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JPH0816828B2 - Projection display device - Google Patents
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JPH0816828B2 - Projection display device - Google Patents

Projection display device

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JPH0816828B2
JPH0816828B2 JP63054234A JP5423488A JPH0816828B2 JP H0816828 B2 JPH0816828 B2 JP H0816828B2 JP 63054234 A JP63054234 A JP 63054234A JP 5423488 A JP5423488 A JP 5423488A JP H0816828 B2 JPH0816828 B2 JP H0816828B2
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light
lens
converging lens
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input
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はライトバルブに形成される光学像を照明光で
照射するとともに投写レンズによりスクリーン上に投写
する投写型表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection display device that irradiates an optical image formed on a light valve with illumination light and projects it onto a screen by a projection lens.

従来の技術 大画面の映像表示を行なうために、比較的小さなライ
トバルブに光学的特性の変化として映像信号に応じた光
学像を形成し、この光学像を照明光で照射するとともに
投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が従
来からよく知られている。この種の投写型表示装置は、
投写画像の解像度がライトバルブの解像度でほぼ決ま
り、光源を強くすれば光出力が大きくなるので、高解像
度のライトバルブを用いればその表示面積が小さくても
高解像度で光出力の大きい投写型表示装置を実現するこ
とができる。また、最近では、ライトバルブとして液晶
パネルを用いる方法が注目されている(例えば、SID87
ダイジェスト第75ページ)。このような投写型表示装置
の従来の構成の一例を第5図に示す。
2. Description of the Related Art In order to display a large-screen image, an optical image is formed on a relatively small light valve according to the image signal as a change in optical characteristics, and this optical image is illuminated by illumination light and projected by a projection lens. Conventionally, a method of enlarging and projecting on the top is well known. This type of projection display device
The resolution of the projected image is almost determined by the resolution of the light valve, and the light output increases when the light source is strengthened. Therefore, if a high-resolution light valve is used, the projection display has high resolution and high light output even if the display area is small. The device can be realized. Recently, a method of using a liquid crystal panel as a light valve has attracted attention (for example, SID87
Digest page 75). FIG. 5 shows an example of a conventional configuration of such a projection display device.

ランプ1は赤,緑,青の色成分を含む光を放射し、ラ
ンプ1から投射される光は集光レンズ2と凹面鏡3とに
より平行に近い光に変換され、熱線吸収フィルタ4を透
過した後、色分解手段5に入射する。色分解手段5は平
板型の青反射ダイクロイックミラー6と平板型の緑反射
ダイクロイックミラー7とを平行に配置したもので、そ
れらの法線8,9が入力光光軸10に対して45度となるよう
に配置されている。色分解手段5を出た赤の光は平面ミ
ラー11,12を介して、緑の光はそのまま直進して、青の
光は平面ミラー13を介して、それぞれ対応する液晶パネ
ル14,15,16に入射する。液晶パネル14,15,16にはそれぞ
れの映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形成
される。液晶パネル14,15,16からの出力光は光合成手段
17により1つに合成されて実質的に緑の液晶パネル15の
位置にカラー画像が形成される。このカラー画像はテレ
セントリックの投写レンズ18によりスクリーン(図示せ
ず)上に拡大投写される。光合成手段17は4つの直角プ
リズム19,20,21,22を接合したプリズム型のダイクロイ
ックミラーであり、接合面23,24に赤反射ダイクロイッ
ク多層膜が、接合面25,26に青反射ダイクロイック多層
膜が蒸着されている。多層膜の交差部27はその影響がス
クリーン上に現れないように非常に細くしている。
The lamp 1 emits light containing red, green, and blue color components, and the light projected from the lamp 1 is converted into almost parallel light by the condenser lens 2 and the concave mirror 3 and transmitted through the heat ray absorption filter 4. After that, the light enters the color separation means 5. The color separation means 5 has a flat-type blue reflecting dichroic mirror 6 and a flat-type green reflecting dichroic mirror 7 arranged in parallel, and their normals 8 and 9 are 45 degrees with respect to the input optical axis 10. It is arranged to become. The red light emitted from the color separation means 5 goes straight through the plane mirrors 11 and 12, the green light goes straight through, and the blue light goes through the plane mirror 13 to the corresponding liquid crystal panels 14, 15, 16 respectively. Incident on. Optical images are formed on the liquid crystal panels 14, 15, 16 as changes in transmittance according to the respective video signals. The output light from the liquid crystal panels 14, 15, 16 is used for photosynthesis.
A color image is formed at the position of the substantially green liquid crystal panel 15 by being combined into one by 17. This color image is enlarged and projected on a screen (not shown) by the telecentric projection lens 18. The light synthesizing means 17 is a prism type dichroic mirror in which four right-angle prisms 19, 20, 21, and 22 are joined, a red reflecting dichroic multilayer film on joining surfaces 23, 24, and a blue reflecting dichroic multilayer film on joining surfaces 25, 26. Has been deposited. The intersection 27 of the multilayer film is made very thin so that its influence does not appear on the screen.

第5図に示した投射型表示装置は、投写レンズが1本
であるので画面サイズまたは投写レンズ18からスクリー
ンまでの距離を容易に変えられるという特徴がある。
The projection type display device shown in FIG. 5 has a feature that the screen size or the distance from the projection lens 18 to the screen can be easily changed because the projection type display device has one projection lens.

発明が解決しようとする課題 第5図に示した構成では、集光レンズ2から各液晶パ
ネル14,15,16までの光路長が、青と緑の光は短く、赤の
光は長い。一般に、集光レンズ2から出る光は光路が長
くなるに従って光が拡がるので、青と緑の光は光利用率
が高いが、赤の光は光路長が長い分だけ光利用効率が低
くなる。投写画像の白バランスを考えると、例えば青と
緑の光の光路に減衰フィルタを挿入して、最適な赤,
緑,青の照度比にする必要がある。装置全体の光利用効
率は最適な赤,緑,青の照度比に最も不足する色の光で
決定されるので、第5図に示した構成では装置全体の光
利用効率が低く、光出力が小さいという問題がある。ま
た、光源の光出力を大きくすれば装置の光出力を大きく
できるが、それだけ装置全体が大きくなるという問題が
ある。
Problems to be Solved by the Invention In the configuration shown in FIG. 5, the optical path lengths from the condenser lens 2 to the liquid crystal panels 14, 15, 16 are short for blue and green light and long for red light. In general, the light emitted from the condenser lens 2 spreads as the optical path becomes longer, so that the light utilization efficiency of blue and green light is high, but the light utilization efficiency of red light is low due to the long optical path length. Considering the white balance of the projected image, for example, insert an attenuation filter in the optical path of blue and green light,
It is necessary to make the illuminance ratio of green and blue. Since the light utilization efficiency of the entire device is determined by the light of the color that is most insufficient for the optimal illuminance ratio of red, green, and blue, the light utilization efficiency of the entire device is low and the light output is low in the configuration shown in FIG. There is a problem of being small. Further, if the light output of the light source is increased, the light output of the device can be increased, but there is a problem that the device as a whole is increased accordingly.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光学系の
光利用効率を向上させて、コンパクトでしかも光出力の
大きい投写型表示装置を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the light utilization efficiency of an optical system and to provide a projection type display device that is compact and has a large light output.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の投写型表示装置
は、3原色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光
源の出力光を3原色の光に分解するために2枚の平板型
ダイクロイックミラーを入射光光軸に対して約45度傾け
て略平行に配置した色分解手段と、映像信号に応じた光
学像が形成され前記色分解手段からの各出力光がそれぞ
れ照射される3つのライトバルブと、前記各ライトバル
ブからの出力光を1つに合成する多層膜面をX字状に交
差させた光合成手段と、前記光合成手段からの出力光を
受け前記ライトバルブの光学像をスクリーン上に投写す
る投写レンズと、前記色分解手段を直進して出射する光
を対応するライトバルブに導く光伝達手段と、前記色分
解手段の第1の平板型ダイクロイックミラーにより折り
曲げられて出射する光を対応するライトバルブに導く平
面ミラーとを備え、前記色分解手段の第2の平板型ダイ
クロイックミラーにより折り曲げられて出射する光は前
記光合成手段を直進するようにし、前記光伝達手段は入
力端に配置される入力部収束レンズと、出力端に配置さ
れる出力部収束レンズと、前記入力部収束レンズと前記
出力部収束レンズとの間に光路中に配置される中央部収
束レンズと、前記入力部収束レンズと前記中央部収束レ
ンズとの間の光路を折り曲げる入力側平面ミラーと、前
記中央部収束レンズと前記出力部収束レンズとの間の光
路を折り曲げる出力側平面ミラーとを備え、前記光伝達
手段の光路中に前記光源内の発光体の実像が形成される
ようにしたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a projection display apparatus of the present invention is a light source that emits light including color components of three primary colors, and decomposes output light of the light source into light of three primary colors. Therefore, two flat plate type dichroic mirrors are arranged substantially parallel to each other with an inclination of about 45 degrees with respect to the incident optical axis, and an optical image corresponding to a video signal is formed and each output from the color separating means is formed. Three light valves that are respectively irradiated with light, a photosynthesis unit that intersects a multilayer film surface that synthesizes the output light from each of the light valves into one in an X shape, and an output light from the photosynthesis unit A projection lens for projecting an optical image of the light valve onto a screen, a light transmission means for guiding light emitted straight through the color separation means to a corresponding light valve, and a first flat plate type dichroic of the color separation means. By the mirror A flat mirror for guiding the light emitted after being bent to a corresponding light valve, and the light emitted after being bent by the second flat plate type dichroic mirror of the color separation means goes straight through the light combining means, The light transmitting means includes an input convergence lens arranged at the input end, an output convergence lens arranged at the output end, and a center arranged in the optical path between the input convergence lens and the output convergence lens. -Side converging lens, an input-side plane mirror that bends the optical path between the input-side converging lens and the central-portion converging lens, and an output-side plane that bends the optical path between the central-portion converging lens and the output-portion converging lens And a mirror so that a real image of the light emitter in the light source is formed in the optical path of the light transmitting means.

作用 上記構成によれば、集光レンズと光伝達手段の入力部
収束レンズとにより中央部収束レンズ付近に光源内の発
光体の実像を形成し、中央部収束レンズにより入力部収
束レンズ付近の物体の実像を出力部収束レンズ付近に形
成するようにしているので、入力部収束レンズに入射し
て中央部収束レンズに到達するような光はすべて出力部
収束レンズを通過して出力される。入力側平面ミラーと
出力側平面ミラーとは、光伝達手段内の光路を折り曲げ
るだけである。こうして、入力部収束レンズと中央部収
束レンズとが発散しようとする光を収束光に変換し、光
伝達手段の内部で光が拡がることによる光利用効率の低
下を防ぐので、光利用効率を向上させた投与型表示装置
を実現できる。
Operation According to the above configuration, a real image of the light emitting body in the light source is formed near the central converging lens by the condensing lens and the input converging lens of the light transmitting means, and the object near the input converging lens is formed by the central converging lens. Since the real image is formed in the vicinity of the output-portion converging lens, all the light that enters the input-portion converging lens and reaches the central-portion converging lens passes through the output-portion converging lens and is output. The input side plane mirror and the output side plane mirror only bend the optical path in the light transmitting means. In this way, the light that is about to diverge by the input-portion converging lens and the central-portion converging lens is converted into convergent light, and the light utilization efficiency is prevented from lowering due to the spread of the light inside the light transmission means, thus improving the light utilization efficiency. It is possible to realize the administration type display device.

実施例 以下、本発明の一実施例の投写型表示装置について、
図面を参照しながら説明する。
Example Hereinafter, a projection display device of an example of the present invention,
This will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例における光学系の構成
を示したもので、30は光源、38は色分解手段、39は光伝
達手段、40は平面ミラー、41,42,43はライトバルブ、44
は光合成手段、45は投与レンズである。38の色分解手段
において、46は青反射の平板型ダイクロイックミラー、
47は縁反射の平板型ダイクロイックミラーであり、それ
らの法線、48,49が光軸37と45度の角度をなすように配
置してある。39の光伝達手段において、50は入力部収束
レンズ、51は入力側平面ミラー、52は中央部収束レン
ズ、53は出力側平面ミラー、54は出力部収束レンズであ
る。なお、第1図に示した構成は、光伝達手段39を除け
ば、第5図に示した従来例の構成と同一である。
FIG. 1 shows the configuration of an optical system in the first embodiment of the present invention, in which 30 is a light source, 38 is color separation means, 39 is light transmission means, 40 is a plane mirror, 41, 42, 43 are Light valve, 44
Is a photosynthetic means, and 45 is an administration lens. In the color separation means of 38, 46 is a plate-type dichroic mirror with blue reflection,
Reference numeral 47 is a plate-type dichroic mirror with edge reflection, which is arranged so that their normals, 48 and 49, form an angle of 45 degrees with the optical axis 37. In the light transmitting means 39, 50 is an input-side converging lens, 51 is an input-side plane mirror, 52 is a central-side converging lens, 53 is an output-side plane mirror, and 54 is an output-side converging lens. The configuration shown in FIG. 1 is the same as the configuration of the conventional example shown in FIG. 5 except for the light transmitting means 39.

光源30はランプ31と、集光レンズ32と、凹面鏡33と、
熱線吸収フィルタ34とから構成され、ランプ31は赤,
緑,青の3原色の色成分を含む光を放射する。ランプ31
から放射される光は集光レンズ32と凹面鏡33とにより平
行に近い光に変換される。厳密には、ランプ31の発光体
35の中心36から出る光線が集光レンズ32から光軸37と平
行に出射するようにしてある。集光レンズ32から出た光
は熱線吸収フィルタ34により赤外線が除去される。光源
30の出力光は色分解手段38に入射し、赤,緑,青の光に
分解される。色分解手段38を出た赤の光は光伝達手段39
を介して、緑の光は直進して、青の光は平面ミラー40を
介して、それぞれ対応するライトバルブ41,42,43に入射
する。ライトバルブ41,42,43は透過型の液晶パネルであ
って、映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形
成される。ライトバルブ41,42,43からの出力光は光合成
手段44により1つに合成されて、実質的にライドバルブ
42の位置にカラー画像が合成される。このカラー画像は
投与レンズ45によりスクリーン(図示せず)上に拡大投
写される。
The light source 30 includes a lamp 31, a condenser lens 32, a concave mirror 33,
It is composed of a heat ray absorption filter 34, the lamp 31 is red,
It emits light containing the color components of the three primary colors of green and blue. Lamp 31
The light emitted from the light is converted by the condenser lens 32 and the concave mirror 33 into light that is nearly parallel. Strictly speaking, the luminous body of the lamp 31
A light ray emitted from the center 36 of the light source 35 is emitted from the condenser lens 32 in parallel with the optical axis 37. The infrared rays of the light emitted from the condenser lens 32 are removed by the heat ray absorption filter 34. light source
The output light of 30 enters the color separation means 38 and is separated into red, green and blue lights. The red light emitted from the color separation means 38 is the light transmission means 39.
Through, the green light goes straight, and the blue light enters the corresponding light valves 41, 42, 43 via the plane mirror 40. The light valves 41, 42, 43 are transmissive liquid crystal panels, and an optical image is formed as a change in transmittance according to a video signal. The output light from the light valves 41, 42, 43 is combined into one by the light combining means 44, and is substantially a ride valve.
The color image is combined at the position of 42. This color image is enlarged and projected by a dosing lens 45 on a screen (not shown).

投与レンズ45はテレセントリックレンズであり、投与
レンズ45のライトバルブ側の主光線がすべて光軸37と平
行になるようにしている。これは、次のような理由によ
る。一般に、ライトバルブには入射光線の入射角により
光学的特性が異なるという性質があり、通常の投写レン
ズを用いるとライトバルブの中心から離れるほどライト
バルブへの主光線の入射角が大きくなるので、スクリー
ン上の中心と周辺で画質が異なる場合がある。これを避
けるにはテレセントリックの投与レンズを用い、投与レ
ンズに入射するすべての主光線を平行にするのがよい。
The dosing lens 45 is a telecentric lens, and all the principal rays on the light valve side of the dosing lens 45 are made parallel to the optical axis 37. This is for the following reason. In general, a light valve has a property that optical characteristics differ depending on the incident angle of an incident light ray, and when a normal projection lens is used, the incident angle of the principal ray on the light valve increases as the distance from the center of the light valve increases. The image quality may differ between the center and the periphery on the screen. To avoid this, a telecentric dosing lens should be used and all chief rays incident on the dosing lens should be parallel.

第2図は光伝達手段39の構成を示したもので、色分解
手段38側から順に、入力部収束レンズ50と、入力側平面
ミラー51と、中央部収束レンズ52と、出力側平面ミラー
53と、出力部収束レンズ54とで構成されている。入力部
収束レンズ50と出力部収束レンズ54とは同一であり、そ
れらの焦点距離は中央部収束レンズ52の焦点距離の2倍
となっている。入力部収束レンズ50と出力部収束レンズ
54とはそれらの焦点がともに中央部収束レンズ52の中心
にくるように配置されている。光路を直角に折り曲げる
ために、入力部収束レンズ50と中央部収束レンズ52との
間に入力側平面ミラー51が配置され、中央部収束レンズ
52と出力部収束レンズ54との間に出力側平面ミラー53が
配置されている。入力部収束レンズ50と出力部収束レン
ズ54とを平凸レンズとし、平面55,56を中央部収束レン
ズ52に向けているのは、球面収差を大きくしないため
と、平面研磨が比較的安価なためである。また、中央部
収束レンズ52を両面57,58の曲率半径が等しい両凸レン
ズとするのも中央部収束レンズ52で発生する収差を大き
くしないためである。
FIG. 2 shows the configuration of the light transmitting means 39. The input part converging lens 50, the input side plane mirror 51, the central part converging lens 52, and the output side plane mirror are arranged in this order from the color separation means 38 side.
53 and an output unit converging lens 54. The input section converging lens 50 and the output section converging lens 54 are the same, and their focal lengths are twice the focal length of the central converging lens 52. Input lens 50 and output lens
54 are arranged so that their focal points are both located at the center of the central-portion converging lens 52. In order to bend the optical path at a right angle, the input side plane mirror 51 is arranged between the input section converging lens 50 and the central section converging lens 52.
An output-side plane mirror 53 is arranged between 52 and the output unit converging lens 54. The input converging lens 50 and the output converging lens 54 are plano-convex lenses, and the planes 55 and 56 are directed toward the central converging lens 52 because spherical aberration is not increased and planar polishing is relatively inexpensive. Is. Further, the reason why the central converging lens 52 is a biconvex lens in which the radii of curvature of the both surfaces 57, 58 are the same is because the aberration generated in the central converging lens 52 is not increased.

以下に、第2図に示した光伝達手段39の作用について
説明する。第3図はランプ31から投写レンズ45までの光
学系を示したもので、説明を簡単にするために関係する
光学部品のみ示している。光伝達手段39には次のような
性質がある。
The operation of the light transmitting means 39 shown in FIG. 2 will be described below. FIG. 3 shows an optical system from the lamp 31 to the projection lens 45, and shows only relevant optical components for simplifying the description. The light transmitting means 39 has the following properties.

第1に、収束レンズ52の焦点距離と収束レンズ50,52,
54の位置の関係から、中央部収束レンズ52により入力部
収束レンズ50の中心付近59にある物体60の実像61が出力
部収束レンズ54の中心付近62にでき、この物体60と実像
61とは同じ大きさである。このため、入力部収束レンズ
50の任意の位置から中央部収束レンズ52の任意の位置に
入射する光線は必ず出力部収束レンズ54に入射する。し
かも、ライトバルブ41,42,43への入射光の光束径がほぼ
同一となる。
First, the focal length of the converging lens 52 and the converging lenses 50, 52,
From the relationship of the positions of 54, a real image 61 of the object 60 located near the center 59 of the input focusing lens 50 is formed by the central focusing lens 52 near the center 62 of the output focusing lens 54.
61 is the same size. Therefore, the input section converging lens
A light beam that enters from any position of 50 to any position of the central converging lens 52 always enters the output converging lens 54. Moreover, the luminous flux diameters of the light incident on the light valves 41, 42, and 43 are substantially the same.

第2に、入力部収束レンズ50の焦点と出力部収束レン
ズ54の焦点とがともに中央部収束レンズ52の中心63の近
傍にあり、中央部収束レンズ52の中央付近は屈折力がな
いので、光軸37と平行に入力部収束レンズ50の周辺に入
射した光線64は中央部収束レンズ52の中心63をそのまま
通過し、出力部収束レンズ54の周辺を通過して、光軸37
と平行に出射する。このため、ランプ31の発光体35の中
心36から出た光線が集合レンズ32で屈折して光軸37と平
行に出射する場合、集光レンズ32と入力部収束レンズ50
とにより、ランプ31の発光体35の実像65が中央部収束レ
ンズ52の中央63に形成される。
Secondly, both the focal point of the input-portion converging lens 50 and the focal point of the output-portion converging lens 54 are near the center 63 of the central-portion converging lens 52, and there is no refractive power near the central portion of the central-portion converging lens 52. A light ray 64 incident on the periphery of the input-portion converging lens 50 in parallel with the optical axis 37 passes through the center 63 of the central-portion converging lens 52 as it is, passes through the periphery of the output-portion converging lens 54, and passes through the optical axis 37.
Emit in parallel with. Therefore, when the light rays emitted from the center 36 of the light emitting body 35 of the lamp 31 are refracted by the collective lens 32 and emitted parallel to the optical axis 37, the condenser lens 32 and the input section converging lens 50.
As a result, the real image 65 of the light-emitting body 35 of the lamp 31 is formed at the center 63 of the central converging lens 52.

第3図からわかるように、ランプ31の発光体35の中心
36から出て集光レンズ32から出射する光線と、出力部収
束レンズ54から出射する光線とは光軸37と平行であるの
で、投写レンズ45の入力光側の主光線は赤,緑,青の光
のいずれも光軸37と平行となる。投与レンズ45がテレセ
ントリックレンズであるので、ライトバルブ41,42,43か
ら出射した光は効率良くスクリーン上に到達する。な
お、第2図に示した構成では、入力部収束レンズ50から
出力部収束レンズ54までの光路長を自由に選べるので、
光路を折り曲げるための平面ミラー51,53を配置する空
間は十分に確保できる。
As can be seen from FIG. 3, the center of the luminous body 35 of the lamp 31.
Since the light ray emitted from 36 and emitted from the condenser lens 32 and the light ray emitted from the output portion converging lens 54 are parallel to the optical axis 37, the chief rays on the input light side of the projection lens 45 are red, green, and blue. Any of the light is parallel to the optical axis 37. Since the administration lens 45 is a telecentric lens, the light emitted from the light valves 41, 42, 43 efficiently reaches the screen. In the configuration shown in FIG. 2, the optical path length from the input convergence lens 50 to the output convergence lens 54 can be freely selected.
A sufficient space for arranging the plane mirrors 51 and 53 for bending the optical path can be secured.

次に具体的な数値例を用いて説明する。 Next, description will be made using a specific numerical example.

ライトバルブの表示寸法が40mm×60mm、投写レンズ45
が焦点距離150mm,明るさF2.5、入力部収束レンズ50と出
力部収束レンズ54とが焦点距離130mm、中央部収束レン
ズ52が焦点距離65mmである。第5図に示した構成の場
合、赤のライトバルブ14の直前の照度は色分解手段5の
直後の照度の約50%であったが、第1図に示した構成で
は、赤のライトバルブ41の直前の照度は色分解手段38の
直後の照度の約75%となり、明らかに光利用効率の向上
が認められた。
Display size of light valve is 40mm x 60mm, projection lens 45
Has a focal length of 150 mm, a brightness of F2.5, an input focusing lens 50 and an output focusing lens 54 have a focal length of 130 mm, and a central focusing lens 52 has a focal length of 65 mm. In the case of the configuration shown in FIG. 5, the illuminance immediately before the red light valve 14 was about 50% of the illuminance immediately after the color separation means 5, but in the configuration shown in FIG. The illuminance immediately before 41 was about 75% of the illuminance immediately after the color separation means 38, and it was clearly recognized that the light utilization efficiency was improved.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第2図に示した光伝達手段39の入力部収束レンズ50と
出力部収束レンズ54とは平凸レンズでなくてもよい。第
4図はこの場合の例を示したもので、入力部収束レンズ
66と出力部収束レンズ67とは同一の両凸レンズであり、
ともに曲率の小さい面68,69を中央部収束レンズ52に向
けている。一般に、球面レンズは、F数が小さいと球面
収差が大きくなり光の拡がりを無視できなくなる。この
場合、平凸レンズよりも、中央部収束レンズ52に向いた
面68,69の曲率半径が他方の面の曲率半径の約2倍であ
る両凸レンズを用いる方が球面収差が少ない。なお、量
産時のコストを考えると、入力部収束レンズ66と出力部
収束レンズ67とを同一のレンズにするのがよい。また、
第2図に示した入力部収束レンズ50と、中央部収束レン
ズ52と、出力部収束レンズ54との少なくとも1つのレン
ズに少なくとも1つの非球面を含むようにして光伝達手
段39の諸収差の発生を抑制すれば、光伝達手段39内で光
が拡がることによる損失をさらに小さくすることができ
る。これは、第4図に示した光伝達手段の場合も同様で
ある。
The input-portion converging lens 50 and the output-portion converging lens 54 of the light transmitting means 39 shown in FIG. 2 may not be plano-convex lenses. FIG. 4 shows an example of this case.
66 and the output section converging lens 67 are the same biconvex lens,
Both surfaces 68 and 69 having a small curvature are directed to the central converging lens 52. In general, a spherical lens has a large spherical aberration when the F number is small, and the spread of light cannot be ignored. In this case, the spherical aberration is smaller when using a biconvex lens in which the radii of curvature of the surfaces 68 and 69 facing the central converging lens 52 are approximately twice the radius of curvature of the other surface than the plano-convex lens. Considering the cost during mass production, it is preferable that the input-portion converging lens 66 and the output-portion converging lens 67 are the same lens. Also,
At least one of the input-portion converging lens 50, the central-portion converging lens 52, and the output-portion converging lens 54 shown in FIG. If suppressed, the loss due to the spread of light in the light transmitting means 39 can be further reduced. This also applies to the case of the light transmitting means shown in FIG.

第2図に示した構成では、入力部収束レンズ50と出力
部収束レンズ54とを同一の平凸レンズとし、3種の収束
レンズ50,52,54の焦点距離の関係と位置の関係とを規定
したが、これにこだわる必要はなく、多少変更すること
により、スクリーン上の中心部に対する周辺部の照度比
や、赤,緑,青の照度比などの最適比を図ることもでき
る。
In the configuration shown in FIG. 2, the input section converging lens 50 and the output section converging lens 54 are the same plano-convex lens, and the relationship between the focal lengths and the positional relationship of the three kinds of converging lenses 50, 52, 54 is defined. However, it is not necessary to be particular about this, and by making some changes, it is possible to achieve the optimum ratio of the illuminance ratio of the peripheral part to the central part on the screen, the illuminance ratio of red, green, and blue.

第1図では、ライトバルブ41,42,43として液晶パネル
を用いた例を示したが、電気光学結晶など光学的特性の
変化として映像信号に応じた光学像を形成できるものな
らライトバルブとして用いることができる。また、第1
図では光合成手段としてプリズム型のダイクロイックミ
ラーを用いた例を示したが、高い解像度が要求されない
場合には、平板型のダイクロイックミラーをX字状に交
差させたものを用いることができる。いずれも、上述の
実施例と同様の作用と効果を得ることができる。
FIG. 1 shows an example in which a liquid crystal panel is used as the light valves 41, 42, and 43. However, if an optical image such as an electro-optic crystal can be formed as an optical characteristic change according to a video signal, it is used as a light valve. be able to. Also, the first
Although an example using a prism type dichroic mirror as the light combining means is shown in the figure, a flat type dichroic mirror crossed in an X shape can be used when high resolution is not required. In any case, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、光路の長い部分に
収束レンズを組合わせた光伝達手段を用いてその部分で
の光利用効率の低下を防いでいるので、装置全体の光利
用効率を向上させることができ、それによりコンパクト
でしかも光出力の大きい投写型表示装置を提供すること
ができ、非常に大きな効果がある。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, since the light transmitting means in which a converging lens is combined with a long optical path is used to prevent a decrease in the light utilization efficiency in that portion, the light utilization of the entire device is utilized. It is possible to improve the efficiency, thereby providing a compact projection-type display device having a large light output, which is extremely effective.

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

第1図は本発明の第1の一実施例における投写型表示装
置の構成を示す略構成図、第2図は第1図に示した投写
型表示装置に用いる光伝達手段の略構成図、第3図は第
1図に示した光伝達手段の作用を説明するための略線
図、第4図は本発明の第2の実施例における投写型表示
装置の構成を示す略構成図、第5図は従来の投写型表示
装置の構成を示す略構成図である。 30……光源、38……色分解手段、39……光伝達手段、4
1,42,43……ライトバルブ、4……光合成手段、45……
投写レンズ、50……入力部収束レンズ、51……入力側平
面ミラー、52……中央部収束レンズ、53……出力側平面
ミラー、54……出力部収束レンズ。
1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a projection type display device in a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a light transmission means used in the projection type display device shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the light transmitting means shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a projection type display device in a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a conventional projection display device. 30 ... Light source, 38 ... Color separation means, 39 ... Light transmission means, 4
1,42,43 …… Light valve, 4 …… Photosynthesis means, 45 ……
Projection lens, 50 …… Input part converging lens, 51 …… Input side plane mirror, 52 …… Central part converging lens, 53 …… Output side plane mirror, 54 …… Output part converging lens.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】3原色の色成分を含む光を放射する光源
と、前記光源の出力光を3原色の光に分解するための第
1および第2の平板型ダイクロイックミラーを略平行に
配置した色分解手段と、映像信号に応じて光学像が形成
され前記色分解手段からの各出力光がそれぞれ照射され
る3つのライトバルブと、前記各ライトバルブからの出
力光を1つに合成する多層膜面をX字状に交差させた光
合成手段と、前記光合成手段からの出力光を受け前記ラ
イトバルブの光学像をスクリーン上に投写する投写レン
ズと、平面ミラーと、光伝達光学系とを備え、前記色分
解手段の第1の平板型ダイクロイックミラーによって反
射される第1の色の光は前記平面ミラーを介して対応す
る前記ライトバルブに導き、前記色分解手段の第2の平
板型ダイクロイックミラーによって反射される第2の色
の光はそのまま直進して対応する前記ライトバルブと前
記光合成手段を通過して前記投写レンズに入射せしめ、
前記色分解手段を直進して出る第3の色の光は前記光伝
達手段を介して対応する前記ライトバルブに導き、前記
光伝達手段は、入力端に配置される入力部収束レンズ
と、出力端に配置される出力部収束レンズと、前記入力
部収束レンズと前記出力部収束レンズとの光路中に配置
される中央部収束レンズと、前記入力部収束レンズと前
記中央部収束レンズとの間の光路を折り曲げる入力側平
面ミラーと、前記中央部収束レンズと前記出力部収束レ
ンズとの間の光路を折り曲げる出力側平面ミラーとを備
え、前記入力部収束レンズの焦点距離と前記出力部収束
レンズの焦点距離とは、前記中央部収束レンズの焦点距
離の略2倍であり、前記入力部収束レンズと前記出力部
収束レンズとは、それらの焦点がともに前記中央部収束
レンズの略中心にくるように配置し、前記中央部収束レ
ンズの中心近傍に前記光源内の発光体の実像が形成され
るようにしたことを特徴とする投写型表示装置。
1. A light source that emits light containing color components of three primary colors, and first and second flat plate dichroic mirrors for splitting the output light of the light source into light of the three primary colors are arranged substantially in parallel. Color separation means, three light valves on which an optical image is formed according to a video signal and each of the output lights from the color separation means is irradiated, and a multilayer for combining the output lights from the light valves into one The light combining means has film surfaces intersecting in an X shape, a projection lens for receiving the output light from the light combining means and projecting an optical image of the light valve on a screen, a plane mirror, and a light transmission optical system. The light of the first color reflected by the first flat plate type dichroic mirror of the color separation means is guided to the corresponding light valve via the flat mirror, and the second flat plate type dichroic of the color separation means. A second color of light reflected by the color passes through the light combining means and the light valves corresponding to straight ahead allowed incident on the projection lens,
The light of the third color that goes straight out of the color separation means is guided to the corresponding light valve via the light transmission means, and the light transmission means has an input section converging lens arranged at an input end and an output. Between the output part converging lens arranged at the end, the central part converging lens arranged in the optical path of the input part converging lens and the output part converging lens, and between the input part converging lens and the central part converging lens. An input-side plane mirror that bends the optical path of the optical path, and an output-side plane mirror that bends the optical path between the central-portion focusing lens and the output-portion focusing lens, and the focal length of the input-portion focusing lens and the output-portion focusing lens. Is about twice the focal length of the central-portion converging lens, and the focal points of the input-portion converging lens and the output-portion converging lens are close to the center of the central-portion converging lens. Place manner, a projection display device characterized by real image of the light emitting element in the center the adjacent light source of the central portion converging lens is to be formed.
【請求項2】光源から出射する光と光伝達手段から出射
する光とは平行光に近く、投写レンズはテレセントリッ
クレンズであることを特徴とする請求項(1)記載の投
写型表示装置。
2. The projection display device according to claim 1, wherein the light emitted from the light source and the light emitted from the light transmitting means are close to parallel light, and the projection lens is a telecentric lens.
【請求項3】中央部収束レンズは両面の曲率半径が等し
い両凸レンズであることを特徴とする請求項(1)記載
の投写型表示装置。
3. The projection type display device according to claim 1, wherein the central convergent lens is a biconvex lens having the same radius of curvature on both surfaces.
【請求項4】入力部収束レンズと出力部収束レンズとは
同一のレンズであることを特徴とする請求項(1)記載
の投写型表示装置。
4. The projection type display device according to claim 1, wherein the input part converging lens and the output part converging lens are the same lens.
【請求項5】入力部収束レンズと出力部収束レンズとは
ともに曲率の小さい面を中央部収束レンズに向けて配置
したことを特徴とする請求項(1)記載の投写型表示装
置。
5. The projection display device according to claim 1, wherein both the input part convergent lens and the output part convergent lens are arranged such that surfaces having small curvatures face the central part convergent lens.
【請求項6】入力部収束レンズと出力部収束レンズとは
ともに平面を中央部収束レンズに向けた同一の平凸レン
ズであることを特徴とする請求項(1)記載の投写型表
示装置。
6. The projection display device according to claim 1, wherein both the input-portion converging lens and the output-portion converging lens are the same plano-convex lens with the planes facing the central-portion converging lens.
【請求項7】入力部収束レンズと中央部収束レンズと出
力部収束レンズの少なくとも1つのレンズに、少なくと
も1つの非球面を含むことを特徴とする請求項(1)記
載の投写型表示装置。
7. The projection display apparatus according to claim 1, wherein at least one lens of the input-portion converging lens, the central-portion converging lens, and the output-portion converging lens includes at least one aspherical surface.
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