍に光源、楕円鏡の第2焦点の位置近傍に錐体状反射
体、楕円鏡の第1焦点の位置近傍を曲率中心とする球面
鏡がそれぞれ配置され、楕円鏡の深さHと第1焦点距離
f1 との比率、K=H/f1 が1〜1. 3とされ、球面
鏡の反射面が楕円鏡の第1焦点から第2焦点方向側を覆
うとともに第2焦点方向側に開口部を有することを特徴
とする第2の投射型カラー表示装置を提供する。Further, in the above-mentioned first projection type color display device, the light source optical system is provided with a light source, an elliptic mirror, a spherical mirror and a conical prism, and the light source is located near the position of the first focal point of the elliptic mirror. , A cone-shaped reflector near the position of the second focal point of the elliptic mirror, and a spherical mirror having a curvature center near the position of the first focal point of the elliptic mirror, respectively. The depth H of the elliptic mirror and the first focal length f 1 And K = H / f 1 is 1 to 1.3, and the reflecting surface of the spherical mirror covers the first focal point side of the elliptic mirror from the second focal point side and has an opening on the second focal point side. A second projection type color display device is provided.
【0013】また、上記の第1または第2の投射型カラ
ー表示装置において、表示素子の光入射側に配置された
第1の集光手段と、表示素子の光出射側に配置された第
2の集光手段とが備えられたことを特徴とする第3の投
射型カラー表示装置を提供する。Further, in the above-mentioned first or second projection type color display device, the first condenser means arranged on the light incident side of the display element and the second condenser means arranged on the light emitting side of the display element. A third projection-type color display device is provided which is provided with the light collecting means.
【0014】また、上記の第1または第2の投射型カラ
ー表示装置において、集光手段は、表示素子の光入射側
に配置されたことを特徴とする第4の投射型カラー表示
装置を提供する。Further, in the above-mentioned first or second projection type color display device, there is provided a fourth projection type color display device characterized in that the light condensing means is arranged on the light incident side of the display element. To do.
【0015】また、上記の第1〜第4のいずれか一つの
投射型カラー表示装置において、錐体状プリズムと色分
離手段との間の位置に第1の絞りが設けられたことを特
徴とする第5の投射型カラー表示装置を提供する。Further, in the projection type color display device according to any one of the first to fourth aspects, a first diaphragm is provided at a position between the cone-shaped prism and the color separation means. A fifth projection-type color display device is provided.
【0016】また、上記の第1〜第5のいずれか一つの
投射型カラー表示装置において、錐体状プリズムもしく
は第1の絞りの像が集光手段によって結像される位置に
その像とほぼ同じ形状の開口部を有する第2の絞りが配
置されたことを特徴とする第6の投射型カラー表示装置
を提供する。In the projection color display device according to any one of the first to fifth aspects, the image of the cone-shaped prism or the first diaphragm is substantially formed at the position where the image is formed by the light converging means. A sixth projection type color display device is provided in which a second diaphragm having an opening of the same shape is arranged.
【0017】また、上記の第1〜第6のいずれか一つの
投射型カラー表示装置において、表示素子として液晶表
示素子が用いられ、その電極付き基板間に、正の誘電異
方性のネマチック液晶が固化物マトリクス中に分散保持
された液晶固化物複合体を有し、かつ固化物マトリクス
の屈折率が用いられる液晶の常光屈折率(n0 )または
異常光屈折率(nE )のいずれか一方と一致せしめられ
た液晶表示素子であることを特徴とする第7の投射型カ
ラー表示装置を提供する。In the projection color display device according to any one of the first to sixth aspects, a liquid crystal display element is used as a display element, and a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is provided between the substrates with electrodes. Has a liquid crystal solidified substance complex dispersed and held in a solidified substance matrix, and the refractive index of the solidified substance matrix is used to be either the ordinary light refractive index (n 0 ) or the extraordinary light refractive index (n E ) A seventh projection type color display device is provided, which is a liquid crystal display element matched with one side.
【0018】また、光源光を発する光源光学系と、光源
光を色光に色分離する色分離手段と、色光を集光する集
光手段と、外部信号に応じて光散乱能が変化し各色光ご
とに設けられた透過散乱型の表示素子と、表示素子を通
過した各色光を色合成せしめる色分離手段と、色合成さ
れたカラー表示光をスクリーン等に投射する投射光学系
とから構成された投射型カラー表示装置であって、光源
光学系には光源と楕円鏡もしくは複合集合鏡と錐体状プ
リズムとが備えられ、集光手段は色分離手段の後の光路
中であって、表示素子各々の光入射側と光出射側にそれ
ぞれ設けられ、色分離手段から光入射側の集光手段に至
る光路中の色光が非平行光とされてなることを特徴とす
る第8の投射型カラー表示装置を提供する。Further, a light source optical system for emitting a light source light, a color separation means for color-separating the light source light into color light, a light condensing means for condensing the color light, and a light scattering ability which changes according to an external signal so that the respective color lights are changed. Each of them is composed of a transmission / scattering type display element, a color separation means for color-synthesizing the respective color lights passing through the display element, and a projection optical system for projecting the color-synthesized color display light on a screen or the like. A projection type color display device, wherein a light source optical system includes a light source, an elliptic mirror or a composite collecting mirror, and a conical prism, and the condensing means is in an optical path after the color separating means, and is a display element. Eighth projection type color, which is provided on each of the light incident side and the light emitting side, and the colored light in the optical path from the color separation means to the light condensing means on the light incident side is non-parallel light. A display device is provided.
【0019】また、上記の第1〜第8のいずれか一つの
投射型カラー表示装置において、凸錐体状プリズムの頂
角αが100°〜150°、または、凹錐体状プリズム
の頂角βが210°〜260°とされたことを特徴とす
る第9の投射型カラー表示装置を提供する。In the projection color display device according to any one of the first to eighth aspects, the apex angle α of the convex cone prism is 100 ° to 150 °, or the apex angle of the concave cone prism. A ninth projection type color display device is provided in which β is set to 210 ° to 260 °.
【0020】また、上記の第1〜第9のいずれか一つの
投射型カラー表示装置において、集光手段は、表示素子
の光入射側に配置された第1の集光手段と、表示素子の
光出射側に配置され表示素子からの透過光を、投射光学
系の中の投射レンズの瞳位置に集光する第2の集光手段
とからなることを特徴とする第10の投射型カラー表示
装置を提供する。In the projection color display device according to any one of the above first to ninth aspects, the light condensing means includes the first light condensing means arranged on the light incident side of the display element and the display element. A tenth projection-type color display comprising: a second condensing unit arranged on the light emission side and condensing the transmitted light from the display element at the pupil position of the projection lens in the projection optical system. Provide a device.
【0021】また、上記の第1〜第10のいずれか一つ
の投射型カラー表示装置を用いたことを特徴とする照明
装置を提供する。Further, there is provided an illuminating device characterized by using any one of the above-mentioned projection type color display devices.
【0022】さらに、楕円鏡12の第1焦点距離がF1
および、第2焦点距離がF2 (F2>F1 )とされ、楕
円鏡12の回転対称軸に対する平行方向および垂直方向
における、光源11の発光部の長さが各々R、Sとさ
れ、錐体物(凸錐体状プリズムまたは凹錐体状プリズ
ム)の頂点が楕円鏡12の回転対称軸に対する平行方向
および、垂直方向における第2焦点との各々の距離△
R、△Sを、△R≦0.25×R×(F2 /F1 )2 か
つ、△S≦0.5 ×S×(F2 /F1 )とした第1の
光源光学系を提供する。Further, the first focal length of the elliptical mirror 12 is F 1
And the second focal length is F 2 (F 2 > F 1 ), and the lengths of the light emitting portions of the light source 11 in the directions parallel and perpendicular to the axis of rotational symmetry of the elliptic mirror 12 are R and S, respectively. The vertexes of the cones (convex cone-shaped prisms or concave cone-shaped prisms) are parallel to the rotational symmetry axis of the elliptic mirror 12 and the distances to the second focus in the vertical direction, respectively.
A first light source optical system in which R and ΔS are ΔR ≦ 0.25 × R × (F 2 / F 1 ) 2 and ΔS ≦ 0.5 × S × (F 2 / F 1 ). provide.
【0023】また、この第1の光源光学系において、光
源11の発光部の長さRと、錐体物の光入射側の有効面
積SA がそれぞれ、0.2mm≦R≦10mmおよび、
0.2×(R×F2 /F1 )2 ≦SA ≦0.8×(F2
×F1 )としたことを特徴とする第2の光源光学系を提
供する。実際には1mm≦R≦7mmの範囲にある光源
ランプが多く用いられ得る。そして、上述した投射型カ
ラー表示装置の画像生成光学系(色分離手段以降の系)
と組み合わせた種々の投射型カラー表示装置を提供す
る。以下に、本発明について説明する。In this first light source optical system, the length R of the light emitting portion of the light source 11 and the effective area S A of the cone on the light incident side are 0.2 mm ≦ R ≦ 10 mm, and
0.2 × (R × F 2 / F 1 ) 2 ≦ S A ≦ 0.8 × (F 2
The second light source optical system is characterized in that xF 1 ). In practice, many light source lamps in the range of 1 mm ≦ R ≦ 7 mm can be used. Then, the image generation optical system of the above-mentioned projection type color display device (systems after the color separation means)
Various projection type color display devices are provided in combination with the above. The present invention will be described below.
【0024】図13に本発明に用いる光源光学系の光軸
に沿った断面図を示す。この光源光学系は、楕円鏡12
と光源11と凸錐体状プリズム1もしくは後述する凹錐
体状プリズム2を有する。凸錐体状プリズム1は、その
断面が100°〜150°の凸状頂角、凹錐体状プリズ
ム2の場合は210°〜260°の凹状頂角を有してい
る。つまり、凸型もしくは凹型の円錐台形状または角錐
台(四角錐台以外に多面体錐体物などを含む)形状を有
する。FIG. 13 shows a sectional view along the optical axis of the light source optical system used in the present invention. This light source optical system includes an elliptical mirror 12
It has a light source 11 and a convex cone-shaped prism 1 or a concave cone-shaped prism 2 described later. The convex conical prism 1 has a convex apex angle of 100 ° to 150 ° in the cross section, and the concave conical prism 2 has a concave apex angle of 210 ° to 260 °. That is, it has a convex or concave truncated cone shape or a truncated pyramid shape (including a polygonal pyramid and the like in addition to a quadrangular truncated pyramid shape).
【0025】凸型もしくは凹型の錐体状プリズムは、楕
円鏡12の第2焦点位置近傍に配置する(本図中、F2
は楕円鏡の第2焦点距離を意味する)ことが、最も効率
がよいが、凸型錐体状プリズムの場合はその頂点が第2
焦点位置よりも楕円鏡と反対側に、凹型錐体状プリズム
の場合はその頂点が第2焦点位置よりも楕円鏡側に光源
の発光長程度以下の距離内に配置されることが好まし
い。厳密には、光源11の配光分布および楕円鏡の第1
焦点と光源の発光部の配置関係によって最適位置が決ま
る。本図では、錐体状プリズムの平坦な底面側から光が
入射して、錐面側から出射される。図5に錐体状プリズ
ム付近の光路図を示す。図5では、二つの光束(入射光
A、入射光B)が入射角γで錐体状プリズムに入射し、
錐面から略拡散される出射光Cとして模式的に示す。The convex or concave cone-shaped prism is arranged in the vicinity of the second focal position of the elliptical mirror 12 (F 2 in the figure).
Means the second focal length of the elliptical mirror), but in the case of a convex cone-shaped prism, its apex is the second focal length.
It is preferable that the apex of the concave cone prism is located on the side opposite to the ellipsoidal mirror with respect to the focal point position, and the apex thereof is within the distance of about the light emission length of the light source or closer to the elliptic mirror side with respect to the second focal point position. Strictly speaking, the light distribution of the light source 11 and the first elliptic mirror
The optimum position is determined by the positional relationship between the focal point and the light emitting portion of the light source. In this figure, light enters from the flat bottom surface side of the conical prism and exits from the conical surface side. FIG. 5 shows an optical path diagram in the vicinity of the conical prism. In FIG. 5, two light beams (incident light A and incident light B) are incident on the conical prism at an incident angle γ,
This is schematically shown as outgoing light C that is substantially diffused from the conical surface.
【0026】このように、錐体状プリズムの頂点は通常
は光出射面側に配置されるが、場合によっては光入射側
に配置されても有効である。また、光源11の発光部は
理想的な点光源ではなく有限長であって、その発光部1
1aから出射された光は光軸付近の光束が不足してお
り、楕円鏡で第2焦点位置に収束させたとしても均一性
が得られにくい。本図に示すように錐体物(錐体状プリ
ズム)へ不均一な光束として入射され、入射角度γ以内
の入射光束が不足することを示している。図13に示す
符号D1 は、第2焦点から光源11の有効出射面サイズ
を見込んだ径である。As described above, the apex of the cone-shaped prism is usually arranged on the light emitting surface side, but in some cases, it is effective even if it is arranged on the light incident side. The light emitting portion of the light source 11 is not an ideal point light source but has a finite length,
The light emitted from 1a lacks the luminous flux in the vicinity of the optical axis, and it is difficult to obtain the uniformity even if the light is converged to the second focal position by the elliptical mirror. As shown in this figure, it is shown that the light flux is incident on the cone (pyramidal prism) as a nonuniform light flux, and the incident light flux within the incidence angle γ is insufficient. Reference numeral D 1 shown in FIG. 13 is a diameter that allows for the effective exit surface size of the light source 11 from the second focus.
【0027】次に、本発明に用いられる錐体物のうち凸
錐体状プリズム1または凹錐体状プリズム2の形状と角
度について図12を参照して説明する。Next, the shape and the angle of the convex cone-shaped prism 1 or the concave cone-shaped prism 2 of the cones used in the present invention will be described with reference to FIG.
【0028】実際の錐体状プリズムは、三次元構造体で
あるが、錐体状プリズムの回転中心軸(通常は、投射表
示装置の光軸とほぼ一致する)を含む平面内で光の進行
を考えればよい。図12に、光が左方からプリズム体に
入射され、入射面と出射面でそれぞれ屈折して透過出射
される様子を示す。この場合、入射角ωの入射光がプリ
ズム体で屈折され透過後、光路ptを進行するが、一例
として、この光路ptは光軸に平行であるものとする。The actual cone-shaped prism is a three-dimensional structure, but the light travels in a plane including the central axis of rotation of the cone-shaped prism (usually, approximately coincides with the optical axis of the projection display device). You should think about. FIG. 12 shows a state in which light is incident on the prism body from the left side, is refracted by the incident surface and the exit surface, and is transmitted and emitted. In this case, the incident light with the incident angle ω is refracted by the prism body and transmitted, and then travels along the optical path pt. As an example, it is assumed that the optical path pt is parallel to the optical axis.
【0029】この図12および以下の各式において、
ω:プリズム体への入射角、x:入射面側での屈折角、
y:出射面側での出射面に対するプリズム内部での入射
角、α:凸部の頂角(αの二等分線は、光軸と平行と
し、理想的には一致する。)、β:凹部の頂角(α+β
=360°である。)、nP :錐体状プリズムの屈折率
を示す。In FIG. 12 and the following equations,
ω: incident angle to the prism body, x: refraction angle on the incident surface side,
y: incident angle inside the prism with respect to the emission surface on the emission surface side, α: apex angle of the convex portion (the bisector of α is parallel to the optical axis and ideally coincides with it), β: Vertical angle of the recess (α + β
= 360 °. ), N P : Indicates the refractive index of the conical prism.
【0030】スネルの法則等により、数1のようにな
り、数2の関係が成立する。According to Snell's law and the like, the equation 1 is obtained, and the equation 2 is established.
【0031】[0031]
【数1】 sin(ω)=nP ・sin(x) sin(90°−α/2)=nP ・sin(y) x+y=90°−α/2 cos(α/2) =nP ・sin(y) =nP ・sin(90°−α/2−x) =nP ・cos(α/2+x) =nP ・cos(α/2)・cos(x) −nP ・sin(α/2)・sin(x) =[(nP 2−nP 2・sin2 (x))1/2 ]・cos(α/2) −sin(α/2)・sin(ω) =[(nP 2−sin2 (ω))1/2 ]・cos(α/2) −sin(α/2)・sin(ω) (1+sin(ω)・tan(α/2))2 =nP 2−sin2 (ω) sin2 (ω)・tan2 (α/2) +2・sin(ω)・tan(α/2)+1+sin2 (ω)−nP 2=0[Number 1] sin (ω) = n P · sin (x) sin (90 ° -α / 2) = n P · sin (y) x + y = 90 ° -α / 2 cos (α / 2) = n P · sin (y) = n P · sin (90 ° -α / 2-x) = n P · cos (α / 2 + x) = n P · cos (α / 2) · cos (x) -n P · sin (Α / 2) · sin (x) = [(n P 2 −n P 2 · sin 2 (x)) 1/2 ] · cos (α / 2) −sin (α / 2) · sin (ω) = [(N P 2 −sin 2 (ω)) 1/2 ] · cos (α / 2) −sin (α / 2) · sin (ω) (1 + sin (ω) · tan (α / 2)) 2 = n P 2 -sin 2 (ω ) sin 2 (ω) · tan 2 (α / 2) +2 · sin (ω) · tan (α / 2) + 1 + sin 2 (ω) -n P 2 = 0
【0032】[0032]
【数2】 tan(α/2)=[(nP 2−sin2 (ω))1/2 −1]/sin(ω)Tan (α / 2) = [(n P 2 −sin 2 (ω)) 1/2 −1] / sin (ω)
【0033】この数2中で、物理的な特性値は用いる材
料によって決まる。用いる材料としてホウケイ酸ガラ
ス、プラスチックの場合(屈折率はおよそ1.5)とフ
リントガラスの場合(屈折率はおよそ1.8)の場合に
ついて計算すると上述した角度範囲が得られた。αはプ
リズム体の凸部の頂角の角度を示す。βはプリズム体の
凹部の頂角の角度を示す。本発明において、プリズム体
の屈折率は、1.45〜1.65の範囲にあることがよ
り好ましい。In this equation 2, the physical characteristic value is determined by the material used. When the materials used were borosilicate glass and plastic (refractive index of about 1.5) and flint glass (refractive index of about 1.8), the above-mentioned angle range was obtained by calculation. α indicates the apex angle of the convex portion of the prism body. β represents the angle of the apex angle of the concave portion of the prism body. In the present invention, the refractive index of the prism body is more preferably in the range of 1.45 to 1.65.
【0034】本発明の光源光学系の構成では楕円鏡12
を反射集光手段として用い、その第1焦点に光源11を
設け、楕円鏡12の反射面で収束せしめられ第2焦点の
位置に集光させられた光は、そこに配置された錐体状プ
リズムに入射される。この場合、図13に示すように、
次の数3の関係があり、実用的な光源の発光管球径は1
0〜30mmであるので本図中に示すD1 値も近似した
範囲にある。したがって、錐体物への入射光の配光分布
のうち光が存在しない光軸とのなす角度γ以下の領域は
この数3で記述される。In the configuration of the light source optical system of the present invention, the elliptical mirror 12 is used.
Is used as a reflecting and converging means, the light source 11 is provided at the first focal point thereof, and the light converged by the reflecting surface of the elliptic mirror 12 and condensed at the position of the second focal point is shaped like a cone. It is incident on the prism. In this case, as shown in FIG.
There is a relation of the following equation 3, and the diameter of the arc tube of a practical light source is 1
Since it is 0 to 30 mm, the D 1 value shown in this figure is also in an approximate range. Therefore, in the light distribution of the incident light on the cone, a region having an angle γ or less with the optical axis where no light exists is described by the mathematical expression 3.
【0035】[0035]
【数3】tan(γ)=D1 /(2・F2 )[Equation 3] tan (γ) = D 1 / (2 · F 2 )
【0036】また、実用的な楕円鏡12の第2焦点距離
F2 は、50〜200mm程度である。したがって、数
3からγは、およそ3°〜30°となる。実用的には、
γの値は小さく抑えた方が好ましいとともに、D1 =3
0mmとF2 =50mmの組み合わせでも決まるγ=3
0°の場合は実際的ではない。The second focal length F 2 of the practical elliptical mirror 12 is about 50 to 200 mm. Therefore, from Equation 3, γ is approximately 3 ° to 30 °. In practical terms,
It is preferable to keep the value of γ small, and D 1 = 3
Γ = 3 determined by the combination of 0 mm and F 2 = 50 mm
The case of 0 ° is not practical.
【0037】そして、ω=γとして、凸錐体状プリズム
1の頂角αの値が、集光レンズの開口数(レンズ直径/
焦点距離)が0.2〜0.8の範囲では、90°〜17
5°、開口数が0.2〜0.5の集光レンズを用いた場
合は100°〜150°の範囲が好ましい。Then, with ω = γ, the value of the apex angle α of the convex cone prism 1 is the numerical aperture of the condenser lens (lens diameter / lens diameter /
When the focal length is 0.2 to 0.8, 90 ° to 17
When using a condenser lens with 5 ° and a numerical aperture of 0.2 to 0.5, the range of 100 ° to 150 ° is preferable.
【0038】凹錐体状プリズム2の場合は、同様に開口
数が0.2〜0.8の範囲では185°〜270°、開
口数が0.2〜0.5の集光レンズを用いた場合は21
0°〜260°の範囲が好ましい。ここでは、錐体状プ
リズムから出射した光が光軸と平行になる場合を説明し
たが、光軸近傍の光束配光分布の不足が補われるように
入射光が屈折するプリズム形状であればよい。In the case of the concave cone prism 2, similarly, a condenser lens having a numerical aperture of 185 ° to 270 ° and a numerical aperture of 0.2 to 0.5 is used in the range of 0.2 to 0.8. 21 if there was
The range of 0 ° to 260 ° is preferable. Here, the case where the light emitted from the conical prism is parallel to the optical axis has been described, but any prism shape in which the incident light is refracted so as to compensate for the lack of the luminous flux distribution near the optical axis may be used. .
【0039】ここで、図15を参照して、本発明の基本
的光学構成について説明する。表示素子への入射光の指
向性は、数4によって分散角ζとして定義される。Here, the basic optical configuration of the present invention will be described with reference to FIG. The directivity of the incident light on the display element is defined as the dispersion angle ζ by the equation 4.
【0040】[0040]
【数4】tan(ζ)≒D2 /L1 ## EQU4 ## tan (ζ) ≈D 2 / L 1
【0041】ここで、D2 は楕円鏡の第2焦点位置に設
けられた第1の開口絞り17の平均直径、本図において
L1 は集光レンズ(第1の集光性手段131)の焦点距
離にほぼ等しい値となる。表示素子の透過光のうちスク
リーンに投射される光は、数5で定義される集光角ηま
での指向性の光である。Here, D 2 is the average diameter of the first aperture stop 17 provided at the second focal position of the elliptic mirror, and in the figure, L 1 is the condenser lens (first condenser means 131). The value is almost equal to the focal length. Of the transmitted light of the display element, the light projected on the screen is directional light up to the converging angle η defined by Equation 5.
【0042】[0042]
【数5】tan(η)≒D3 /L2 [Equation 5] tan (η) ≈D 3 / L 2
【0043】ここで、D3 は集光レンズ(フィールドレ
ンズ、または第2の集光性手段132)の焦点位置に設
けられた第2の絞り18の平均直径、L2 はその焦点距
離を示す。このように配置構成された光学系において、
集光角ηは上記の分散角ζとほぼ等しく設定することが
好ましい。Here, D 3 is the average diameter of the second diaphragm 18 provided at the focal position of the condenser lens (field lens or the second condensing means 132), and L 2 is its focal length. . In the optical system arranged as described above,
The collection angle η is preferably set to be substantially equal to the above dispersion angle ζ.
【0044】さらに、透過散乱モードを有する液晶光学
素子を用いた投射型の液晶表示装置における集光角η
(η≒ζ)とスクリーン上に投射された光のコントラス
ト比を図14に示す。表示素子は後述する液晶固化物複
合体を機能層とする液晶光学素子であり、その駆動電圧
が6Vの場合を示す。なお、この場合矩形波による駆動
であって、その振幅値を指す。Further, the converging angle η in the projection type liquid crystal display device using the liquid crystal optical element having the transmission / scattering mode.
FIG. 14 shows (η≈ζ) and the contrast ratio of the light projected on the screen. The display element is a liquid crystal optical element having a liquid crystal solidified substance composite, which will be described later, as a functional layer, and the driving voltage thereof is 6V. In this case, the drive is based on a rectangular wave and indicates the amplitude value thereof.
【0045】そして、楕円鏡を用いた場合に生じる第2
焦点位置での光軸のなす角度の小さな光成分の不足に起
因した表示素子の面内光強度分布の不均一性が、光源お
よび楕円鏡の形状および表示素子の表示面積に応じて頂
角α100゜〜150゜の凸錐体状プリズムまたは頂角
βが210゜〜260゜の凹錐体状プリズムを用いるこ
とにより、問題点が改善されて均一化される。光の使用
効率および投射スクリーン上での輝度分布の点で、さら
に好ましくは、上記各角度範囲の中央付近がよい。ま
た、入射面側の複数の分離光束が出射面側で密に折り重
なった方がより好ましい。Then, the second that occurs when an elliptical mirror is used
The non-uniformity of the in-plane light intensity distribution of the display element due to the lack of a light component having a small angle formed by the optical axis at the focal position is apex angle α100 depending on the shape of the light source and the elliptic mirror and the display area of the display element. By using a convex-cone prism having a degree of 150 ° to 150 ° or a concave-cone prism having an apex angle β of 210 ° to 260 °, the problems are improved and uniformized. From the viewpoint of light use efficiency and brightness distribution on the projection screen, it is more preferable that the vicinity of the center of each of the above-mentioned angular ranges is good. Further, it is more preferable that the plurality of separated light beams on the incident surface side are densely folded on the emission surface side.
【0046】好ましくは、光軸を法線とする面に平行な
断面において光束の60%以上が重なった方がよい。さ
らに、これらの錐体物の錐面と第1の絞りを通過した光
のみが表示素子に入射するため光束の指向性がきわめて
揃うことになる。そして、散乱光を除去する手段である
第2の絞りにより透過散乱型の表示素子を通過した透過
光から高い効率で散乱光を除去でき、高コントラスト比
の投射画像を得ることができる。It is preferable that 60% or more of the light beams overlap in a cross section parallel to a plane whose normal is the optical axis. Furthermore, since only the light that has passed through the conical surface of these cones and the first diaphragm is incident on the display element, the directivity of the light flux is extremely uniform. Then, the second diaphragm, which is a means for removing scattered light, can efficiently remove scattered light from the transmitted light that has passed through the transmissive-scattering type display element, and a projected image with a high contrast ratio can be obtained.
【0047】さらに、本発明では楕円鏡12の第2の焦
点位置に設置された錐体物の頂角に応じて、集光レンズ
13に入射する光束の配光分布が調整できるため、表示
素子15が非正方形の場合でも有効に表示素子面に光を
集光できる。Further, in the present invention, the light distribution of the light beam incident on the condenser lens 13 can be adjusted according to the apex angle of the conical object placed at the second focus position of the elliptical mirror 12, so that the display element Even when 15 is a non-square shape, light can be effectively condensed on the display element surface.
【0048】例えば、縦横比が3:4のNTSCおよび
9:16のハイビジョンに対しては、光軸を含むプリズ
ムの断面において、凸錐体状プリズム1を用いる場合は
縦方向の頂角が横方向(長手方向)の頂角より小さな角
度となるよう、例えば、凹錐体状プリズム2を用いる場
合には、縦方向の頂角が横方向の頂角より大きな角度に
なるよう、光軸に垂直な断面での形状が楕円形または長
方形であるプリズムを用いることにより可能となった。For example, for NTSC with an aspect ratio of 3: 4 and HDTV with 9:16, in the cross section of the prism including the optical axis, when the convex cone prism 1 is used, the vertical apex angle is horizontal. The angle is smaller than the apex angle in the direction (longitudinal direction). For example, when the concave cone prism 2 is used, the optical axis is set so that the vertical apex angle is larger than the horizontal apex angle. This is possible by using a prism whose shape in a vertical cross section is elliptical or rectangular.
【0049】この際に凸型または凹型の錐体状プリズム
の有効透過面以外に到達した光が集光レンズに届かない
ようにするために、楕円鏡12の第2焦点位置近傍で、
錐体状プリズムと集光レンズの間に第1の絞り17を設
けることが好ましい。At this time, in order to prevent light reaching other than the effective transmitting surface of the convex or concave cone-shaped prism from reaching the condenser lens, in the vicinity of the second focal position of the elliptic mirror 12,
It is preferable to provide the first diaphragm 17 between the conical prism and the condenser lens.
【0050】これにより、有限長の光源と楕円鏡により
第2焦点位置近傍に集光されない光成分を除去し、光束
を揃えることができ、透過散乱型表示素子が散乱状態の
ときスクリーンに到達する不要な光を減少させ、コント
ラスト比を向上させることができる。This makes it possible to remove the light components not condensed near the second focal point by the light source of the finite length and the elliptic mirror, and to make the light flux uniform, and reach the screen when the transmission / scattering type display element is in the scattering state. Unnecessary light can be reduced and the contrast ratio can be improved.
【0051】さらに、表示素子とスクリーンとの間に、
散乱光を除去する手段、具体的には第2の絞り18を設
けておくと、さらに有効である。Furthermore, between the display element and the screen,
It is more effective to provide a means for removing scattered light, specifically, the second diaphragm 18.
【0052】このとき、第1の絞り17の開口面積と、
散乱光を除去する手段として設置された第2の絞り18
の開口面積を可変とし、例えば、周囲が暗い際には、周
囲からの光によるスクリーンへの影響は少なく投射画像
上の暗い点も判別できるので、二つの絞りを絞りこんで
通過光量は減っても、コントラスト比は高くなるように
調整することもでき、コントラスト比が高く見やすい明
るさの表示画像が得られる。At this time, the opening area of the first diaphragm 17 and
A second diaphragm 18 installed as a means for removing scattered light
The aperture area is variable, and for example, when the surroundings are dark, the influence of light from the surroundings on the screen is small and the dark spots on the projected image can be identified, so the amount of light passing through can be reduced by narrowing down the two diaphragms. Alternatively, the contrast ratio can be adjusted so as to be high, and a display image having a high contrast ratio and brightness that is easy to see can be obtained.
【0053】また、逆に周囲が明るい際には、周囲から
の光がスクリーンに写り込むため、投射型表示装置によ
る投射像の暗部が、ある程度明るく見えてしまうため、
この際には2つの絞りを開けて、投射光量を上げ、スク
リーンを明るくすることにより、高コントラスト比とす
ることができ、より見やすくすることができる。このよ
うにして、二つの絞りを連動させて周囲の明るさ環境に
応じて最適な投射画像が得られる。On the contrary, when the surroundings are bright, the light from the surroundings is reflected on the screen, and the dark portion of the projection image by the projection type display device looks bright to some extent.
At this time, by opening the two diaphragms to increase the amount of projection light and brighten the screen, a high contrast ratio can be obtained, and it is possible to make it easier to see. In this way, the optimum projection image is obtained according to the surrounding brightness environment by interlocking the two apertures.
【0054】また、集光レンズが三個の液晶表示素子各
々の光入射側または光出射側の少なくとも一方に設けら
れるため、光源光学系側に配置された単一の集光レンズ
を用い色分離系に入射される前に平行光とする図16に
示す比較例の構成に比べて、光源光学系が小型化される
とともに比較的長焦点距離の集光レンズを用いることに
なるため、全体の容積が小型化されるとともに、あわせ
て指向性の高い平行光が得られやすい。Since a condenser lens is provided on at least one of the light incident side and the light emission side of each of the three liquid crystal display elements, a single condenser lens arranged on the light source optical system side is used for color separation. Compared with the configuration of the comparative example shown in FIG. 16 in which parallel light is made before entering the system, the light source optical system is downsized and a condenser lens having a relatively long focal length is used. The volume is reduced and it is easy to obtain parallel light with high directivity.
【0055】図2および図3に凸錐体状プリズム1と凹
錐体状プリズム2の場合の光線軌跡を示す。楕円鏡から
の出射光が錐体状プリズムによって屈折され、光軸近傍
の方位光成分が生成されるとともに、光束密度が増大す
るように機能する。2 and 3 show ray trajectories in the case of the convex cone-shaped prism 1 and the concave cone-shaped prism 2. The light emitted from the elliptical mirror is refracted by the conical prism to generate an azimuth light component near the optical axis and also functions to increase the luminous flux density.
【0056】次に、光源光学系の反射収束手段について
説明する。光源光学系の集光鏡に上述した楕円鏡12を
一つ用いた場合に比べ、図4に示すような楕円鏡12A
と球面鏡12Bとを組み合わせた複合集光鏡とすること
により、指向性の揃った光を効率よく集光レンズ131
B、131G、131Rの有効面内に集光することがで
きる。このとき、楕円鏡12Aはその反射面の深さHを
図2、図3に示した場合に比べ浅く、その第1焦点距離
F1 との比率K=H/F1 が1〜1. 3程度とすること
が好ましい。Next, the reflection converging means of the light source optical system will be described. Compared with the case where one elliptic mirror 12 is used as the condenser mirror of the light source optical system, the elliptic mirror 12A as shown in FIG.
And a spherical mirror 12B are combined to form a compound condensing mirror, so that light having uniform directivity can be efficiently condensed by the condensing lens 131.
The light can be condensed on the effective surface of B, 131G, and 131R. At this time, the depth H of the reflecting surface of the elliptical mirror 12A is shallower than that shown in FIGS. 2 and 3, and the ratio K = H / F 1 with the first focal length F 1 is 1 to 1.3. It is preferable to set the degree.
【0057】また、球面鏡12Bは楕円鏡12Aの第1
焦点の位置近傍を曲率中心とし、その反射面が楕円鏡1
2Aの第1焦点から第2焦点方向側を覆うとともに第2
焦点方向側に開口部を有するような構成とする。錐体状
プリズムとの配置構成関係は図2、図3ともほぼ同じで
ある。The spherical mirror 12B is the first of the elliptical mirrors 12A.
The center of curvature is in the vicinity of the focal point and its reflecting surface is an elliptical mirror 1.
2A covers the second focus direction side from the first focus of 2A
It is configured to have an opening on the focal direction side. The arrangement configuration relationship with the cone-shaped prism is almost the same in FIGS. 2 and 3.
【0058】[0058]
【作用】本発明の投射型表示装置、特に投射型カラー表
示装置において、光源光学系から出射され表示素子へ入
射する光の指向性を表す分散角φ(もしくはζ)は、光
源光学系の錐体状プリズムの有効透過面または第1の絞
り17によって規定される光出射面の直径D2 と、この
光出射面から集光レンズ13までの距離、または光出射
面から液晶表示素子15までの距離の内短い方の距離L
1 を用いて、近似的に数6のように記載される。In the projection type display device of the present invention, particularly the projection type color display device, the dispersion angle φ (or ζ) representing the directivity of the light emitted from the light source optical system and incident on the display element is a cone of the light source optical system. The diameter D 2 of the effective transmission surface of the body prism or the light emission surface defined by the first diaphragm 17 and the distance from the light emission surface to the condenser lens 13 or from the light emission surface to the liquid crystal display element 15 The shorter of the distances L
Approximately 6 is described by using 1 .
【0059】[0059]
【数6】tan(φ)=D2 /L1 [Equation 6] tan (φ) = D 2 / L 1
【0060】図9〜図11に種々の構成におけるζ、
φ、D2 、L1 を図示する。このとき、光源光学系の光
出射面は必ずしも円形である必要はなく、矩形や楕円形
等の形状でもよいが、その場合は直径D2 は平均直径に
対応する。9 to 11 show ζ in various configurations,
φ, D 2 , and L 1 are illustrated. At this time, the light exit surface of the light source optical system does not necessarily have to be circular, and may have a shape such as a rectangle or an ellipse. In that case, the diameter D 2 corresponds to the average diameter.
【0061】したがって、表示素子に入射する光の分散
角φは、光出射面の直径D2 が小さいほどまたは距離L
1 が大きいほど小さくなり指向性の高い光となる。しか
し、一般に、光出射面の直径D2 が小さいほど、光源か
らの放射光の内直径D2 を出射できる割合が減る。ま
た、距離L1 が大きいほど、光束密度は減少するため同
じ表示面積の表示素子に入射する光束は低下する。Therefore, the dispersion angle φ of the light incident on the display element becomes smaller as the diameter D 2 of the light emitting surface becomes smaller or the distance L becomes smaller.
The larger 1 is, the smaller the light is and the more directivity the light becomes. However, in general, the smaller the diameter D 2 of the light emitting surface, the smaller the proportion of the emitted light from the light source that can emit the inner diameter D 2 . Further, as the distance L 1 increases, the luminous flux density decreases, so that the luminous flux incident on the display element having the same display area decreases.
【0062】よって、指向性の高い光を効率よく生成す
るとともに均一な強度分布を有する投射像を形成するた
めには、光源光学系の構成要素である楕円鏡12の形状
および錐体状プリズムの形状と表示素子の表示面積およ
び集光レンズの焦点距離との間には好ましい関係が存在
する。Therefore, in order to efficiently generate light with high directivity and to form a projection image having a uniform intensity distribution, the shape of the elliptical mirror 12 and the cone-shaped prism, which are the constituent elements of the light source optical system, are formed. There is a favorable relationship between the shape and the display area of the display element and the focal length of the condenser lens.
【0063】液晶表示素子への入射光の分散角φは、必
要とされるスクリーン投射像のコントラスト比と透過散
乱型の表示素子の散乱能によって適当な角度に決められ
る。コントラスト比が50以上の場合は10°以下の分
散角φ、コントラスト比が100以上の場合は7°以下
の分散角φとなるよう数6で規定されるD2 とL1 を選
択することが好ましい。The divergence angle φ of the incident light on the liquid crystal display element is determined at an appropriate angle depending on the required contrast ratio of the screen projection image and the scattering ability of the transmission / scattering type display element. Dispersion angle of 10 ° or less when the contrast ratio is 50 or more phi, be selected D 2 and L 1 defined by Equation 6 as contrast ratio as a phi dispersion angle of 7 ° or less in the case of more than 100 preferable.
【0064】また、光源光学系を大型化しないためには
楕円鏡の第2焦点距離F2 と第1焦点距離F1 との比F
2 /F1 を10以下にすることが好ましい。また、光源
光学系と液晶表示素子との距離が長い本発明の構成にお
いては、集光レンズの開口数(レンズ直径/焦点距離)
は0.5以下、好ましくは0. 3以下の小さな値となる
が、そのような集光レンズの有効面内に効率よく光を出
射するためには、楕円鏡のF2 /F1 は4以上が好まし
い。Further, in order not to increase the size of the light source optical system, the ratio F between the second focal length F 2 of the elliptic mirror and the first focal length F 1
2 / F 1 is preferably 10 or less. Further, in the configuration of the present invention in which the distance between the light source optical system and the liquid crystal display element is long, the numerical aperture (lens diameter / focal length) of the condenser lens
Has a small value of 0.5 or less, preferably 0.3 or less, but in order to efficiently emit light into the effective surface of such a condenser lens, F 2 / F 1 of the elliptic mirror is 4 or less. The above is preferable.
【0065】そして、本発明によれば、楕円鏡12を用
いた場合に生じる第2焦点位置での光軸とのなす角度の
小さな光成分の不足に起因した透過散乱型表示素子15
の面内光強度分布の不均一性が、光源11および楕円鏡
12の形状に応じて頂角αが100°〜150°の凸型
錐体状プリズム1または頂角βが210°〜260°の
凹型錐体状プリズム2を使用することにより改善され均
一化される。光の利用効率および投射スクリーン上での
輝度分布の点で、さらに好ましくは、頂角αは120°
〜140°、頂角βは220°〜240°とされる。Further, according to the present invention, the transmission-scattering type display element 15 is caused by the shortage of the light component having a small angle with the optical axis at the second focal position, which occurs when the elliptical mirror 12 is used.
The non-uniformity of the in-plane light intensity distribution of the convex pyramidal prism 1 having an apex angle α of 100 ° to 150 ° or the apex angle β of 210 ° to 260 ° depending on the shapes of the light source 11 and the elliptical mirror 12. Is improved and made uniform by using the concave pyramidal prism 2 of In terms of light utilization efficiency and brightness distribution on the projection screen, the apex angle α is more preferably 120 °.
˜140 °, and the apex angle β is 220 ° to 240 °.
【0066】また、楕円鏡12と光源11と凸型もしく
は凹型の錐体状プリズムとからなる光源光学系と、B・
G・Rの色光に対応した液晶表示素子ごとに配置された
集光レンズとを用いている。このため、小型の楕円鏡1
2により光源11からの多くの光を利用でき、光源光学
系が小型化されるため投射型表示装置の容積を低減する
ことができる。Further, a light source optical system comprising an elliptic mirror 12, a light source 11 and a convex or concave pyramidal prism,
A condensing lens arranged for each liquid crystal display element corresponding to G and R color light is used. Therefore, the small elliptical mirror 1
2, a large amount of light from the light source 11 can be used, and the light source optical system is downsized, so that the volume of the projection display device can be reduced.
【0067】本発明の投射型カラー表示装置において、
集光レンズと表示素子との配置関係には図9〜図11に
示される三種類の場合が考えられる。これらの図は各構
成要素の配置を模式的に表したものである。第1の絞り
17、色分離手段141、集光手段(集光レンズ)1
3、表示素子15、第2の絞り18を示す。In the projection type color display device of the present invention,
There are three possible arrangements of the condenser lens and the display element shown in FIGS. 9 to 11. These figures schematically show the arrangement of each component. First diaphragm 17, color separation means 141, light collecting means (light collecting lens) 1
3, the display element 15, and the second diaphragm 18 are shown.
【0068】また、これらの図中、色分離手段141と
しては具体的にはダイクロイックミラーが用いられ、光
源光学系(錐体状プリズム)の後の光路中に配置されて
いる。色合成手段142は同様にダイクロイックミラー
が用いられ、表示素子の後であって、それぞれの色光の
光路中に配置してもよいし、色合成手段を設けずに投射
してスクリーン上で色合成してもよい。投射型カラー表
示装置を小型化するには色合成手段を上述した図1の実
施例のように構成した方が好ましい。Further, in these figures, a dichroic mirror is specifically used as the color separation means 141, and is arranged in the optical path after the light source optical system (conical prism). Similarly, a dichroic mirror is used as the color synthesizing means 142, and the dichroic mirror may be arranged after the display element and in the optical path of each color light. Alternatively, the color synthesizing means 142 does not provide the color synthesizing means to project and color synthesize on the screen. You may. In order to miniaturize the projection type color display device, it is preferable that the color synthesizing means is configured as in the embodiment of FIG.
【0069】図9では表示素子の光入出射側両方に平凸
レンズを配置し、表示素子への入射光は平行光となるよ
うにしている。図10では液晶表示素子の光入射側、図
11では表示素子の光出射側に集光レンズを配置してい
る。図10と図11の場合には、表示素子には非平行光
が入射することになる。いずれの配置も可能であるが、
表示素子の電気光学特性に角度依存性が存在する場合に
は、入射光が平行光となる図9の構成が好ましいが、集
光レンズがシステム全体で六個必要となる。In FIG. 9, plano-convex lenses are arranged on both the light input and output sides of the display element so that the light incident on the display element is parallel light. In FIG. 10, a condenser lens is arranged on the light incident side of the liquid crystal display element, and in FIG. 11 on the light emitting side of the display element. In the case of FIGS. 10 and 11, non-parallel light is incident on the display element. Either arrangement is possible,
When the electro-optical characteristics of the display element have angle dependence, the configuration of FIG. 9 in which incident light is parallel light is preferable, but six condenser lenses are required in the entire system.
【0070】一方、図10の構成では集光レンズは光源
光学系の一部と見なし、投射光学系とは分離して考える
ことができるため、図11の構成に比べて三板の液晶表
示素子の画素調整が容易となるとともに従来の光学系に
比べて集光レンズの数の増加がない。On the other hand, in the configuration of FIG. 10, the condenser lens can be regarded as a part of the light source optical system and can be considered separately from the projection optical system. Therefore, compared with the configuration of FIG. Pixel adjustment becomes easy and the number of condenser lenses does not increase as compared with the conventional optical system.
【0071】また、上述したように第1と第2の二つの
絞りを設けて、両者を調節することで、投射光量とコン
トラスト比を周囲環境に対応させることができ、より見
やすくなる。As described above, by providing the first and second diaphragms and adjusting the two diaphragms, it is possible to make the projected light quantity and the contrast ratio correspond to the surrounding environment, and it becomes easier to see.
【0072】このとき、第2の絞り18は、錐体状プリ
ズムあるいは第1の絞り17によって規定される光源光
学系の光出射面形状が第2の集光レンズ(132B、1
32G、132R)によって結像される位置に設置さ
れ、この光出射面形状の共役像と同じ形状とすることが
光利用効率および散乱光除去効率の点で好ましい。ま
た、投射レンズの口径を大型化しないためには、この第
2の絞り18は投射レンズの瞳位置に配置することが好
ましい。次に、実施例について説明する。At this time, the second diaphragm 18 is a conical prism or the second light collecting surface of the light source optical system defined by the first diaphragm 17 has the second condenser lens (132B, 1B).
32G, 132R), and the same shape as the conjugate image of the light exit surface shape is preferable in terms of light utilization efficiency and scattered light removal efficiency. Further, in order not to increase the diameter of the projection lens, it is preferable to arrange the second diaphragm 18 at the pupil position of the projection lens. Next, examples will be described.
【0073】[0073]
(実施例1)図1は投射型カラー表示装置10を示す。
本実施例では、光源11は楕円鏡12の第1焦点近傍に
配置されており、光源11からでた光は楕円鏡12で反
射され、ほぼ第2焦点位置近傍に設けられた凸錐体状プ
リズム1の平面側から入射し、光がその平面で屈折して
プリズム内を伝搬し、さらに錐面で屈折しプリズムから
出射することで、屈折透過後の光束方位角分布が変化す
る。そして、二種のダイクロイックミラー141a、1
41bによってB・G・Rの三色の色光に色分離された
後、第1の集光レンズ131B、131G、131Rに
それぞれ入射し、ほぼ平行光となる。(Embodiment 1) FIG. 1 shows a projection type color display device 10.
In this embodiment, the light source 11 is arranged in the vicinity of the first focal point of the elliptical mirror 12, and the light emitted from the light source 11 is reflected by the elliptic mirror 12 and is shaped like a convex cone provided near the second focal point position. The light enters from the plane side of the prism 1, is refracted on the plane, propagates in the prism, is further refracted on the conical surface, and is emitted from the prism, thereby changing the azimuth distribution of the light flux after refraction and transmission. Then, two types of dichroic mirrors 141a, 1
After being color-separated into three color lights of B, G, and R by 41b, they are incident on the first condenser lenses 131B, 131G, and 131R, respectively, and become substantially parallel light.
【0074】透過散乱型の液晶表示素子15B、15
G、15Rを通過した非散乱光は、第2の集光レンズ1
32B、132G、132Rにより投射光学系20の投
射レンズ19に集光され投射光学系(図中では三枚のレ
ンズ構成を示すが、さらに複合された多群レンズシステ
ムでもよい)により図示されていないスクリーンに投射
されるが、散乱光は第2の絞り18により除去されスク
リーンには投影されない。Transmission / scattering type liquid crystal display elements 15B, 15
The non-scattered light that has passed through G and 15R is the second condenser lens 1
32B, 132G, 132R collects the light on the projection lens 19 of the projection optical system 20 and is not illustrated by the projection optical system (a three-lens configuration is shown in the drawing, but a compound multi-group lens system may be used). Although projected on the screen, scattered light is removed by the second diaphragm 18 and is not projected on the screen.
【0075】ここで用いられる光源11としては、放電
発光型のメタルハライドランプ、キセノンランプおよび
フィラメント発光型のハロゲンランプ等であるが、いず
れも光源部の電極、管球ガラス、保温膜、フィラメント
等の遮光部が存在し、光源から放出される光軸と平行方
位角度近傍の出射光が少ないとともに、楕円鏡12から
の反射光も光軸と平行方位角度近傍の出射光成分は少な
い。The light source 11 used here is a discharge light emission type metal halide lamp, a xenon lamp, a filament light emission type halogen lamp or the like, and any of them is an electrode of the light source section, a tube glass, a heat insulating film, a filament or the like. Since there is a light-shielding portion, the emitted light in the vicinity of the parallel azimuth angle with the optical axis emitted from the light source is small, and the reflected light from the elliptical mirror 12 has a small amount of the emitted light component in the vicinity of the parallel azimuth angle with the optical axis.
【0076】錐体物(錐体状プリズム)を用いない図1
6の比較例の場合、第2焦点における光軸とのなす角度
が約10°以下の光が不足し、透過散乱型の表示素子1
5の中心付近に影が生じた。しかし、錐体状プリズム1
を用いた本発明の場合、プリズム界面での屈折により光
束方位角が変化し、光軸とのなす角度が約10°以下の
光の不足を補い、透過散乱型の表示素子の中心付近の光
強度不均一性を修正し均一化された。FIG. 1 without using a cone (conical prism)
In the case of the comparative example of No. 6, the light whose angle formed by the optical axis at the second focus is about 10 ° or less is insufficient, and the transmission-scattering type display element 1
A shadow appeared near the center of 5. However, the conical prism 1
In the case of the present invention using, the azimuth angle of the light flux is changed by refraction at the prism interface, and the shortage of light having an angle with the optical axis of about 10 ° or less is compensated for. The strength non-uniformity was corrected and made uniform.
【0077】本実施例を構成する各部について説明す
る。本実施例では、アクティブマトリクス駆動の透過散
乱型の液晶表示素子15の表示部は対角3インチ、画素
の開口率は40%で、透過散乱型の液晶表示素子15
B、15G、15Rの最大透過率は30%である。Each part constituting this embodiment will be described. In this embodiment, the active-matrix-driven transmissive-scattering liquid crystal display element 15 has a diagonal display area of 3 inches and a pixel aperture ratio of 40%.
The maximum transmittance of B, 15G, and 15R is 30%.
【0078】光源光学系としては、光源11(発光アー
ク長4mm、150Wのメタルハライドランプ)、楕円
鏡12(第1焦点距離F1 =14mm、第2焦点距離F
2 =134mm、奥行全長H=45mm)、凸型錐体状
プリズム1(頂角130°、底面断面直径40mm、高
さ12mm、ただし錐体状プリズムの傾斜面の高さは
9. 33mm)を用いる。集光レンズとして、第1の集
光レンズ131B、131G、131R(焦点距離22
5mmの平凸レンズ)と、第2の集光レンズ132B、
132G、132R(焦点距離225mmの平凸レン
ズ)を用いる。また、楕円鏡の第2焦点位置近傍で錐体
状プリズム1と集光レンズとの間に開口径可変の第1の
虹彩絞り17を設けた。The light source optical system includes a light source 11 (a light emitting arc length of 4 mm and a metal halide lamp of 150 W), an elliptical mirror 12 (first focal length F 1 = 14 mm, second focal length F).
2 = 134 mm, total depth H = 45 mm), convex cone-shaped prism 1 (vertical angle 130 °, bottom cross-section diameter 40 mm, height 12 mm, but the height of the inclined surface of the cone-shaped prism is 9.33 mm). To use. As the condenser lenses, the first condenser lenses 131B, 131G, 131R (focal length 22
5 mm plano-convex lens) and a second condenser lens 132B,
132G and 132R (plano-convex lens with a focal length of 225 mm) are used. Further, a first iris diaphragm 17 having a variable aperture diameter is provided between the conical prism 1 and the condenser lens near the second focal position of the elliptic mirror.
【0079】液晶表示素子は、正の誘電異方性のネマチ
ック液晶をアクリル系樹脂に分散保持せしめて、カプセ
ル状に封入したものを用いた。これは、液晶−高分子
(樹脂)複合体と呼ばれるものの一つで、高い光散乱能
と高い光透過性、そして高速応答性を有する電気光学素
子である。外部電界がオンした場合に、ネマチック液晶
の分子が電界に応答して整列し、そのときの常光屈折率
が樹脂の屈折率とほぼ一致するように設けた(これとは
逆に、異常光屈折率を一致させるモードも可能であ
る)。The liquid crystal display element used was one in which nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy was dispersed and held in an acrylic resin and encapsulated in a capsule shape. This is one of what is called a liquid crystal-polymer (resin) composite, and is an electro-optical element having a high light scattering ability, a high light transmittance, and a high-speed response. When the external electric field is turned on, the nematic liquid crystal molecules are aligned in response to the electric field, and the ordinary light refractive index at that time is almost matched with the refractive index of the resin. A mode that matches the rates is also possible).
【0080】光源光学系から発し、色分離手段141
a、142bで色分離された色光LB、LG、LRは透
過散乱型の液晶表示素子15B、15G、15Rをそれ
ぞれ透過(画像によって画素電極に応じて透過散乱が起
こる)、色合成手段142a、142bで色合成されカ
ラー光LCとして生成される。そしてこのカラー光のう
ち、第2の絞り18を通過した光のみが、投射光学系2
0(投射レンズ19)を通してスクリーン上に液晶表示
画像として結像される。Color separation means 141 emitted from the light source optical system
The color lights LB, LG, and LR that have been color-separated by a and 142b respectively pass through the transmission / scattering type liquid crystal display elements 15B, 15G, and 15R (transmission / scattering occurs depending on the pixel electrode depending on the image), and color combining means 142a and 142b. Are color-synthesized and are generated as color light LC. Then, of this color light, only the light that has passed through the second diaphragm 18 is projected onto the projection optical system 2.
An image is formed as a liquid crystal display image on the screen through 0 (projection lens 19).
【0081】このとき、第1の絞り17の開口径の共役
像が第2の集光レンズ132B、132G、132Rに
よって結像される位置である投射レンズの瞳位置に、開
口径可変の第2の虹彩絞り18を配置する。At this time, the second aperture diameter variable second aperture position is set at the pupil position of the projection lens, which is the position where the conjugate image of the aperture diameter of the first diaphragm 17 is formed by the second condenser lenses 132B, 132G and 132R. The iris diaphragm 18 is arranged.
【0082】その結果、本発明によれば、小型な光源光
学系を用いて、投射像の照度分布を均一化するととも
に、スクリーン面内の積算光量である光束をコントラス
ト比を劣化させることなく増すことができる。As a result, according to the present invention, a small light source optical system is used to make the illuminance distribution of the projected image uniform and increase the luminous flux which is the integrated light quantity within the screen surface without deteriorating the contrast ratio. be able to.
【0083】特に、本発明の凸型または凹型の錐体状プ
リズムを用いない場合に生じたスクリーン中心付近の著
しい光量不足が改善され、スクリーン中心で最大照度が
得られ、大面積表示画面として明るく見やすい表示とな
る。In particular, the remarkable shortage of the light amount near the center of the screen, which occurs when the convex or concave pyramidal prism of the present invention is not used, is improved, the maximum illuminance is obtained at the center of the screen, and it is bright as a large-area display screen. The display is easy to see.
【0084】錐体状プリズムの場合、その材質は透光性
材料で光学的平面が得られるものならばいずれでもよ
い。通常はBK7、フリントガラス、パイレックス(コ
ーニング社登録商標)等のガラスを研磨して用いる。光
屈折面に反射防止膜を形成することにより界面反射を低
減する、あるいは熱線反射膜を形成すること可視光を透
過し熱線を反射することが好ましい。In the case of the conical prism, any material may be used as long as it is a translucent material and an optical plane can be obtained. Usually, glass such as BK7, flint glass, Pyrex (registered trademark of Corning Incorporated) is polished and used. It is preferable to reduce the interface reflection by forming an antireflection film on the light refraction surface or to form a heat ray reflection film to transmit visible light and reflect heat rays.
【0085】本実施例では、通常色分離合成系として用
いられる45°入射角のダイクロイックミラーの代わり
に、色純度を低減することなく光利用効率を向上するた
めに入射角が約30°になるようにダイクロイックミラ
ーを配置したが、従来通り45°入射角のダイクロイッ
クミラー配置でもよい。本発明では、長焦点の集光レン
ズ(131B、131G、131R)を用いているため
より指向性を高めることができた。かつ、投射型表示装
置の容積を抑制することができた。In the present embodiment, instead of the dichroic mirror having an incident angle of 45 ° which is usually used as a color separation / combination system, the incident angle becomes about 30 ° in order to improve the light utilization efficiency without reducing the color purity. Although the dichroic mirror is arranged as described above, the dichroic mirror may be arranged at an incident angle of 45 ° as in the conventional case. In the present invention, the directivity can be improved because the long-focus condenser lenses (131B, 131G, 131R) are used. Moreover, the volume of the projection display device could be suppressed.
【0086】(実施例2)実施例1の光源光学系におい
て、単一の楕円鏡の代わり楕円鏡と球面鏡を組み合わせ
た複合集光鏡を用いた。その構成要素は、楕円鏡12A
(第1焦点距離f1 =22mm、第2焦点距離f2 =1
05mm、奥行全長H=25mm)、球面鏡12B(曲
率半径Q=50mm、開口径(大)DQ1=99mm、
開口径(小)DQ2=60mm)、凸型錐体状プリズム
1(頂角130°、底面断面直径40mm、高さ12m
m、ただし錐体状プリズムの傾斜面の高さは9. 33m
m)を用いる。なお、空間省スペースと光の利用効率を
考慮した場合には、例えば曲率半径Q=45mm、開口
径(大)DQ1=88mmの寸法が好ましい。(Embodiment 2) In the light source optical system of Embodiment 1, instead of a single elliptic mirror, a composite condenser mirror in which an elliptic mirror and a spherical mirror are combined is used. Its component is an elliptical mirror 12A.
(First focal length f 1 = 22 mm, second focal length f 2 = 1
05 mm, total depth H = 25 mm, spherical mirror 12B (curvature radius Q = 50 mm, aperture diameter (large) DQ1 = 99 mm,
Aperture diameter (small) DQ2 = 60 mm, convex cone-shaped prism 1 (vertical angle 130 °, bottom cross-section diameter 40 mm, height 12 m)
However, the height of the inclined surface of the conical prism is 9.33m.
m) is used. In consideration of space saving and light utilization efficiency, for example, a radius of curvature Q = 45 mm and an opening diameter (large) DQ1 = 88 mm are preferable.
【0087】ここで、図4に示されるように、球面鏡1
2Bの曲率中心は楕円鏡12Aの第1焦点近傍すなわち
光源11の発光部に位置する。また、球面鏡と楕円鏡と
が回転対称軸を共通とし、球面鏡の開口部(大)が楕円
鏡の第1焦点側に、開口部(小)が楕円鏡の第2焦点側
に来るように配置する。また、実施例1と同様に、楕円
鏡の第2焦点位置近傍で錐体状プリズム1と集光レンズ
との間に開口径可変の第1の虹彩絞り17を設ける。他
の構成は実施例1と同じである。Here, as shown in FIG. 4, the spherical mirror 1
The center of curvature of 2B is located near the first focus of the elliptical mirror 12A, that is, in the light emitting portion of the light source 11. Further, the spherical mirror and the elliptical mirror have the same axis of rotational symmetry, and the spherical mirror has an opening (large) on the first focal point side of the elliptic mirror and an opening (small) on the second focal point side of the elliptic mirror. To do. Further, as in the first embodiment, the first iris diaphragm 17 having a variable aperture diameter is provided between the conical prism 1 and the condenser lens in the vicinity of the second focal position of the elliptic mirror. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
【0088】このような複合集光鏡を有する光源光学系
を用いることにより、実施例1に比べて、より光利用効
率の高い即ちスクリーン光束の大きな投射型表示装置が
実現できる。By using the light source optical system having such a complex condenser mirror, a projection type display device having higher light utilization efficiency, that is, a larger screen light flux can be realized as compared with the first embodiment.
【0089】本発明の投射型カラー表示装置において、
透過散乱型液晶表示素子を固定パターンや単純なマトリ
クス表示とし、照明装置として用いことにより、明るく
色純度の高いフルカラー照明が可能であるとともに、高
速に照明色および明るさを調整することができる。In the projection type color display device of the present invention,
By using a transmissive / scattering type liquid crystal display element as a fixed pattern or a simple matrix display and using it as an illuminating device, bright full color illumination with high color purity is possible and the illumination color and brightness can be adjusted at high speed.
【0090】(実施例3)図6〜図8を参照しながら、
実施例3について説明する。光源光学系にさらに特徴を
有する投射型カラー表示装置を提供する。(Embodiment 3) Referring to FIGS. 6 to 8,
Example 3 will be described. Provided is a projection-type color display device having a light source optical system with further features.
【0091】今まで上述した本発明の光源光学系で、光
源11の発光部は、実際には有限の寸法を有する近似的
な円筒状物体である。この場合、楕円鏡12の第1焦点
距離がF1 および、第2焦点距離がF2 (F2 >F1 )
とされ、楕円鏡12の回転対称軸に対する平行方向およ
び垂直方向における、光源11の発光部の長さが各々
R、Sとされ、錐体物(凸錐体状プリズムまたは凹錐体
状プリズム)の頂点が楕円鏡12の回転対称軸に対する
平行方向および、垂直方向における第2焦点との各々の
距離△R、△Sを数7のようにした第1の光源光学系を
構成した。In the light source optical system of the present invention described above, the light emitting portion of the light source 11 is actually an approximate cylindrical object having a finite size. In this case, the elliptic mirror 12 has a first focal length of F 1 and a second focal length of F 2 (F 2 > F 1 ).
And the lengths of the light emitting portions of the light source 11 in the directions parallel and perpendicular to the rotational symmetry axis of the elliptic mirror 12 are R and S, respectively, and the cones (convex cone prisms or concave cone prisms). The first light source optical system is configured such that the vertices of the respective distances ΔR and ΔS with respect to the second focal point in the direction parallel to the rotational symmetry axis of the elliptical mirror 12 and the direction perpendicular to the second focal point are expressed by the following equation (7).
【0092】[0092]
【数7】△R≦0.25×R×(F2 /F1 )2 かつ△
S≦0.5×S×(F2 /F1 )[Formula 7] ΔR ≦ 0.25 × R × (F 2 / F 1 ) 2 and Δ
S ≦ 0.5 × S × (F 2 / F 1 )
【0093】また、この第1の光源光学系において、光
源11の発光部の長さRと錐体物の光入射側の有効面積
SA を、それぞれ数8のようにしたことを特徴とする第
2の光源光学系を構成した。実際には1mm≦R≦7m
mの範囲にある光源ランプが多く用いられ得る。Further, in the first light source optical system, the length R of the light emitting portion of the light source 11 and the effective area S A of the cone on the light incident side are respectively set as shown in the equation (8). A second light source optical system was constructed. Actually 1 mm ≦ R ≦ 7 m
Many light source lamps in the m range can be used.
【0094】[0094]
【数8】0.2mm≦R≦10mm 0.2×(R×F2 /F1 )2 ≦SA ≦0.8×(F2
×F1 )[Formula 8] 0.2 mm ≦ R ≦ 10 mm 0.2 × (R × F 2 / F 1 ) 2 ≦ S A ≦ 0.8 × (F 2
× F 1 )
【0095】また、上記の第1または第2の光源光学系
において、集光性手段13の焦点距離がL1 (mm)と
し、錐体物の光出射側の拡散光有効面積となる、錐体物
の光軸に垂直な有効断面積または第1の絞り17の開口
面積をSB (mm2 )とすると、数9の関係が満たされ
てなることを特徴とする第3の光源光学系を提供する。In the first or second light source optical system described above, the focal length of the condensing means 13 is L 1 (mm), and the cone light is the diffused light effective area on the light emission side. The third light source optical system is characterized in that the relation of Expression 9 is satisfied, where S B (mm 2 ) is the effective area perpendicular to the optical axis of the body or the aperture area of the first diaphragm 17. I will provide a.
【0096】[0096]
【数9】L1 2/1000≦SB ≦L1 2/40Equation 9] L 1 2/1000 ≦ S B ≦ L 1 2/40
【0097】本発明の光源光学系において、楕円鏡の回
転対称軸をX軸、楕円鏡の第1焦点位置側の端点におい
て、X軸と垂直な直交軸をY軸およびZ軸とする直交座
標系を考え、楕円鏡の第1焦点位置に置かれた光源の発
光部を、X軸の長さがR、Y軸およびZ軸方向の直径が
Sである円柱形状を仮定する。In the light source optical system of the present invention, orthogonal coordinates with the rotational symmetry axis of the elliptical mirror being the X axis, and the orthogonal axis perpendicular to the X axis being the Y axis and the Z axis at the end point on the first focal point side of the elliptic mirror. Considering the system, it is assumed that the light emitting portion of the light source placed at the first focal point position of the elliptical mirror has a cylindrical shape with a length of the X axis of R, a diameter of S in the Y axis and Z direction.
【0098】このとき、楕円鏡の集光作用から、第1焦
点に置かれた発光体の像が第2焦点位置近傍に円柱形発
光体の拡大像として形成される。その大きさR’および
S’について近似的に数10の二つの関係式が成立す
る。At this time, due to the converging action of the elliptical mirror, the image of the light emitting body placed at the first focus is formed as an enlarged image of the cylindrical light emitting body in the vicinity of the second focus position. About the magnitudes R ′ and S ′, approximately two relational expressions of Expression 10 hold.
【0099】[0099]
【数10】R’=R×(F2 /F1 )2 S’=S×(F2 /F1 )[Equation 10] R ′ = R × (F 2 / F 1 ) 2 S ′ = S × (F 2 / F 1 ).
【0100】これを図7に模式的に示す。錐体物として
凹錐体状プリズムを用いた場合であり、光源光学系の光
源11(発光部11a)と凹錐体状プリズム2と、発光
部の仮想結像と光軸axとを示す。発光部11aと凹錐
体状プリズムの中心付近の拡大模式図を同様に図7に示
す。Lcen は発光部の中心である。△Rと△Sについて
は後述する。発光部の発光中心が楕円鏡の第1焦点にほ
ぼ配置され、錐体物(凹錐体状プリズム)の錐面の頂点
がほぼ第2焦点位置に配置されている。This is schematically shown in FIG. This is a case where a concave cone-shaped prism is used as the cone, and shows the light source 11 (light emitting unit 11a) of the light source optical system, the concave cone-shaped prism 2, the virtual image formation of the light emitting unit, and the optical axis ax. Similarly, FIG. 7 shows an enlarged schematic view of the vicinity of the center of the light emitting portion 11a and the concave cone prism. L cen is the center of the light emitting portion. ΔR and ΔS will be described later. The light emission center of the light emitting portion is substantially arranged at the first focal point of the elliptic mirror, and the apex of the conical surface of the cone (concave cone prism) is substantially arranged at the second focal point position.
【0101】したがって、第2焦点位置近傍に配置され
た錐体物は、その頂点がこの円柱形発光体の拡大像の範
囲内に存在すれば、光束均一化および集光作用が発現す
る。より好ましくは、錐体物の頂点は楕円鏡の第2焦点
位置から数11で規定されるR方位およびS方位の範囲
に配置される。なお、この仮想結像の原理は、他の形態
の錐体物(凹型と凸型、および反射体の場合)にも適用
できる。図8にこの様子を模式的に示す。Therefore, if the apex of the cone-shaped object arranged near the second focal point is within the range of the enlarged image of this cylindrical light-emitting body, the light-beam homogenizing and condensing functions are exhibited. More preferably, the apex of the pyramid is arranged in the range of the R direction and the S direction defined by the equation 11 from the second focus position of the elliptical mirror. It should be noted that the principle of this virtual imaging can be applied to cones of other forms (in the case of concave and convex shapes and reflectors). This state is schematically shown in FIG.
【0102】[0102]
【数11】△R≦0.25×R’=0.25×R×(F
2 /F1 )2 △S≦0.5×S’=0.5×S×(F2 /F1 )[Expression 11] ΔR ≦ 0.25 × R ′ = 0.25 × R × (F
2 / F 1 ) 2 ΔS ≦ 0.5 × S ′ = 0.5 × S × (F 2 / F 1 )
【0103】楕円鏡を集光鏡として用いた場合、点光源
でない現実の発光部は長辺方向が楕円鏡の回転対称軸方
向に配置され、例えばR≧2×Sの長い円柱形で近似さ
れる。したがって、△Sの範囲を次の数12のように規
定することもできる。When an ellipsoidal mirror is used as a condensing mirror, the actual light emitting portion which is not a point light source is arranged with the long side direction in the rotational symmetry axis direction of the ellipsoidal mirror, and is approximated by a long cylindrical shape of R ≧ 2 × S, for example. It Therefore, the range of ΔS can be defined as the following Expression 12.
【0104】[0104]
【数12】 △S≦0.25×R’=0.25×R×(F2 /F1 )[Formula 12] ΔS ≦ 0.25 × R ′ = 0.25 × R × (F 2 / F 1 )
【0105】また、錐体物の光入射側の有効面積SA
は、第2焦点位置の発光体の拡大像を包含していること
が好ましい。一方、楕円鏡のY−Z軸方向の最大半径は
(F2×F1 )1/2 であるため、錐体物の光入射側の有
効面の直径の上限は楕円鏡の最大直径の半分(F2 ×F
1 )1/2 程度が好ましい。したがって、次の数13の条
件をみたすことが好ましい。Also, the effective area S A of the cone on the light incident side is
Preferably includes a magnified image of the illuminant at the second focal position. On the other hand, since the maximum radius of the elliptical mirror in the YZ axis direction is (F 2 × F 1 ) 1/2 , the upper limit of the diameter of the effective surface of the cone on the light incident side is half the maximum diameter of the elliptic mirror. (F 2 × F
1 ) About 1/2 is preferable. Therefore, it is preferable to satisfy the following condition of Expression 13.
【0106】[0106]
【数13】0.2×(R×F2 /F1 )2 ≦SA ≦0.
8×(F2 ×F1 )## EQU13 ## 0.2 × (R × F 2 / F 1 ) 2 ≤S A ≤0.
8 x (F 2 x F 1 )
【0107】また、光源光学系から出射される光束の分
散角φ(η)は、集光性手段である集光レンズの焦点距
離L1 と錐体物の光出射面の有効口径D2 とによって、
数14のように関係づけられる。このとき、錐体物の光
出射面の有効口径D2 は錐体物自体の有効断面積直径の
場合と、開口絞り17の開口径の場合の二つがあり得
る。具体的には、図15に示す分散角ζがφに相当す
る。The divergence angle φ (η) of the light beam emitted from the light source optical system is the focal length L 1 of the condensing lens which is the condensing means and the effective aperture D 2 of the light emitting surface of the cone. By
It is related as shown in Expression 14. At this time, there can be two effective aperture diameters D 2 of the light emitting surface of the conical object, that is, the effective sectional area diameter of the conical object itself and the aperture diameter of the aperture stop 17. Specifically, the dispersion angle ζ shown in FIG. 15 corresponds to φ.
【0108】[0108]
【数14】tan(φ)=D2 /L1 Tan (φ) = D 2 / L 1
【0109】本発明の光源光学系から得られる光束の分
散角の好ましい範囲を、2°≦φ≦10°とすると、錐
体物の光出射面の有効面積SB (mm2 )は数15の式
Aの関係を満たすことに対応する。分散角φが2°≦φ
≦6°の場合には数15の式Bの関係を満たすことに対
応する。さらに、分散角φが4°≦φ≦8°の場合には
数15の式Cの関係をみたすことに対応する。Assuming that the preferable range of the dispersion angle of the light beam obtained from the light source optical system of the present invention is 2 ° ≦ φ ≦ 10 °, the effective area S B (mm 2 ) of the light emitting surface of the cone is expressed by the formula 15 It corresponds to satisfying the relationship of the expression A of Dispersion angle φ is 2 ° ≦ φ
The case of ≦ 6 ° corresponds to satisfying the relation of the expression B of Expression 15. Further, when the dispersion angle φ is 4 ° ≦ φ ≦ 8 °, it corresponds to satisfying the relation of the expression C of the expression 15.
【0110】[0110]
【数15】 L1 2/1000≦SB ≦L1 2/40…………………(A) L1 2/1000≦SB ≦L1 2/115………………(B) L1 2/260≦SB ≦L1 2/64……………………(C)Equation 15] L 1 2/1000 ≦ S B ≦ L 1 2/40 ..................... (A) L 1 2/1000 ≦ S B ≦ L 1 2/115 .................. (B ) L 1 2/260 ≦ S B ≦ L 1 2/64 ........................ (C)
【0111】また、上記の各光源光学系のうち透過型の
錐体物を用いるいずれかの光源装置において、発光部の
長さRと、第1焦点距離F1 と、第2焦点距離F2 と、
表示素子15の対角寸法DS (mm)と、集光性手段1
3の焦点距離L1 (mm)と、透過型の錐体状プリズム
の屈折率nP との間に、次に示す数16の関係が満たさ
れることを特徴とする光源光学系101Cを提供する。In any of the light source devices using a transmissive cone in each of the above light source optical systems, the length R of the light emitting portion, the first focal length F 1 , and the second focal length F 2 When,
The diagonal dimension D S (mm) of the display element 15 and the light collecting means 1
Provided is a light source optical system 101C, characterized in that the following relational expression 16 is satisfied between the focal length L 1 (mm) of 3 and the refractive index n P of the transmissive conical prism. .
【0112】[0112]
【数16】 1mm≦R≦7mm …………………………(a1 ) 1.5R≦F1 ………………………………(a2 ) (F2 /F1 )は、次のいずれか一方で与えられる、光
源光学系の集光鏡が楕円鏡単独で構成される場合は、 5≦F2 /F1 ≦12…………………………(a3 −
1) 光源光学系の集光鏡が楕円鏡と球面鏡の複合集光鏡で構
成される場合は、 3≦F2 /F1 ≦8 …………………………(a3 −
2) 0.2≦DS /L1 ≦0.5 ………………(a4 ) 40≦L1 2/SB ≦1000 ………………(a5 ) 1.45≦nP ≦1.65 …………………(a6 ) および、凸錐体状プリズムにおいては、 100°≦α≦150° …………………(a7 ) または凹錐体状プリズムにおいては、 210°≦β≦260° …………………(a8 )[Equation 16] 1 mm ≤ R ≤ 7 mm …………………… (a 1 ) 1.5 R ≤ F 1 ………………………… (a 2 ) (F 2 / F 1 ) is given by either of the following, 5 ≦ F 2 / F 1 ≦ 12 ……………………………… when the condensing mirror of the light source optical system is composed of an elliptic mirror alone. (A 3 −
1) When the condensing mirror of the light source optical system is composed of a compound condensing mirror of an elliptical mirror and a spherical mirror, 3 ≦ F 2 / F 1 ≦ 8 ………………………… (a 3 −
2) 0.2 ≦ D S / L 1 ≦ 0.5 .................. (a 4) 40 ≦ L 1 2 / S B ≦ 1000 .................. (a 5) 1.45 ≦ n P ≤ 1.65 (a 6 ) and, in the case of a convex cone prism, 100 ° ≤ α ≤ 150 ° (a 7 ) or a concave cone prism , 210 ° ≦ β ≦ 260 ° ………………… (a 8 )
【0113】そして、これらの光源光学系を用いた投射
型カラー表示装置を提供する。この場合、表示素子周辺
の色分離合成光学系等の光学系は上記の実施例1と実施
例2と同様に構成する。Then, a projection type color display device using these light source optical systems is provided. In this case, the optical system such as the color separation / synthesis optical system around the display element is configured in the same manner as in the first and second embodiments.
【0114】基本的な配置構成は、実施例1と同様に、
光源光学系とRGB三色の色分離手段(ダイクロイック
ミラー)と投射光学系とからなる。本発明の光源光学系
によって、高指向性のほぼ平行な光束であり、かつ、大
きな光束が得られることにまず第1の特徴がある。そし
て、光源からの光を有効利用し、不要な光を除去できる
光学系と組み合わせて高性能の投射型カラー表示装置を
得る。The basic arrangement is similar to that of the first embodiment.
It is composed of a light source optical system, a RGB color separation means (dichroic mirror), and a projection optical system. The first characteristic is that the light source optical system of the present invention can obtain a high-directivity almost parallel light beam and a large light beam. Then, a high-performance projection type color display device is obtained by effectively using the light from the light source and combining it with an optical system capable of removing unnecessary light.
【0115】その光源光学系には、楕円鏡12と光源1
1と光透過型の凸錐体状プリズム1もしくは凹錐体状プ
リズム2、または凸錐体状反射体10もしくは凹錐体状
反射体20と集光性手段として集光レンズ13とを備え
る。この光源光学系によって、例えば、集光角が2°〜
10°が得られる。好ましくは、R=2〜3mmの場合
におよそ2°〜6°、R=5mmの場合では、およそ4
°〜6°の範囲の高指向性の強い光束を得ることができ
る。光源の発光部がより理想的な点光源に近づけば、そ
れだけ高い平行度が得られる。The light source optical system includes an elliptical mirror 12 and a light source 1.
1 and a light-transmissive convex-conical prism 1 or concave-conical prism 2, a convex-conical reflector 10 or a concave-conical reflector 20, and a condenser lens 13 as a condensing means. With this light source optical system, for example, the converging angle is 2 ° to
10 ° is obtained. Preferably, it is approximately 2 ° to 6 ° when R = 2 to 3 mm and approximately 4 ° when R = 5 mm.
It is possible to obtain a light beam with high directivity in the range of ° to 6 °. The closer the light emitting portion of the light source is to the more ideal point light source, the higher the degree of parallelism obtained.
【0116】本発明においては、有限の発光長を有する
発光部から放射され空間中で一様でない分離された不均
一な光束を錐体物を用いることで実用的な平行化光束を
生成する点にまず第1の特徴がある。In the present invention, a practical collimated light beam is generated by using a pyramid for a non-uniform light beam which is emitted from a light emitting section having a finite light emission length and is not uniform in space. First, there is the first feature.
【0117】この場合、表示素子上での光照射面または
表示素子の表示面の対角寸法DS (mm)と発光部の長
さR(mm)との比DS /Rを指数とすると、上述した
集光角で表される平行光の度合いと光利用効率との調和
する好ましい範囲がある。集光角の範囲が2°〜10°
の場合は、およそ10≦DS /R≦200の範囲にある
ことが好ましく、2°〜6°の場合には、20≦DS /
R≦200の範囲にあることが好ましい。In this case, the ratio D S / R between the diagonal dimension D S (mm) of the light irradiation surface on the display element or the display surface of the display element and the length R (mm) of the light emitting portion is taken as an index. There is a preferable range in which the degree of parallel light represented by the above-mentioned light collection angle and the light use efficiency are in harmony. Range of collection angle is 2 ° -10 °
In the case of, it is preferably in the range of 10 ≦ D S / R ≦ 200, and in the case of 2 ° to 6 °, 20 ≦ D S /
It is preferably in the range of R ≦ 200.
【0118】[0118]
【発明の効果】本発明の投射型表示装置では、光源から
出射された光を楕円鏡12を用い、錐体物と組み合わせ
て集光しているため、集光効率が高く、明るい投射表示
が可能である。また、楕円鏡と球面鏡を組み合わせて複
合集光鏡とすることによりさらに集光効率が向上する。In the projection type display device of the present invention, the light emitted from the light source is condensed by using the elliptical mirror 12 in combination with the conical object, so that the light collection efficiency is high and bright projection display is possible. It is possible. Further, by combining an elliptic mirror and a spherical mirror to form a compound condensing mirror, the condensing efficiency is further improved.
【0119】また、その第2焦点位置に特定の形状の凸
錐体状プリズムもしくは凹錐体状プリズム、さらに第1
の絞り17を設けて発散光を除去しているため、光源が
有限長を有するため楕円鏡12で反射して第2焦点位置
を通過せずに透過散乱型表示素子に向かう光を除去で
き、投射画像のコントラスト比を向上できる。At the second focal position, a convex-cone prism or a concave-cone prism having a specific shape, and the first prism
The iris 17 is provided to remove the divergent light, so that the light source has a finite length, so that the light reflected by the elliptical mirror 12 and not going through the second focus position toward the transmissive scattering display element can be removed. The contrast ratio of the projected image can be improved.
【0120】また、この凸錐体状プリズム1では頂角α
が100°〜150°、凹錐体状プリズム2ではその頂
角βが210°〜260°としたので、遮光部を有する
光源と楕円鏡を用いた場合に生じる楕円鏡の第2焦点位
置における光軸と平行な光成分の不足に起因した透過散
乱型表示素子15の面内光強度分布の不均一性が改善さ
れ、投射像の光量を多く取りながら、特に中心部の照度
均一性が優れた、明るく、高コントラスト比の投射表示
装置を得ることができる。Further, in this convex cone-shaped prism 1, the apex angle α
Is 100 ° to 150 °, and the apex angle β of the concave cone prism 2 is 210 ° to 260 °. Therefore, at the second focal position of the elliptic mirror that occurs when a light source having a light shielding portion and an elliptic mirror are used. The non-uniformity of the in-plane light intensity distribution of the transmission / scattering type display element 15 due to the lack of the light component parallel to the optical axis is improved, and the illuminance uniformity of the central portion is particularly excellent while taking a large amount of light of the projected image. Moreover, a bright and high-contrast projection display device can be obtained.
【0121】また、長焦点距離の集光レンズを各色に対
応した液晶表示素子毎に応じてそれぞれの色光の光路に
分散して配置することにより、投射型表示装置の容積の
増大を招くことなく、高輝度でかつ指向性の高い液晶表
示素子への入射光を生成することができる。Further, by disposing the condensing lenses having a long focal length in the optical paths of the respective color lights in accordance with each liquid crystal display element corresponding to each color, the volume of the projection type display device is not increased. It is possible to generate incident light on the liquid crystal display element having high brightness and high directivity.
【0122】本発明は、このほか、本発明の効果を損し
ない範囲内で種々の応用が可能である。In addition to the above, the present invention can be applied in various ways within a range that does not impair the effects of the present invention.
【図1】本発明の投射型表示装置の第1の実施例を示す
ブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a projection type display device of the present invention.
【図2】本発明の凸錐体状プリズムを用いた光源光学系
の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a light source optical system using a convex cone prism of the present invention.
【図3】本発明の凹錐体状プリズムを用いた光源光学系
の拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of a light source optical system using the concave cone prism of the present invention.
【図4】楕円鏡と球面鏡と凸錐体状プリズムを用いた光
源光学系の拡大図。FIG. 4 is an enlarged view of a light source optical system using an elliptical mirror, a spherical mirror, and a convex cone prism.
【図5】凸錐体状プリズム付近の光路図。FIG. 5 is an optical path diagram in the vicinity of a convex cone prism.
【図6】本発明の実施例3のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の光源光学系の仮想結像の関係を示す一
部拡大図。FIG. 7 is a partially enlarged view showing the relationship of virtual imaging of the light source optical system of the present invention.
【図8】本発明の錐体物の付近での仮想結像を示す拡大
図。FIG. 8 is an enlarged view showing a virtual image formation in the vicinity of a cone according to the present invention.
【図9】本発明の色分離手段と表示素子と集光レンズと
の第1の配置関係(二枚集光レンズ構成)を示すブロッ
ク図。FIG. 9 is a block diagram showing a first arrangement relationship (two-lens condenser lens configuration) of the color separation means, the display element, and the condenser lens of the present invention.
【図10】本発明の色分離手段と表示素子と集光レンズ
との第2の配置関係(前集光レンズ)を示すブロック
図。FIG. 10 is a block diagram showing a second arrangement relationship (front condenser lens) of the color separation means, the display element, and the condenser lens of the present invention.
【図11】本発明の色分離手段と表示素子と集光レンズ
との第3の配置関係(後集光レンズ)を示すブロック
図。FIG. 11 is a block diagram showing a third arrangement relationship (post-condensing lens) of the color separation means, the display element, and the condensing lens of the present invention.
【図12】プリズム体付近での光路図。FIG. 12 is an optical path diagram in the vicinity of a prism body.
【図13】本発明の光源光学系のブロック図。FIG. 13 is a block diagram of a light source optical system of the present invention.
【図14】液晶樹脂複合体を備えた液晶表示素子を用い
た場合の集光角とコントラスト比との特性を示すグラ
フ。FIG. 14 is a graph showing characteristics of a light collection angle and a contrast ratio when a liquid crystal display device including a liquid crystal resin composite is used.
【図15】本発明の光源光学系から第2の絞りに至る光
路図。FIG. 15 is an optical path diagram from the light source optical system of the present invention to a second diaphragm.
【図16】比較例を示すブロック図。FIG. 16 is a block diagram showing a comparative example.
1:凸錐体状プリズム 2:凹錐体状プリズム 10:投射型カラー液晶表示装置 11:光源 11a:発光部 12、12A:楕円鏡 12B:球面鏡 131R、131G、131B:集光レンズ 132R、132G、132B:集光レンズ(フィール
ドレンズ) 15R、15G、15B:表示素子 17:第1の絞り 18:第2の絞り 20:投射光学系 141、141a、141b:色分離手段 142、142a、142b:色合成手段1: Convex Cone Prism 2: Concave Cone Prism 10: Projection Color Liquid Crystal Display Device 11: Light Source 11a: Light Emitting Unit 12, 12A: Elliptical Mirror 12B: Spherical Mirror 131R, 131G, 131B: Condensing Lens 132R, 132G , 132B: Condensing lens (field lens) 15R, 15G, 15B: Display element 17: First diaphragm 18: Second diaphragm 20: Projection optical system 141, 141a, 141b: Color separation means 142, 142a, 142b: Color synthesis means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芹澤 成幸 東京都千代田区丸の内二丁目1番2号 旭 硝子株式会社内 (72)発明者 尊田 嘉之 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nariyuki Serizawa 2-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Asahi Glass Co., Ltd. Central Research Institute Co., Ltd.
Claims (11)
れた透過散乱型の表示素子と、 表示素子を通過した各色光を色合成せしめてカラー表示
光をスクリーン等に投射する投射光学系とから構成され
た投射型カラー表示装置であって、 光源光学系に光源と楕円鏡と錐体状プリズムとが備えら
れ、 集光手段は色分離手段の後の光路中であって、表示素子
各々の光入射側または光出射側の少なくとも一方に設け
られ、色分離手段から集光手段に至る光路中の色光が非
平行光とされてなることを特徴とする投射型カラー表示
装置。1. A light source optical system that emits light from a light source, a color separation unit that color-separates the light from the light source, a condensing unit that condenses the colored light, and a light scattering ability that changes according to an external signal. A projection type color display device comprising a transmission / scattering type display element provided for each of the display elements and a projection optical system for color-synthesizing the color lights passing through the display element and projecting the color display light on a screen or the like. The light source optical system includes a light source, an elliptic mirror, and a conical prism, and the light condensing unit is in the optical path after the color separating unit and is provided on at least one of the light incident side or the light emitting side of each display element. A projection type color display device, characterized in that the color light provided in the optical path from the color separation means to the light condensing means is non-parallel light.
て、 光源光学系には、光源と楕円鏡と球面鏡と錐体状プリズ
ムとが備えられ、楕円鏡の第1焦点の位置近傍に光源、
楕円鏡の第2焦点の位置近傍に錐体状反射体、楕円鏡の
第1焦点の位置近傍を曲率中心とする球面鏡がそれぞれ
配置され、楕円鏡の深さHと第1焦点距離f1 との比
率、K=H/f1 が1〜1. 3とされ、球面鏡の反射面
が楕円鏡の第1焦点から第2焦点方向側を覆うとともに
第2焦点方向側に開口部を有することを特徴とする投射
型カラー表示装置。2. The projection type color display device according to claim 1, wherein the light source optical system is provided with a light source, an elliptic mirror, a spherical mirror and a conical prism, and the light source is located near the first focal point of the elliptic mirror.
A cone-shaped reflector is arranged near the position of the second focal point of the elliptic mirror, and a spherical mirror having a curvature center near the position of the first focal point of the elliptic mirror is arranged, and the depth H of the elliptic mirror and the first focal length f 1 are set. , K = H / f 1 is 1 to 1.3, and the reflecting surface of the spherical mirror covers the first focal point of the elliptical mirror from the second focal direction side and has an opening on the second focal direction side. Characteristic projection type color display device.
において、表示素子の光入射側に配置された第1の集光
手段と、表示素子の光出射側に配置された第2の集光手
段とが備えられたことを特徴とする投射型カラー表示装
置。3. The projection type color display device according to claim 1 or 2, wherein the first condensing means is disposed on the light incident side of the display element and the second condenser is disposed on the light emitting side of the display element. A projection type color display device comprising: a light unit.
において、集光手段は、表示素子の光入射側に配置され
たことを特徴とする投射型カラー表示装置。4. The projection type color display device according to claim 1, wherein the light condensing means is arranged on the light incident side of the display element.
ー表示装置において、錐体状プリズムと色分離手段との
間の位置に第1の絞りが設けられたことを特徴とする投
射型カラー表示装置。5. The projection type color display device according to claim 1, wherein a first diaphragm is provided at a position between the cone-shaped prism and the color separation means. Projection type color display device.
ー表示装置において、錐体状プリズムもしくは第1の絞
りの像が集光手段によって結像される位置にその像とほ
ぼ同じ形状の開口部を有する第2の絞りが配置されたこ
とを特徴とする投射型カラー表示装置。6. The projection type color display device according to claim 1, wherein the image of the cone-shaped prism or the first diaphragm is substantially the same as the image at the position where the image is formed by the light collecting means. A projection type color display device characterized in that a second diaphragm having a shaped opening is arranged.
ラー表示装置において、表示素子として液晶表示素子が
用いられ、その電極付き基板間に、正の誘電異方性のネ
マチック液晶が固化物マトリクス中に分散保持された液
晶固化物複合体を有し、かつ固化物マトリクスの屈折率
が用いられる液晶の常光屈折率(n0 )または異常光屈
折率(nE )のいずれか一方と一致せしめられた液晶表
示素子であることを特徴とする投射型カラー表示装置。7. The projection type color display device according to claim 1, wherein a liquid crystal display element is used as a display element, and a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is provided between the substrates with electrodes. Has a liquid crystal solidified substance complex dispersed and held in a solidified substance matrix, and the refractive index of the solidified substance matrix is used to be either the ordinary light refractive index (n 0 ) or the extraordinary light refractive index (n E ) A projection type color display device characterized by being a liquid crystal display element matched with one side.
れた透過散乱型の表示素子と、 表示素子を通過した各色光を色合成せしめる色分離手段
と、色合成されたカラー表示光をスクリーン等に投射す
る投射光学系とから構成された投射型カラー表示装置で
あって、 光源光学系には光源と楕円鏡もしくは複合集合鏡と錐体
状プリズムとが備えられ、 集光手段は色分離手段の後の光路中であって、表示素子
各々の光入射側と光出射側にそれぞれ設けられ、色分離
手段から光入射側の集光手段に至る光路中の色光が非平
行光とされてなることを特徴とする投射型カラー表示装
置。8. A light source optical system for emitting a light source light, a color separation means for color-separating the light source light into color light, a light condensing means for condensing the color light, and a light scattering ability which changes according to an external signal. It is composed of a transmission / scattering type display element provided for each color, a color separation means for color-synthesizing each color light that has passed through the display element, and a projection optical system for projecting the color-synthesized color display light onto a screen or the like. A projection type color display device, wherein a light source optical system is provided with a light source, an elliptic mirror or a composite collecting mirror, and a conical prism, and the condensing means is in the optical path after the color separating means, A projection-type color display device, characterized in that color light is provided on each of the light incident side and the light emitting side, and the color light in the optical path from the color separating means to the light-incident-side condensing means is non-parallel light.
ー表示装置において、 凸錐体状プリズムの頂角αが100°〜150°、 または、凹錐体状プリズムの頂角βが210°〜260
°とされたことを特徴とする投射型カラー表示装置。9. The projection type color display device according to claim 1, wherein the convex cone prism has an apex angle α of 100 ° to 150 °, or the concave cone prism has an apex angle β. Is 210 ° to 260
A projection type color display device characterized by being set to °.
ラー表示装置において、集光手段は、表示素子の光入射
側に配置された第1の集光手段と、表示素子の光出射側
に配置され表示素子からの透過光を、投射光学系の中の
投射レンズの瞳位置に集光する第2の集光手段とからな
ることを特徴とする投射型カラー表示装置。10. The projection type color display device according to claim 1, wherein the light condensing means includes a first light condensing means arranged on a light incident side of the display element and a light of the display element. A projection type color display device comprising: a second condensing unit arranged on the exit side and condensing transmitted light from a display element at a pupil position of a projection lens in a projection optical system.
カラー表示装置を用いたことを特徴とする照明装置。11. An illuminating device comprising the projection type color display device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089876A JPH07294920A (en) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Projection type color display device and illumination device using it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089876A JPH07294920A (en) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Projection type color display device and illumination device using it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294920A true JPH07294920A (en) | 1995-11-10 |
Family
ID=13982974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6089876A Pending JPH07294920A (en) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Projection type color display device and illumination device using it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07294920A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6135598A (en) * | 1998-07-08 | 2000-10-24 | Fujitsu Limited | Optical device with light path changing element and projection-type display apparatus |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP6089876A patent/JPH07294920A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6135598A (en) * | 1998-07-08 | 2000-10-24 | Fujitsu Limited | Optical device with light path changing element and projection-type display apparatus |
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