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JP2009157268A - Projection type liquid crystal display device - Google Patents

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JP2009157268A
JP2009157268A JP2007338014A JP2007338014A JP2009157268A JP 2009157268 A JP2009157268 A JP 2009157268A JP 2007338014 A JP2007338014 A JP 2007338014A JP 2007338014 A JP2007338014 A JP 2007338014A JP 2009157268 A JP2009157268 A JP 2009157268A
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JP
Japan
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light
liquid crystal
crystal display
display device
type liquid
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Application number
JP2007338014A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Yamada
旭洋 山田
Muneharu Kuwata
宗晴 桑田
Kenji Samejima
研治 鮫島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

【課題】複数の固体光源から射出される各色の光を用いた画像表示を、小さな装置構成で行う投射型液晶表示装置を得ること。
【解決手段】複数の固体光源3r,3g,3bから射出される各色の光を反射型ライトバルブ2r,2g,2bに照射して画像を表示する投射型液晶表示装置において、固体光源3r,3g,3bから反射型ライトバルブ2r,2g,2bまでの光路間に配置されて、固体光源3r,3g,3bから射出された光の光強度分布を均一化する柱状光学素子と、柱状光学素子から射出された光を反射型ライトバルブ2r,2g,2bに導く複数のリレーレンズを有するリレーレンズ群60r,60g,60bと、リレーレンズ群60r,60g,60bのリレーレンズ間に配置されて、光の光路を折り曲げる折り返しミラー7r,7g,7bと、を備える。
【選択図】 図1
To provide a projection type liquid crystal display device that performs image display using light of each color emitted from a plurality of solid-state light sources with a small device configuration.
In a projection type liquid crystal display device that displays images by irradiating light of each color emitted from a plurality of solid light sources 3r, 3g, 3b to reflective light valves 2r, 2g, 2b, the solid light sources 3r, 3g. , 3b to the reflection type light valves 2r, 2g, 2b, a columnar optical element for uniformizing the light intensity distribution of the light emitted from the solid light sources 3r, 3g, 3b, and the columnar optical element It is arranged between relay lens groups 60r, 60g, 60b having a plurality of relay lenses for guiding the emitted light to the reflection type light valves 2r, 2g, 2b, and the relay lenses of the relay lens groups 60r, 60g, 60b. And folding mirrors 7r, 7g, and 7b that fold the optical path.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、単一の波長を射出する固体光源および反射型ライトバルブを用いた投射型液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a projection type liquid crystal display device using a solid light source emitting a single wavelength and a reflective light valve.

投射型液晶表示装置の1つに、キセノンランプや超高圧水銀ランプ等を光源として用い、反射型偏光板を使用する3板式の反射型液晶表示装置がある。このような、反射型液晶表示装置では、赤色用、緑色用、青色用の各反射型液晶ライトバルブを用いるので、光源からライトバルブまでの光学系に赤色光、緑色光、青色光の各色光を分離する分離手段が必要となる。このため、3板式の反射型液晶表示装置では、光源からライトバルブまでの光学系の小型化が困難であった。   As one of the projection type liquid crystal display devices, there is a three-plate reflection type liquid crystal display device using a reflection type polarizing plate using a xenon lamp, an ultra high pressure mercury lamp or the like as a light source. In such a reflective liquid crystal display device, red, green, and blue reflective liquid crystal light valves are used. Therefore, each color light of red light, green light, and blue light is used in the optical system from the light source to the light valve. Separation means for separating them is required. For this reason, in the three-plate reflective liquid crystal display device, it is difficult to reduce the size of the optical system from the light source to the light valve.

上記のような問題に対して、3つの波長を含んだ光源から空間光変調素子に至る光学系を小型化した投射型画像表示装置が提案されている。この投射型画像表示装置は、赤色光、緑色光及び青色光の各色光用の反射型偏光板と、各反射型偏光板によって反射された画像光を色合成する色合成光学系と、を備えている。そして、反射型偏光板は、色分解光学系を経た各色光ごとにP偏光またはS偏光の偏光成分を透過させて、各色の光に対応する反射型空間光変調素子にそれぞれ入射させている。さらに、各反射型空間光変調素子は、各色光の画像信号に応じて偏光変調された各色の画像光を、色合成光学系側へ反射させている(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve the above problems, a projection type image display apparatus has been proposed in which an optical system from a light source including three wavelengths to a spatial light modulator is miniaturized. The projection type image display device includes a reflective polarizing plate for each color light of red light, green light, and blue light, and a color combining optical system that color-synthesizes image light reflected by each reflective polarizing plate. ing. The reflective polarizing plate transmits the P-polarized light component or the S-polarized light component for each color light that has passed through the color separation optical system, and makes it incident on the reflective spatial light modulator corresponding to the light of each color. Furthermore, each reflection type spatial light modulation element reflects the image light of each color, which is polarization-modulated according to the image signal of each color light, to the color synthesis optical system side (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−3809号公報(第3頁、第4頁、第1図)JP 2007-3809 (3rd page, 4th page, FIG. 1)

しかしながら、上記従来の技術は、光源が3つの波長を含んだ光源の場合にのみ適用できる方法であり、波長がそれぞれ異なる複数の固体光源から射出された光束を用いる場合、固体光源からライトバルブまでの光学系に光合成手段が必要となり、装置の大型化を招くという問題があった。   However, the above conventional technique is a method that can be applied only when the light source is a light source including three wavelengths. When light beams emitted from a plurality of solid light sources having different wavelengths are used, from the solid light source to the light valve. However, this optical system requires a photosynthesis means, which increases the size of the apparatus.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の固体光源から射出される各色の光を用いた画像表示を、小さな装置構成で行う投射型液晶表示装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a projection-type liquid crystal display device that performs image display using light of each color emitted from a plurality of solid-state light sources with a small device configuration. .

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の固体光源から射出される各色の光を反射型ライトバルブに照射して画像を表示する投射型液晶表示装置において、前記固体光源から前記反射型ライトバルブまでの光路間に配置されて、前記固体光源から射出された光の光強度分布を均一化する柱状光学素子と、前記柱状光学素子から射出された光を前記反射型ライトバルブに導く複数のリレーレンズを有するリレーレンズ群と、前記リレーレンズ群のリレーレンズ間に配置されて、前記光の光路を折り曲げるミラーと、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a projection-type liquid crystal display device that displays an image by irradiating a reflective light valve with light of each color emitted from a plurality of solid-state light sources. A columnar optical element disposed between the light paths from the solid light source to the reflective light valve to uniform the light intensity distribution of the light emitted from the solid light source, and the light emitted from the columnar optical element to reflect the light A relay lens group having a plurality of relay lenses led to a mold light valve, and a mirror disposed between the relay lenses of the relay lens group to bend the optical path of the light.

この発明によれば、光の光路を折り曲げるミラーがリレーレンズ間に配置されているので、装置構成を小さくすることが可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, since the mirror that bends the optical path of the light is disposed between the relay lenses, there is an effect that the device configuration can be reduced.

以下に、本発明に係る投射型液晶表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a projection-type liquid crystal display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態
図1は、本発明の実施の形態に係る投射型液晶表示装置の概略構成を示す図である。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、固体光源3r,3g,3bから光を射出する方向をx方向とし、反射型ライトバルブ2r,2bに光が入射する方向をz方向とし、反射型ライトバルブ2gに光が入射する方向をy方向として説明する。
Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, for convenience of explanation, the direction in which light is emitted from the solid light sources 3r, 3g, 3b is the x direction, the direction in which light is incident on the reflective light valves 2r, 2b is the z direction, and the reflective type The direction in which light enters the light valve 2g will be described as the y direction.

本実施の形態の投射型液晶表示装置1は、反射型ライトバルブ2r,2g,2bと固体光源3r,3g,3bとの間に配置されるリレーレンズ間に、光を折り返すミラーが設けられた投射型の画像表示装置である。   In the projection type liquid crystal display device 1 of the present embodiment, a mirror that turns back light is provided between relay lenses arranged between the reflection type light valves 2r, 2g, 2b and the solid light sources 3r, 3g, 3b. This is a projection-type image display device.

投射型液晶表示装置1は、反射型ライトバルブ2r,2g,2bと、反射型ライトバルブ2r,2g,2bに光(赤色光、緑色光、青色光)を照射するための固体光源3r,3g,3bと、リレーレンズ群60r,60g,60bと、折り返しミラー7r,7g,7bと、反射型偏光板8r,8g,8bと、光合成素子9と、投射光学系10と、を含んで構成されている。   The projection type liquid crystal display device 1 includes solid state light sources 3r and 3g for irradiating light (red light, green light and blue light) to the reflection type light valves 2r, 2g and 2b and the reflection type light valves 2r, 2g and 2b. , 3b, relay lens groups 60r, 60g, 60b, folding mirrors 7r, 7g, 7b, reflective polarizing plates 8r, 8g, 8b, a light combining element 9, and a projection optical system 10. ing.

リレーレンズ群60r,60g,60b、折り返しミラー7r,7g,7b、反射型偏光板8r,8g,8bは、それぞれ固体光源3r,3g,3bから反射型ライトバルブ2r,2g,2bに至る光の光路上に配置されている。図1では、リレーレンズ群60r,60g,60bとして、2枚ずつのリレーレンズ6r1,6r4,6g1,6g4,6b1,6b4を図示しているが、リレーレンズ群60r,60g,60bは、少なくとも3枚のリレーレンズで構成されている。   The relay lens groups 60r, 60g, and 60b, the folding mirrors 7r, 7g, and 7b, and the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b, respectively, emit light from the solid light sources 3r, 3g, and 3b to the reflective light valves 2r, 2g, and 2b. It is arranged on the optical path. In FIG. 1, two relay lenses 6r1, 6r4, 6g1, 6g4, 6b1, and 6b4 are illustrated as the relay lens groups 60r, 60g, and 60b. However, the relay lens groups 60r, 60g, and 60b include at least three. It consists of a single relay lens.

本実施の形態の投射型液晶表示装置1は、各リレーレンズ群60r,60g,60b内に投射型液晶表示装置1を小型化にするための折り返しミラー7r、7g、7bを配置している。折り返しミラー7r、7g、7bは、固体光源3r,3g,3bから射出された光を、反射型ライトバルブ2r,2g,2b側へ反射することによって、光軸の方向を変えるミラーである。   In the projection type liquid crystal display device 1 of the present embodiment, folding mirrors 7r, 7g, and 7b for reducing the size of the projection type liquid crystal display device 1 are arranged in each of the relay lens groups 60r, 60g, and 60b. The folding mirrors 7r, 7g, and 7b are mirrors that change the direction of the optical axis by reflecting the light emitted from the solid light sources 3r, 3g, and 3b toward the reflective light valves 2r, 2g, and 2b.

固体光源3r,3g,3bから射出された光(単色光)は、リレーレンズ群60r,60g,60bへ送られ、折り返しミラー7r,7g,7bで反射させられて、反射型偏光板8r,8g,8bの裏面(透過面)へ送られる。さらに、反射型偏光板8r,8g,8bの光は表面(偏光分離面あるいは、特定の直線偏光光のみ反射する面)側から、反射型ライトバルブ2r,2g,2bに送られる。そして、反射型偏光板8r,8g,8bの光は、反射型ライトバルブ2r,2g,2bで反射させられて、反射型偏光板8r,8g,8bの表面側に送られ、反射型偏光板8r,8g,8bで反射させられて光合成素子9に送られる。光合成素子9は、各反射型偏光板8r,8g,8bから送られてきた光を合成して投射光学系10に送り、投射光学系10は、光合成素子9からの光をスクリーン(図示せず)に拡大投射する。   Light (monochromatic light) emitted from the solid light sources 3r, 3g, and 3b is sent to the relay lens groups 60r, 60g, and 60b, reflected by the folding mirrors 7r, 7g, and 7b, and reflected by the reflection type polarizing plates 8r and 8g. , 8b are sent to the back surface (transmission surface). Further, light from the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b is sent to the reflective light valves 2r, 2g, and 2b from the surface (polarization separation surface or a surface that reflects only specific linearly polarized light). The light from the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b is reflected by the reflective light valves 2r, 2g, and 2b and sent to the surface side of the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b. The light is reflected by 8r, 8g, and 8b and sent to the light combining element 9. The light synthesizing element 9 synthesizes the light sent from the respective reflective polarizing plates 8r, 8g, 8b and sends it to the projection optical system 10, and the projection optical system 10 sends the light from the light synthesizing element 9 to a screen (not shown). )

このように、本実施の形態では、リレーレンズ群60r,60g,60b内に折り返しミラー7r,7g,7bを配置し、折り返しミラー7r,7g,7bで光を反射して光軸の方向を変えている。これにより、赤色光、緑色光、青色光は、それぞれ2本の直線で光路を形成することとなる。したがって、1本の直線のみで光路を形成する場合よりも、小さなエリア内に光路を形成している。   As described above, in this embodiment, the folding mirrors 7r, 7g, and 7b are arranged in the relay lens groups 60r, 60g, and 60b, and the light is reflected by the folding mirrors 7r, 7g, and 7b to change the direction of the optical axis. ing. Thereby, red light, green light, and blue light each form an optical path with two straight lines. Therefore, the optical path is formed in a small area as compared with the case where the optical path is formed by only one straight line.

つぎに、投射型液晶表示装置1をx方向から見た場合の構成、y方向から見た場合の構成、z方向から見た場合の構成について説明する。図2は、投射型液晶表示装置をx方向から見た場合の構成を示す図であり、図3は、投射型液晶表示装置をy方向から見た場合の構成を示す図であり、図4は、投射型液晶表示装置をz方向から見た場合の構成を示す図である。図2では、投射型液晶表示装置1を図1の正面(側面F1)から見た場合の投射型液晶表示装置1を示している。また、図3では、投射型液晶表示装置1を図1の横面(側面F2)側から見た場合の投射型液晶表示装置1を示している。また、図4では、投射型液晶表示装置1を図1の底面側から見た場合の投射型液晶表示装置1を示している。   Next, a configuration when the projection type liquid crystal display device 1 is viewed from the x direction, a configuration when viewed from the y direction, and a configuration when viewed from the z direction will be described. 2 is a diagram illustrating a configuration when the projection type liquid crystal display device is viewed from the x direction, and FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration when the projection type liquid crystal display device is viewed from the y direction. These are figures which show the structure at the time of seeing a projection type liquid crystal display device from az direction. 2 shows the projection type liquid crystal display device 1 when the projection type liquid crystal display device 1 is viewed from the front (side face F1) of FIG. 3 shows the projection type liquid crystal display device 1 when the projection type liquid crystal display device 1 is viewed from the lateral surface (side surface F2) side of FIG. 4 shows the projection type liquid crystal display device 1 when the projection type liquid crystal display device 1 is viewed from the bottom side of FIG.

図2〜図4に示すように、投射型液晶表示装置1は、反射型ライトバルブ2r,2g,2bと、固体光源3r,3g,3bと、固体光源3r,3g,3bから反射型ライトバルブ2r,2g,2bに至る光の光路上に配置された集光レンズ群4r,4g,4bと、集光レンズ群4r,4g,4bの後段に配置された柱状光学素子5r,5g,5bと、柱状光学素子5r,5g,5bの後段に配置されたリレーレンズ6r1〜6r4,6g1〜6g4,6b1〜6b4(図1に示したリレーレンズ群60r,60g,60b)と、折り返しミラー7r,7g,7bと、リレーレンズ群60r,60g,60bの後段に配置された反射型偏光板8r,8g,8bと、光合成素子9と、投射光学系10と、を備えている。   As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the projection type liquid crystal display device 1 includes a reflection type light valve 2r, 2g, 2b, a solid light source 3r, 3g, 3b, and a reflection type light valve from the solid light source 3r, 3g, 3b. Condensing lens groups 4r, 4g, 4b arranged on the optical path of light reaching 2r, 2g, 2b, and columnar optical elements 5r, 5g, 5b arranged in the rear stage of the condensing lens groups 4r, 4g, 4b; The relay lenses 6r1 to 6r4, 6g1 to 6g4, 6b1 to 6b4 (the relay lens groups 60r, 60g, and 60b shown in FIG. 1) and the folding mirrors 7r and 7g that are arranged at the subsequent stage of the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b. , 7b, reflection type polarizing plates 8r, 8g, 8b arranged in the rear stage of the relay lens groups 60r, 60g, 60b, a light combining element 9, and a projection optical system 10.

固体光源3r,3g,3bは、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を射出するLED(Light Emitting Diode)などの光源である。固体光源3r,3g,3bは、それぞれ特定の波長を持つ固体光源であればよく、LEDに限らずレーザ光であってもよい。例えば、固体光源3gは、530nm付近のみにピーク波長を有した光源である。本実施の形態では、固体光源3r,3g,3bがLEDである場合について説明する。   The solid light sources 3r, 3g, and 3b are light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) that emit red light, green light, and blue light, respectively. The solid light sources 3r, 3g, 3b may be solid light sources having specific wavelengths, respectively, and may be laser light as well as LEDs. For example, the solid light source 3g is a light source having a peak wavelength only in the vicinity of 530 nm. In the present embodiment, the case where the solid light sources 3r, 3g, 3b are LEDs will be described.

赤色光の光路となるのが、集光レンズ群4r、柱状光学素子5r、リレーレンズ群60r、折り返しミラー7r、反射型偏光板8r、反射型ライトバルブ2rである。緑色光の光路となるのが、集光レンズ群4g、柱状光学素子5g、リレーレンズ群60g、折り返しミラー7g、反射型偏光板8g、反射型ライトバルブ2gである。青色光の光路となるのが、集光レンズ群4b、柱状光学素子5b、リレーレンズ群60b、折り返しミラー7b、反射型偏光板8b、反射型ライトバルブ2bである。   The light path of the red light is the condenser lens group 4r, the columnar optical element 5r, the relay lens group 60r, the folding mirror 7r, the reflective polarizing plate 8r, and the reflective light valve 2r. The light path of the green light is the condensing lens group 4g, the columnar optical element 5g, the relay lens group 60g, the folding mirror 7g, the reflective polarizing plate 8g, and the reflective light valve 2g. The light path of the blue light is the condenser lens group 4b, the columnar optical element 5b, the relay lens group 60b, the folding mirror 7b, the reflective polarizing plate 8b, and the reflective light valve 2b.

集光レンズ群4r,4g,4bは、それぞれ4枚の集光レンズによって構成されている。固体光源3r,3g,3bにLEDなどの発散角が大きい固体光源を用いる場合は、集光レンズ群4r,4g,4bの各1枚目の集光レンズ(光路上で光が最初に到達する集光レンズ)(1番目の集光レンズ)を非球面レンズとしておく。これにより、柱状光学素子5r,5g,5bへの集光効率を向上させることが可能となる。また、集光レンズ群4r,4g,4bの各1枚目の集光レンズに非球面レンズを用いる場合は、固体光源3r,3g,3bから発せられる熱の影響を考慮し、集光レンズにガラスを用いることが好ましい。集光レンズにガラスを用いる場合には、プラスチックレンズのように、集光レンズの界面反射を低減するためのマルチコーティングが熱によって剥がされることがなくなる。   Each of the condenser lens groups 4r, 4g, and 4b is composed of four condenser lenses. When a solid light source having a large divergence angle, such as an LED, is used as the solid light sources 3r, 3g, 3b, the first condensing lens of each of the condensing lens groups 4r, 4g, 4b (light first reaches the light path). The condenser lens (first condenser lens) is an aspherical lens. Thereby, it is possible to improve the light collection efficiency to the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b. When an aspherical lens is used as the first condenser lens of each of the condenser lens groups 4r, 4g, 4b, the influence of the heat generated from the solid light sources 3r, 3g, 3b is taken into consideration. It is preferable to use glass. When glass is used for the condensing lens, the multi-coating for reducing the interface reflection of the condensing lens is not peeled off by heat like the plastic lens.

また、集光レンズ群4r,4g,4bの各1枚目の集光レンズをガラス非球面レンズとした場合、さらに2枚の球面レンズ(2枚目、3枚目)を用いることによって、投射型液晶表示装置1を小型化することが可能となる。従って、投射型液晶表示装置1は、少なくとも3枚の集光レンズによって集光レンズ群4r,4g,4bを構成することが好ましい。   Further, when the first condenser lens of each of the condenser lens groups 4r, 4g, and 4b is a glass aspheric lens, the projection is performed by using two more spherical lenses (second and third lenses). The liquid crystal display device 1 can be downsized. Therefore, it is preferable that the projection type liquid crystal display device 1 includes the condenser lens groups 4r, 4g, and 4b by at least three condenser lenses.

柱状光学素子5r,5g,5bは、集光レンズ群4r,4g,4bを通過した光の光断面内(後述の光軸C1上を進む中心光に直行する平面内)における光強度分布を均一化する(照度むらを低減する)機能を有している。   The columnar optical elements 5r, 5g, and 5b have a uniform light intensity distribution in an optical section of light that has passed through the condenser lens groups 4r, 4g, and 4b (in a plane orthogonal to the central light traveling on the optical axis C1 described later). It has a function to reduce (unevenness in illuminance).

柱状光学素子5r,5g,5bは、例えばガラスや樹脂等の透明材料で作られた素子である。柱状光学素子5r,5g,5bは、側壁内側が全反射面となるように構成された例えば四角柱状のロッド(断面形状が四辺形の柱状部材)であってもよいし、反射面を内側にして筒状に組み合わされた断面形状が四辺形のパイプ(管状部材)であってもよい。   The columnar optical elements 5r, 5g, 5b are elements made of a transparent material such as glass or resin. The columnar optical elements 5r, 5g, and 5b may be, for example, square columnar rods (columnar members whose cross-sectional shape is a quadrangle) configured so that the inner side of the side wall is a total reflection surface, and the reflection surface is the inner side. A pipe (tubular member) having a quadrangular cross-sectional shape combined in a cylindrical shape may be used.

柱状光学素子5r,5g,5bが四角柱状のロッドである場合には、透明材料と空気界面との間の全反射作用を利用して光を複数回反射させた後に、射出端(射出口)から光を射出させる。柱状光学素子5gが四辺形の断面形状を有したパイプである場合には、内側を向く表面鏡の反射作用を利用して光を複数回反射させた後に、射出端から光を射出させる。   When the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b are square columnar rods, the light is reflected a plurality of times using the total reflection action between the transparent material and the air interface, and then the emission end (injection port). The light is emitted from. When the columnar optical element 5g is a pipe having a quadrilateral cross-sectional shape, the light is emitted from the emission end after reflecting light a plurality of times by using the reflection action of the surface mirror facing inward.

柱状光学素子5r,5g,5bは、光の進行方向に適当な長さを確保すれば、内側で複数回反射した光が柱状光学素子5r,5g,5bの射出端の近傍に重畳照射され、柱状光学素子5r,5g,5bの射出端近傍においては略均一な強度分布が得られる。この略均一な強度分布を有する射出端からの射出光は、リレーレンズ群60r,60g,60bによって反射型ライトバルブ2r,2g,2bへと導かれる。   If the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b have an appropriate length in the light traveling direction, the light reflected a plurality of times inside is superimposed and irradiated near the exit end of the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b. A substantially uniform intensity distribution is obtained in the vicinity of the exit ends of the columnar optical elements 5r, 5g, 5b. Light emitted from the exit end having the substantially uniform intensity distribution is guided to the reflection type light valves 2r, 2g, 2b by the relay lens groups 60r, 60g, 60b.

リレーレンズ群60r,60g,60bは、それぞれ4枚のリレーレンズによって構成されている。リレーレンズ群60rは、リレーレンズ6r1〜6r4を有し、リレーレンズ群60gは、リレーレンズ6g1〜6g4を有し、リレーレンズ群60bは、リレーレンズ6b1〜6b4を有している。リレーレンズ群60r,60g,60bは、それぞれ同様の構成を有しているので、ここではリレーレンズ群60gの構成について説明する。   Each of the relay lens groups 60r, 60g, and 60b is composed of four relay lenses. The relay lens group 60r includes relay lenses 6r1 to 6r4, the relay lens group 60g includes relay lenses 6g1 to 6g4, and the relay lens group 60b includes relay lenses 6b1 to 6b4. Since the relay lens groups 60r, 60g, and 60b have the same configuration, the configuration of the relay lens group 60g will be described here.

リレーレンズ群60gでは、図4に示すようにy方向への折り返しミラー7gがリレーレンズと干渉しないようにリレーレンズ6g2とリレーレンズ6g3との間に所定の間隔が設けられている。また、リレーレンズ6g1とリレーレンズ6g2との間の間隔を例えば5mm以上設けることによって、反射型偏光板8gの前段に、コントラストを向上させる偏光板(後述の偏光板20g)を配置することが可能となる。偏光板20gは、柱状光学素子5gから射出された光の偏光軸を揃える作用を有し、直線偏光光のp波を透過し、直線偏光光のs波を吸収あるいは反射する作用を有する。投射型液晶表示装置1では、例えば反射型偏光板8gの前段に偏光板20gを配置することにより緑色光のコントラストを向上させる。また、赤色光路および青色光路に関しても緑色光路と同様に反射型偏光板8r,8bの前段に、偏光板(図示せず)を配置することにより赤色光、青色光のコントラストを向上させる。なお、投射型液晶表示装置1内には、反射型偏光板8r,8g,8bの代わりにPBS(偏光ビームスプリッタ)(PS偏光変換素子)を配置してもよい。   In the relay lens group 60g, as shown in FIG. 4, a predetermined interval is provided between the relay lens 6g2 and the relay lens 6g3 so that the folding mirror 7g in the y direction does not interfere with the relay lens. Further, by providing a distance of, for example, 5 mm or more between the relay lens 6g1 and the relay lens 6g2, it is possible to arrange a polarizing plate (a polarizing plate 20g described later) that improves the contrast in front of the reflective polarizing plate 8g. It becomes. The polarizing plate 20g has the function of aligning the polarization axis of the light emitted from the columnar optical element 5g, has the function of transmitting the p wave of linearly polarized light, and absorbing or reflecting the s wave of the linearly polarized light. In the projection type liquid crystal display device 1, for example, the contrast of green light is improved by disposing the polarizing plate 20g before the reflective polarizing plate 8g. Further, with respect to the red light path and the blue light path as well, the contrast of red light and blue light is improved by disposing a polarizing plate (not shown) in front of the reflective polarizing plates 8r and 8b as in the green light path. In the projection type liquid crystal display device 1, a PBS (polarization beam splitter) (PS polarization conversion element) may be disposed instead of the reflection type polarizing plates 8r, 8g, 8b.

折り返しミラー7rは、例えばリレーレンズ6r2と6r3との間に配置され、折り返しミラー7gは、例えばリレーレンズ6g2と6g3との間に配置され、折り返しミラー7bは、例えばリレーレンズ6b2と6b3との間に配置されている。   The folding mirror 7r is disposed, for example, between the relay lenses 6r2 and 6r3, the folding mirror 7g is disposed, for example, between the relay lenses 6g2 and 6g3, and the folding mirror 7b is disposed, for example, between the relay lenses 6b2 and 6b3. Is arranged.

反射型ライトバルブ2r,2g,2bは、投射する画像光の各画素に対応する液晶表示素子を多数(例えば、数十万個)、平面的に配列したものであり、画素情報(各画素に関する情報)に応じて各液晶表示素子を動作させることによって、入射された光をもとに画像情報に応じた画像光を射出する。   The reflection type light valves 2r, 2g, and 2b are obtained by arranging a large number (for example, several hundred thousand) of liquid crystal display elements corresponding to each pixel of image light to be projected on a plane, and pixel information (related to each pixel). By operating each liquid crystal display element in accordance with (information), image light corresponding to the image information is emitted based on the incident light.

光合成素子9は、反射型偏光板8r,8g,8bや反射型ライトバルブ2r,2g,2bの後段に配置され、反射型偏光板8r,8g,8bからの赤色光、緑色光、青色光の各画像光を合成して投射光学系10に送る。投射光学系10は、光合成素子9から射出された光をスクリーンに拡大投射する。   The light synthesizing element 9 is disposed at the subsequent stage of the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b and the reflective light valves 2r, 2g, and 2b, and receives red light, green light, and blue light from the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b. The image lights are combined and sent to the projection optical system 10. The projection optical system 10 enlarges and projects the light emitted from the light combining element 9 onto the screen.

つぎに、投射型液晶表示装置1の動作について説明する。なお、RGB(赤緑青)の各光路は、何れも同様の構成を有した光路であるので、ここでは緑色光の光路を投射型液晶表示装置1の光路の一例として説明する。   Next, the operation of the projection type liquid crystal display device 1 will be described. Since each of the optical paths of RGB (red, green, and blue) is an optical path having the same configuration, the optical path of green light will be described as an example of the optical path of the projection type liquid crystal display device 1 here.

図5は、投射型液晶表示装置の動作を説明するための図である。図5では、投射型液晶表示装置1の緑色光の光路をz方向からみた場合を示している。固体光源3gから射出された光は、x方向に進み、集光レンズ群4gに到達する。固体光源3gからの光は、集光レンズ群4g内の4枚の集光レンズを順番に通過し、柱状光学素子5gへ送られる。柱状光学素子5gは、集光レンズ群4gを通過した光の光断面内における光強度分布を均一化する。   FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the projection type liquid crystal display device. FIG. 5 shows a case where the optical path of the green light of the projection type liquid crystal display device 1 is viewed from the z direction. The light emitted from the solid light source 3g travels in the x direction and reaches the condenser lens group 4g. The light from the solid light source 3g sequentially passes through the four condensing lenses in the condensing lens group 4g and is sent to the columnar optical element 5g. The columnar optical element 5g uniformizes the light intensity distribution in the light section of the light that has passed through the condenser lens group 4g.

柱状光学素子5gは、光強度分布を均一化した光を射出端から射出させて、リレーレンズ群60g側に送る。柱状光学素子5gからの光は、リレーレンズ6g1、リレーレンズ6g2、偏光板20gを順番に通過させられる。このとき、偏光板20gでは、柱状光学素子5gから射出された光の偏光軸を揃えるとともに、直線偏光光のp波を透過させ、直線偏光光のs波を吸収あるいは反射する。これにより、偏光板20gは、緑色光のコントラストを向上させる。   The columnar optical element 5g emits light having a uniform light intensity distribution from the exit end and sends it to the relay lens group 60g side. The light from the columnar optical element 5g is sequentially passed through the relay lens 6g1, the relay lens 6g2, and the polarizing plate 20g. At this time, the polarizing plate 20g aligns the polarization axis of the light emitted from the columnar optical element 5g, transmits the p wave of the linearly polarized light, and absorbs or reflects the s wave of the linearly polarized light. Thereby, the polarizing plate 20g improves the contrast of green light.

さらに、リレーレンズ6g2を通過した光は、折り返しミラー7gで反射させられてx方向からy方向に曲げられる。このy方向に曲げられた光は、リレーレンズ6g3、リレーレンズ6g4を順番に通過させられる。   Further, the light that has passed through the relay lens 6g2 is reflected by the folding mirror 7g and bent from the x direction to the y direction. The light bent in the y direction is sequentially passed through the relay lens 6g3 and the relay lens 6g4.

リレーレンズ6g4を通過した光は、反射型偏光板8gの裏面側へ送られ、反射型偏光板8gを透過して反射型ライトバルブ2gに送られる。反射型ライトバルブ2gは、画素情報に応じて各液晶表示素子を動作させることによって、入射された光をもとに画像情報に応じた画像光を射出(反射)する。反射型ライトバルブ2gからの画像光(緑色光)は、反射型偏光板8gの表面側に送られ、反射型偏光板8gで反射させられて光合成素子9に送られる。   The light that has passed through the relay lens 6g4 is sent to the back side of the reflective polarizing plate 8g, passes through the reflective polarizing plate 8g, and is sent to the reflective light valve 2g. The reflection type light valve 2g emits (reflects) image light according to image information based on incident light by operating each liquid crystal display element according to pixel information. The image light (green light) from the reflective light valve 2g is sent to the surface side of the reflective polarizing plate 8g, reflected by the reflective polarizing plate 8g, and sent to the photosynthetic element 9.

同様に、固体光源3r,3bから射出された光は、赤色光の画像光、青色光の画像光として光合成素子9に送られる。光合成素子9は、各反射型偏光板8r,8g,8bから送られてきた赤色光、緑色光、青色光の各画像光を合成して投射光学系10に送り、投射光学系10は、光合成素子9からの光をスクリーンに拡大投射する。   Similarly, light emitted from the solid light sources 3r and 3b is sent to the light combining element 9 as red light image light and blue light image light. The light synthesizing element 9 synthesizes each image light of red light, green light, and blue light sent from each of the reflection type polarizing plates 8r, 8g, 8b and sends it to the projection optical system 10, and the projection optical system 10 The light from the element 9 is enlarged and projected onto the screen.

つぎに、投射型液晶表示装置1を進む光(光線)の軌跡と干渉について説明する。図6は、光線の干渉とリレーレンズの配置位置を説明するための図である。図6では、投射型液晶表示装置1をx方向からみた場合を示している。図6において、一方向を示す各矢印(片矢印)は光線の概略の軌跡を示している。また、間隔30g,30bは、反射型ライトバルブ2g,2bの中心軸と反射型偏光板8g,8bとの交点から光合成素子9までの間隔を示している。例えば領域30や領域31などは、一方の光路の光線が他方の光路上に配置されたレンズによる干渉を受ける可能性のある領域である。   Next, the locus and interference of light (light rays) traveling through the projection type liquid crystal display device 1 will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the interference of light rays and the arrangement position of the relay lens. FIG. 6 shows a case where the projection type liquid crystal display device 1 is viewed from the x direction. In FIG. 6, each arrow (single arrow) indicating one direction indicates a rough locus of the light beam. The intervals 30g and 30b indicate the distance from the intersection of the central axis of the reflective light valves 2g and 2b and the reflective polarizing plates 8g and 8b to the photosynthetic element 9. For example, the region 30 and the region 31 are regions in which the light beam in one optical path may be interfered by a lens arranged on the other optical path.

領域30は、リレーレンズ6b3から射出された直後の光線と、リレーレンズ6g4と、が干渉する可能性のある領域である。また、領域31は、リレーレンズ6g3から射出された直後の光線と、リレーレンズ6b4と、が干渉する可能性のある領域である。従って、リレーレンズ6g3とリレーレンズ6g4との間およびリレーレンズ6b3とリレーレンズ6b4との間は、他光路のレンズの干渉を考慮して所定の距離だけ間隔を設けておく。   The region 30 is a region where the light beam immediately after being emitted from the relay lens 6b3 and the relay lens 6g4 may interfere with each other. Further, the region 31 is a region in which the light beam immediately after being emitted from the relay lens 6g3 and the relay lens 6b4 may interfere with each other. Accordingly, a predetermined distance is provided between the relay lens 6g3 and the relay lens 6g4 and between the relay lens 6b3 and the relay lens 6b4 in consideration of the interference of lenses in other optical paths.

換言すると、図5のリレーレンズ6g1〜6g4では、リレーレンズ6g3とリレーレンズ6g4との間の間隔を考慮して、リレーレンズ群60gを投射型液晶表示装置1内に設置しておく。また、リレーレンズ6g1〜6g4では、折り返しミラー7r,7g,7bを配置するために、リレーレンズ6g2とリレーレンズ6g3との間の間隔を考慮して、リレーレンズ群60gを投射型液晶表示装置1内に設置しておく。   In other words, in the relay lenses 6g1 to 6g4 of FIG. 5, the relay lens group 60g is installed in the projection type liquid crystal display device 1 in consideration of the distance between the relay lens 6g3 and the relay lens 6g4. Further, in the relay lenses 6g1 to 6g4, in order to arrange the folding mirrors 7r, 7g, and 7b, the relay lens group 60g is replaced with the projection type liquid crystal display device 1 in consideration of the distance between the relay lens 6g2 and the relay lens 6g3. Install it inside.

上記2箇所のリレーレンズ間隔を考慮した場合、リレーレンズ群60r,60g,60bをそれぞれ3枚のリレーレンズ(球面レンズ)で構成することも可能であるが、4枚のリレーレンズで構成したほうが3枚のリレーレンズで構成した場合よりも、同等の光量を反射型ライトバルブ2r,2g,2b上に照射させる場合、つまり結像性能を同等とした場合、投射光学系10のバックフォーカスが短くなる。そこで、本実施の形態では、リレーレンズ群60r,60g,60bをそれぞれ4枚のリレーレンズで構成する。また、2枚の球面レンズ(リレーレンズ6g1,6g2)を用いて、柱状光学素子5gから射出される光の反射型ライトバルブ2g上の結像性能を改善する。また、2枚の球面レンズ(リレーレンズ6b1,6b2)を用いて、柱状光学素子5bから射出される光の反射型ライトバルブ2b上の結像性能を改善する。   In consideration of the distance between the two relay lenses described above, the relay lens groups 60r, 60g, and 60b can each be constituted by three relay lenses (spherical lenses). The back focus of the projection optical system 10 is shorter when the reflective light valves 2r, 2g, and 2b are irradiated with the same amount of light than when the three relay lenses are used, that is, when the imaging performance is equivalent. Become. Therefore, in the present embodiment, each of the relay lens groups 60r, 60g, and 60b is composed of four relay lenses. In addition, by using two spherical lenses (relay lenses 6g1 and 6g2), the imaging performance of the light emitted from the columnar optical element 5g on the reflective light valve 2g is improved. In addition, by using two spherical lenses (relay lenses 6b1 and 6b2), the imaging performance of the light emitted from the columnar optical element 5b on the reflective light valve 2b is improved.

また、光を効率良くスクリーンへ導くためには、スクリーンと共役関係となる反射型ライトバルブ2g,2b上の照度分布が均一であることが好ましい。この場合、反射型ライトバルブ2g,2b上の結像性能が良くなり、反射型ライトバルブ2g,2b上の周辺部の照度分布がぼけることはない。したがって、周辺部が結像していない場合と比較して、反射型ライトバルブ2g,2bに照射される光量が多くなる。   In order to efficiently guide light to the screen, it is preferable that the illuminance distribution on the reflective light valves 2g and 2b, which is conjugate with the screen, is uniform. In this case, the imaging performance on the reflective light valves 2g and 2b is improved, and the illuminance distribution in the peripheral portion on the reflective light valves 2g and 2b is not blurred. Accordingly, the amount of light applied to the reflective light valves 2g and 2b increases as compared with the case where the peripheral portion is not imaged.

ここで、各リレーレンズ群60r,60g,60bに3枚の球面レンズを用いるとともに、反射型ライトバルブ2r,2g,2b上での結像性能を向上させる場合のリレーレンズ群60r,60g,60bの構成について説明する。図7および図8は、リレーレンズ群に3枚の球面レンズを用いた場合のリレーレンズ群の構成を説明するための図である。なお、図7および図8では、説明の便宜上、赤色光の光路、折り返しミラー7g,7b、柱状光学素子5g、5bより前段の構成要素などは図示を省略している。図7および図8において、各片矢印は光線の概略の軌跡を示している。本実施の形態では、各リレーレンズ群60r,60g,60bに3枚の球面レンズを用いる場合には、リレーレンズ6r1,6r3,6r4、リレーレンズ6g1,6g3,6g4、リレーレンズ6b1,6b3,6b4を用いる。   Here, the relay lens groups 60r, 60g, 60b are used in the case where three spherical lenses are used for each of the relay lens groups 60r, 60g, 60b and the imaging performance on the reflection type light valves 2r, 2g, 2b is improved. The configuration of will be described. 7 and 8 are diagrams for explaining the configuration of the relay lens group when three spherical lenses are used in the relay lens group. In FIGS. 7 and 8, for convenience of explanation, illustration of the optical path of red light, the folding mirrors 7g and 7b, the constituent elements before the columnar optical elements 5g and 5b, and the like are omitted. In FIG. 7 and FIG. 8, each single arrow indicates a rough trajectory of the light beam. In the present embodiment, when three spherical lenses are used for each of the relay lens groups 60r, 60g, 60b, the relay lenses 6r1, 6r3, 6r4, the relay lenses 6g1, 6g3, 6g4, and the relay lenses 6b1, 6b3, 6b4. Is used.

投射型液晶表示装置1において、反射型ライトバルブ2g,2b上での結像性能を満足させるためには、リレーレンズ6g4,6b4の前段側(リレーレンズ6g3,6b3側)の面(以下、前段面という)を凸面とすることが好ましいが、投射光学系10のバックフォーカスを短くするためには、図6に示すように、リレーレンズ6g4,6b4の後段側(反射型偏光板8g、8b側)の面(以下、後段面という)を凸面とすることが好ましい。   In the projection type liquid crystal display device 1, in order to satisfy the imaging performance on the reflection type light valves 2g and 2b, the front side of the relay lenses 6g4 and 6b4 (relay lens 6g3 and 6b3 side) (hereinafter, the front stage). In order to shorten the back focus of the projection optical system 10, as shown in FIG. 6, the rear side of the relay lenses 6g4 and 6b4 (the reflective polarizing plates 8g and 8b side) is preferable. ) Surface (hereinafter referred to as a rear surface) is preferably a convex surface.

リレーレンズ群60g,60bを3枚構成とした場合に、図7に示すように、リレーレンズ6g4,6b4の前段面を凸面とした場合、投射光学系10が図5と同様のバックフォーカスであるとすると、リレーレンズ6g4,6b4によって光線がけられることとなる。従って、リレーレンズ6g4,6b4の前段面を凸面とする場合には、光合成素子9と反射型偏光板8g,8bとの間の間隔40g,40bを図6に示した間隔30g,30bよりも長くする必要がある。   When the relay lens groups 60g and 60b have a three-lens configuration, as shown in FIG. 7, when the front surface of the relay lenses 6g4 and 6b4 is a convex surface, the projection optical system 10 has the same back focus as in FIG. Then, light rays are emitted by the relay lenses 6g4 and 6b4. Therefore, when the front surfaces of the relay lenses 6g4 and 6b4 are convex surfaces, the intervals 40g and 40b between the light combining element 9 and the reflective polarizing plates 8g and 8b are longer than the intervals 30g and 30b shown in FIG. There is a need to.

また、図8に示すように、リレーレンズ6g4,6b4の後段面を凸面とした場合、投射光学系10のバックフォーカス(間隔41g,41b)が長くなる。図7の投射型液晶表示装置1と図8の投射型液晶表示装置1とを比べると、図8の間隔41g,41bの方が、図7の間隔40g,40bよりも長くする必要があり、投射光学系10のバックフォーカスの長さも長くなる。図7,8で説明したように、投射光学系10のバックフォーカスを所定値よりも長くすれば、結像性能が良く、つまり反射型ライトバルブ2g,2bに照射される光量を効率よくして、リレーレンズ群60g,60bを3枚で構成することは可能である。   As shown in FIG. 8, when the rear surface of the relay lenses 6g4 and 6b4 is a convex surface, the back focus (intervals 41g and 41b) of the projection optical system 10 becomes long. When the projection type liquid crystal display device 1 in FIG. 7 and the projection type liquid crystal display device 1 in FIG. 8 are compared, the intervals 41g and 41b in FIG. 8 need to be longer than the intervals 40g and 40b in FIG. The back focus length of the projection optical system 10 is also increased. As described with reference to FIGS. 7 and 8, if the back focus of the projection optical system 10 is set longer than a predetermined value, the imaging performance is improved, that is, the amount of light applied to the reflective light valves 2g and 2b is improved. The relay lens groups 60g and 60b can be composed of three lenses.

このように、本実施の形態では、投射型液晶表示装置1に折り返しミラー7r,7g,7bを用いているので、装置の小型化を実現することが可能となる。例えば、図5に示したように、折り返しミラー7gが光軸C1をy方向へ折り曲げることによって、投射型液晶表示装置1では緑色光を伝搬させる光路のy方向の高さを短くすることが可能となる。また、図2〜図4に示したように、折り返しミラー7r,7bが光軸をz方向へ折り曲げることによって、投射型液晶表示装置1では赤色光や青色光を伝搬させる光路のz方向の奥行きを短くすることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, since the folding mirrors 7r, 7g, and 7b are used in the projection-type liquid crystal display device 1, it is possible to reduce the size of the device. For example, as shown in FIG. 5, the folding mirror 7g bends the optical axis C1 in the y direction, whereby the height of the optical path for propagating green light in the y direction can be shortened in the projection liquid crystal display device 1. It becomes. 2 to 4, the folding mirrors 7r and 7b fold the optical axis in the z direction, whereby the depth in the z direction of the optical path for propagating red light and blue light in the projection type liquid crystal display device 1. Can be shortened.

ここで、投射型液晶表示装置1に折り返しミラー7r,7bを配置することによって生じる効果の一例について説明する。図9および図10は、投射型液晶表示装置の寸法を説明するための図である。図9および図10では、それぞれ投射型液晶表示装置1の外枠(構成要素を格納する筐体)を筐体50、筐体51で示している。なお、筐体50と筐体51は、同じ筐体であり、斜視方向が異なっている。図9は、投射型液晶表示装置1のyz平面図(x方向からみた場合の図)であり、図10は、投射型液晶表示装置1のzx平面図(y方向からみた場合の図)を示している。本実施の形態では、投射型液晶表示装置1は、図10に示す状態(zx平面が底面となる設置状態)でスクリーンへの画像の投射を行う。   Here, an example of the effect produced by disposing the folding mirrors 7r and 7b in the projection type liquid crystal display device 1 will be described. 9 and 10 are diagrams for explaining the dimensions of the projection type liquid crystal display device. 9 and 10, the outer frame of the projection type liquid crystal display device 1 (a casing for storing the components) is indicated by a casing 50 and a casing 51, respectively. Note that the casing 50 and the casing 51 are the same casing and have different perspective directions. FIG. 9 is a yz plan view of the projection liquid crystal display device 1 (viewed from the x direction), and FIG. 10 is a zx plan view of the projection liquid crystal display device 1 (viewed from the y direction). Show. In the present embodiment, the projection type liquid crystal display device 1 projects an image onto the screen in the state shown in FIG. 10 (installation state in which the zx plane is the bottom surface).

図9に示すように、投射型液晶表示装置1では、折り返しミラー7r,7g,7bよりも前段の構成要素をx方向(図面に垂直な方向)に配置することにより、光路がx方向に形成されるので投射型液晶表示装置1のz方向の奥行きおよびy方向の高さを低くすることができる。また、筐体50のx方向の寸法と筐体50のy方向の寸法差、筐体50のx方向の寸法と筐体50のz方向の寸法の差、筐体50のy方向の寸法と筐体50のz方向の寸法の差をそれぞれ小さくすることによって、筐体50の側面(yz平面、zx平面)と上面(xy平面)を正方形に近づけることが可能となる。例えば、筐体50のy方向およびz方向の高さを低くするとともに、x方向の幅とz方向の奥行き寸法の差を小さくすることによって、筐体50のzx平面内の形状(側面)が正方形に近づく。これにより、投射型液晶表示装置1は、立方体に近づくので投射型液晶表示装置1の小型化を図ることが可能となる。   As shown in FIG. 9, in the projection type liquid crystal display device 1, the optical path is formed in the x direction by disposing the constituent elements in the previous stage relative to the folding mirrors 7 r, 7 g, 7 b in the x direction (direction perpendicular to the drawing). Therefore, the depth in the z direction and the height in the y direction of the projection type liquid crystal display device 1 can be reduced. Further, the dimension of the casing 50 in the x direction and the dimension of the casing 50 in the y direction, the difference between the dimension of the casing 50 in the x direction and the dimension of the casing 50 in the z direction, the dimension of the casing 50 in the y direction, and By reducing the difference in dimension in the z direction of the housing 50, the side surface (yz plane, zx plane) and the upper surface (xy plane) of the housing 50 can be made closer to a square. For example, by reducing the height in the y direction and the z direction of the housing 50 and reducing the difference between the width in the x direction and the depth dimension in the z direction, the shape (side surface) of the housing 50 in the zx plane is reduced. Approach the square. Thereby, since the projection type liquid crystal display device 1 approaches a cube, the projection type liquid crystal display device 1 can be miniaturized.

図10は、投射型液晶表示装置1を床置きした状態での上面図を示している。投射光学系10は、例えば筐体51内のx方向の端側に配置される。本実施の形態では、リレーレンズ群60r,60g,60bの間に折り返しミラー7r,7g,7bを1枚ずつ配置しているので、各光路を1本の直線のみで形成する必要がなくなる。したがって、投射型液晶表示装置1の装置寸法(容積など)を大幅に小型化することが可能となる。例えば、折り返しミラー7r,7bを設けていなければ、投射型液晶表示装置1のz方向の奥行きの寸法が大きくなり、非常に設置性の悪い構造となる。   FIG. 10 shows a top view of the projection type liquid crystal display device 1 placed on the floor. The projection optical system 10 is disposed, for example, on the end side in the x direction in the housing 51. In the present embodiment, one folding mirror 7r, 7g, 7b is disposed between the relay lens groups 60r, 60g, 60b, so that it is not necessary to form each optical path with only one straight line. Therefore, it is possible to greatly reduce the size (volume, etc.) of the projection type liquid crystal display device 1. For example, if the folding mirrors 7r and 7b are not provided, the depth dimension in the z direction of the projection type liquid crystal display device 1 becomes large, resulting in a structure with very poor installation properties.

従来、反射型ライトバルブを用いた場合、透過型ライトバルブを用いた場合よりも投射光学系のバックフォーカスが長かった。本実施の形態では、リレーレンズ6r4,6g4,6b4の後段面を凸面とすることにより、投射光学系10のバックフォーカスを短くすることが可能となり、投射型液晶表示装置1に反射型ライトバルブ2r,2g,2bを用いた場合であっても、投射光学系のz方向の長さ(スクリーンを正面から見た場合の奥行き寸法)が短くなり投射光学系が小さくなる。   Conventionally, when a reflective light valve is used, the back focus of the projection optical system is longer than when a transmissive light valve is used. In the present embodiment, by making the rear surface of the relay lenses 6r4, 6g4, 6b4 convex, the back focus of the projection optical system 10 can be shortened, and the projection type liquid crystal display device 1 has a reflective light valve 2r. , 2g, and 2b, the length of the projection optical system in the z direction (depth dimension when the screen is viewed from the front) is shortened, and the projection optical system is reduced.

つぎに、反射型偏光板8r,8g,8bおよび光合成素子9と、光路上の偏光光について説明する。図11は、光路上の偏光光を説明するための図である。図11では、投射型液晶表示装置1をx方向からみた場合を示している。図11において点線で示す片矢印は、それぞれp偏光光p1であり、図11において実線で示す片矢印は、それぞれs偏光光s1である。   Next, the reflective polarizing plates 8r, 8g, 8b, the light combining element 9, and the polarized light on the optical path will be described. FIG. 11 is a diagram for explaining the polarized light on the optical path. FIG. 11 shows a case where the projection type liquid crystal display device 1 is viewed from the x direction. In FIG. 11, the single arrows indicated by dotted lines are respectively p-polarized light p1, and the single arrows indicated by solid lines in FIG. 11 are respectively s-polarized light s1.

投射型液晶表示装置1では、表示する画像光のコントラストを向上させるために、例えば反射型偏光板8r,8g,8bに入射する光をp偏光光p1にする。本実施の形態では、前述したように、固体光源3r,3g,3bと反射型偏光板8r,8g,8bの間に偏光板20gなどを配置することによって、反射型偏光板8r,8g,8bに入射する光をp偏光光としている。そして、柱状光学素子5r,5g,5bでは、光強度の均一化を図っている。偏光板20gなどは、柱状光学素子5r,5g,5bによる光の偏光軸の乱れを低減させるため、柱状光学素子5r,5g,5bの後段に配置することが好ましい。なお、反射型偏光板8r,8g,8bによって偏光光が分離されるので、偏光板20gなどは、柱状光学素子5r,5g,5bの前段に配置してもよい。   In the projection type liquid crystal display device 1, in order to improve the contrast of image light to be displayed, for example, light incident on the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b is changed to p-polarized light p1. In the present embodiment, as described above, the polarizing plates 20r, 8g, and 8b are disposed between the solid light sources 3r, 3g, and 3b and the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b. The light incident on the light is p-polarized light. In the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b, the light intensity is made uniform. The polarizing plate 20g and the like are preferably disposed downstream of the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b in order to reduce disturbance of the polarization axis of the light due to the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b. Since polarized light is separated by the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b, the polarizing plate 20g and the like may be disposed in front of the columnar optical elements 5r, 5g, and 5b.

図11に示すように、反射型ライトバルブ2gが、偏光軸を回転させない場合、入射したp偏光光p1は、p偏光光p1の状態で反射型ライトバルブ2gから射出される。従って、反射型ライトバルブ2gを射出したp偏光光p1は反射型偏光板8gを透過し、光合成素子9に画像光が到達しないこととなる。一方、図11に示す反射型ライトバルブ2r,2bのように、入射してくるp偏光光p1の偏光軸を90度回転させる場合、画像光はs偏光光s1の状態で反射型ライトバルブ2r,2bから射出され、反射型偏光板8r,8bにて反射され、光合成素子9に画像光が到達することとなる。そこで、投射型液晶表示装置1では、反射型ライトバルブ2r,2g,2bが入射してくるp偏光光p1の偏光軸を90度回転させるよう、反射型ライトバルブ2r,2g,2bを構成しておく。なお、ここでは説明の便宜上、反射型ライトバルブ2r,2g,2bが、偏光軸を回転させない場合や90度回転させる場合について説明したが、実際は反射型ライトバルブ2r,2g,2bの画像信号に応じて偏光軸の回転角度を変化させる。   As shown in FIG. 11, when the reflective light valve 2g does not rotate the polarization axis, the incident p-polarized light p1 is emitted from the reflective light valve 2g in the state of p-polarized light p1. Accordingly, the p-polarized light p1 emitted from the reflective light valve 2g is transmitted through the reflective polarizing plate 8g, and the image light does not reach the light combining element 9. On the other hand, when the polarization axis of the incident p-polarized light p1 is rotated by 90 degrees as in the reflective light valves 2r and 2b shown in FIG. 11, the image light is reflected in the state of the s-polarized light s1. , 2b and reflected by the reflective polarizing plates 8r, 8b, and the image light reaches the light combining element 9. Therefore, in the projection type liquid crystal display device 1, the reflection type light valves 2r, 2g, and 2b are configured to rotate the polarization axis of the p-polarized light p1 incident on the reflection type light valves 2r, 2g, and 2b by 90 degrees. Keep it. For convenience of explanation, the case where the reflection type light valves 2r, 2g, and 2b do not rotate the polarization axis or the case that they are rotated by 90 degrees has been described. However, in actuality, the image signals of the reflection type light valves 2r, 2g, and 2b are used. Accordingly, the rotation angle of the polarization axis is changed.

光合成素子9へ入射させる画像光のコントラストを向上させるためには、反射型偏光板8r,8g,8bと光合成素子9の間に各色用の偏光板25r,25g,25bを配置しておくことが好ましい。   In order to improve the contrast of the image light incident on the light combining element 9, the polarizing plates 25 r, 25 g, 25 b for the respective colors are arranged between the reflective polarizing plates 8 r, 8 g, 8 b and the light combining element 9. preferable.

光合成素子9は、各色光を合成して投射光学系10に射出する機能を有している。光合成素子9は、赤色光の反射面にダイクロイック膜9rが形成され、青色光の反射面にダイクロイック膜9bが形成されている。また、緑色光に関しては、p偏光光が主に透過するように光合成素子9の反射面にダイクロイック膜9r,9bが形成されている。従って、偏光板25gと光合成素子9の間には、緑色光用のλ/2位相差板26gを配置することが好ましい。緑色光用のλ/2位相差板26gを配置することによって、s偏光光s1がp偏光光p1となって光合成素子9に入射し、投射光学系10に効率良く緑色光が到達することとなる。なお、一般的にs偏光光s1は、p偏光光p1よりも反射率が高いので、赤色光用のλ/2位相差板や青色光用のλ/2位相差板は設けなくてもよい。   The light combining element 9 has a function of combining each color light and emitting it to the projection optical system 10. The light combining element 9 has a dichroic film 9r formed on a red light reflecting surface and a dichroic film 9b formed on a blue light reflecting surface. For green light, dichroic films 9r and 9b are formed on the reflection surface of the light combining element 9 so that p-polarized light is mainly transmitted. Therefore, it is preferable to arrange a λ / 2 phase difference plate 26g for green light between the polarizing plate 25g and the photosynthetic element 9. By arranging the λ / 2 phase difference plate 26g for green light, the s-polarized light s1 becomes p-polarized light p1 and enters the light combining element 9, and the green light efficiently reaches the projection optical system 10. Become. In general, since the s-polarized light s1 has a higher reflectance than the p-polarized light p1, a λ / 2 phase difference plate for red light or a λ / 2 phase difference plate for blue light may not be provided. .

ところで、本実施の形態では、図10に示すように、反射型偏光板8r,8g,8bは、短軸(y方向)に対して垂直に画像光を反射させて光合成素子9に入射させている。このため、図11に示す状態(yz平面が底面となる設置状態)で、スクリーンに画像光を投射すると、縦長の画像がスクリーンに映し出される。短軸に対して垂直に画像光を反射させる理由は、長軸(x方向)に対して垂直に画像光を反射させた場合、投射光学系10のバックフォーカスが長くなるからである。従って、所望の映像(横長の長方形)を表示させるためには、投射型液晶表示装置1が図10に示す設置状態となるよう、図11に示した投射型液晶表示装置1をz軸中心に90度回転させる必要がある。   By the way, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the reflective polarizing plates 8r, 8g, and 8b reflect the image light perpendicularly to the short axis (y direction) and enter the light combining element 9. Yes. For this reason, when image light is projected onto the screen in the state shown in FIG. 11 (installation state in which the yz plane is the bottom surface), a vertically long image is displayed on the screen. The reason for reflecting the image light perpendicular to the short axis is that when the image light is reflected perpendicular to the long axis (x direction), the back focus of the projection optical system 10 becomes long. Therefore, in order to display a desired image (horizontal rectangle), the projection type liquid crystal display device 1 shown in FIG. 11 is centered on the z axis so that the projection type liquid crystal display device 1 is in the installation state shown in FIG. It is necessary to rotate 90 degrees.

つぎに、柱状光学素子5r,5g,5bの断面積と、反射型ライトバルブ2r,2g,2bの主面(光の入射面)の面積(光入射面積)の関係について説明する。図12は、柱状光学素子の断面積と反射型ライトバルブの光入射面積の関係を説明するための図である。なお、柱状光学素子5gの断面積と反射型ライトバルブ2gの光入射面積との関係は、柱状光学素子5r,5bの断面積と反射型ライトバルブ2r,2bの光入射面積との関係と略同じであるので、ここでは柱状光学素子5gの断面積と反射型ライトバルブ2gの光入射面積との関係について説明する。また、ここでは、反射型ライトバルブ2gへの有効入射角度が約14度(照明光学系のF値が2.1)である場合について説明する。   Next, the relationship between the cross-sectional areas of the columnar optical elements 5r, 5g, 5b and the area (light incident area) of the main surface (light incident surface) of the reflective light valves 2r, 2g, 2b will be described. FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between the cross-sectional area of the columnar optical element and the light incident area of the reflective light valve. The relationship between the cross-sectional area of the columnar optical element 5g and the light incident area of the reflective light valve 2g is substantially the same as the relationship between the cross-sectional area of the columnar optical elements 5r and 5b and the light incident area of the reflective light valves 2r and 2b. Since these are the same, the relationship between the cross-sectional area of the columnar optical element 5g and the light incident area of the reflective light valve 2g will be described here. Here, a case where the effective incident angle to the reflective light valve 2g is about 14 degrees (F value of the illumination optical system is 2.1) will be described.

図12の(a)〜(c)では、反射型ライトバルブ2gから柱状光学素子5gまでの緑色光の光路を示している。以下では、柱状光学素子5gの断面積をS5とし、反射型ライトバルブ2gの光入射面積をS2として説明する。(a)の光路のリレーレンズ群60gは、S5=(S2)/8の場合のリレーレンズ群60gを示している。また、(b)の光路のリレーレンズ群60gは、S5=(S2)/4の場合のリレーレンズ群60gを示している。また、(b)の光路のリレーレンズ群60gは、S5=(S2)/2の場合のリレーレンズ群60gを示している。   12A to 12C show the optical path of green light from the reflective light valve 2g to the columnar optical element 5g. In the following description, it is assumed that the cross-sectional area of the columnar optical element 5g is S5 and the light incident area of the reflective light valve 2g is S2. The relay lens group 60g in the optical path of (a) shows the relay lens group 60g in the case of S5 = (S2) / 8. Further, the relay lens group 60g in the optical path of (b) shows the relay lens group 60g in the case of S5 = (S2) / 4. Further, the relay lens group 60g in the optical path of (b) shows the relay lens group 60g in the case of S5 = (S2) / 2.

(a)の光路は、反射型ライトバルブ2g上の結像性能が悪く照明光学系として性能を維持できないので好ましくない。(b)の光路および(c)の光路は、反射型ライトバルブ2g上の結像性能に問題はない。そこで、反射型ライトバルブ2g上の結像性能に問題が生じない柱状光学素子5gの断面の面積S5を算出すると、S5=(S2)/6である。従って、反射型ライトバルブ2g上の結像性能に適した柱状光学素子5gの大きさは以下の式(1)によって表すことが可能である。なお、式(1)は、照明光学系のF値を2.1以下とした場合の結果であり、F値が2.1よりも大きい場合は式(1)の範囲よりもS5の範囲は広くなる。
(S2)/6≦S5≦(S2)/2・・・(1)
The optical path (a) is not preferable because the imaging performance on the reflective light valve 2g is poor and the performance as an illumination optical system cannot be maintained. The optical path (b) and the optical path (c) have no problem in the imaging performance on the reflective light valve 2g. Therefore, when the area S5 of the cross section of the columnar optical element 5g that does not cause a problem in the imaging performance on the reflective light valve 2g is calculated, S5 = (S2) / 6. Therefore, the size of the columnar optical element 5g suitable for the imaging performance on the reflective light valve 2g can be expressed by the following equation (1). Equation (1) is the result when the F value of the illumination optical system is 2.1 or less. When the F value is greater than 2.1, the range of S5 is greater than the range of Equation (1). Become wider.
(S2) / 6 ≦ S5 ≦ (S2) / 2 (1)

なお、柱状光学素子5gの断面の面積が大きくなる場合、リレーレンズ6g3の口径が小さくなるので、リレーレンズ群6gの設計は容易となるが、光強度を均一化するために柱状光学素子5gの長さを長くする必要性が生じる。このため、投射型液晶表示装置1の小型化を図る場合には、できる限り柱状光学素子5gの断面の面積を小さくすることが好ましい。柱状光学素子5gの断面の面積を小さくすることによって、柱状光学素子5gの長さを短くすることが可能となる。   Note that when the area of the cross section of the columnar optical element 5g is increased, the diameter of the relay lens 6g3 is reduced, so that the relay lens group 6g can be easily designed. However, in order to make the light intensity uniform, There is a need to increase the length. For this reason, when aiming at size reduction of the projection type liquid crystal display device 1, it is preferable to make the area of the cross section of the columnar optical element 5g as small as possible. By reducing the area of the cross section of the columnar optical element 5g, the length of the columnar optical element 5g can be shortened.

また、(b)の光路のリレーレンズ6g4の口径と、(c)の光路のリレーレンズ6g4の口径とを比較すると、(c)の光路のリレーレンズ6g4の方が僅かに大きい。このため、リレーレンズ6g4による他光路の光線の干渉を考慮した場合においても、柱状光学素子5gの断面の面積を小さくすることが好ましい。   When the aperture of the relay lens 6g4 in the optical path (b) is compared with the aperture of the relay lens 6g4 in the optical path (c), the relay lens 6g4 in the optical path (c) is slightly larger. For this reason, it is preferable to reduce the area of the cross section of the columnar optical element 5g even when considering the interference of light beams in other optical paths by the relay lens 6g4.

また、固体光源3gから射出される光を効率良く反射型ライトバルブ2gに照射するためには、固体光源3gの面積S3、柱状光学素子5gの断面の面積S5、反射型ライトバルブ2gの面積S2の関係は、以下の式(2)の関係が好ましい。なお、固体光源3gの面積S3、柱状光学素子5gの断面の面積S5、反射型ライトバルブ2gの面積S2は、式(2)以外の関係を有していてもよい。
S5=(((S2)/(S3))^0.5)×(S3)・・・(2)
In order to efficiently irradiate the light beam 2g emitted from the solid light source 3g, the area S3 of the solid light source 3g, the area S5 of the cross section of the columnar optical element 5g, and the area S2 of the reflective light valve 2g. The relationship of the following formula | equation (2) is preferable. The area S3 of the solid light source 3g, the area S5 of the cross section of the columnar optical element 5g, and the area S2 of the reflective light valve 2g may have a relationship other than the expression (2).
S5 = (((S2) / (S3)) ^ 0.5) × (S3) (2)

上述してきたように、リレーレンズ群60r,60g,60bは、少なくとも3枚のリレーレンズを有する構成であればよく、4枚のリレーレンズを有する構成が最も好ましい。   As described above, the relay lens groups 60r, 60g, and 60b may be configured to have at least three relay lenses, and the configuration including four relay lenses is most preferable.

また、本実施の形態では、集光レンズ群4r,4g,4bが4枚の集光レンズによって構成されている場合について説明したが、集光レンズ群4r,4g,4bはそれぞれ3枚以下の集光レンズによって構成してもよいし、5枚以上の集光レンズによって構成してもよい。集光レンズ群4r,4g,4bは、3枚の集光レンズで構成する場合が最も好ましい。例えば、3枚の集光レンズで集光レンズ群4r,4g,4bを構成した場合、1枚目の集光レンズ(最前段の集光レンズ)の、2枚目の集光レンズ側(後段面)を非球面とすることが好ましい。また、集光レンズ群4r,4g,4bの1枚目の集光レンズは、固体光源3r,3g,3bから近いので、ガラスからなることが好ましい。さらに、固体光源3r,3g,3bの後段(直後)に柱状光学素子5r,5g,5bを配置することにより集光レンズ群4r,4g,4bを有しない構成としても構わない。ただし、その場合、効率よく光束を反射型ライトバルブ2r,2g,2bに導くためには、柱状光学素子5r,5g,5bの断面積は、固体光源3r,3g,3bの面積と略等しくする等の工夫が必要である。   In the present embodiment, the case where the condenser lens groups 4r, 4g, and 4b are configured by four condenser lenses has been described. However, the condenser lens groups 4r, 4g, and 4b each include three or less condenser lenses. You may comprise by a condensing lens and you may comprise by five or more condensing lenses. The condensing lens groups 4r, 4g, and 4b are most preferably composed of three condensing lenses. For example, when the condensing lens groups 4r, 4g, and 4b are configured by three condensing lenses, the second condensing lens side (the latter stage) of the first condensing lens (front condensing lens) The surface) is preferably an aspherical surface. The first condenser lens of the condenser lens groups 4r, 4g, 4b is preferably made of glass because it is close to the solid light sources 3r, 3g, 3b. Further, it may be configured such that the condensing lens groups 4r, 4g, 4b are not provided by arranging the columnar optical elements 5r, 5g, 5b in the subsequent stage (immediately after) of the solid light sources 3r, 3g, 3b. However, in that case, in order to efficiently guide the luminous flux to the reflection type light valves 2r, 2g, 2b, the cross-sectional areas of the columnar optical elements 5r, 5g, 5b are made substantially equal to the areas of the solid light sources 3r, 3g, 3b. Etc. are necessary.

リレーレンズ群60r,60g,60bは、共用化できるよう作製する場合(各色用のリレーレンズとして同じリレーレンズを用いる場合)、アッベ数が大きい硝材を用いることが好ましい。また、リレーレンズ群60r,60g,60bをそれぞれ4枚以下リレーレンズによって構成するためには、屈折率が高い硝材を用いる必要がある。例えば、リレーレンズ群60r,60g,60bには、アッベ数νd≧45の硝材や、屈折率nd≧1.7の硝材が好ましい。   When the relay lens groups 60r, 60g, and 60b are manufactured so as to be shared (when the same relay lens is used as a relay lens for each color), it is preferable to use a glass material having a large Abbe number. Further, in order to configure each of the relay lens groups 60r, 60g, and 60b with four or less relay lenses, it is necessary to use a glass material having a high refractive index. For example, for the relay lens groups 60r, 60g, and 60b, a glass material having an Abbe number νd ≧ 45 or a glass material having a refractive index nd ≧ 1.7 is preferable.

なお、本実施の形態では、照明光学系のF値が2.1の場合について説明したが、F値を2.1よりも大きくした場合であっても、折り返しミラー7r,7g,7bをリレーレンズ群60r,60g,60bのリレーレンズ間に配置することにより、装置を小型化することが可能となる。   Although the case where the F value of the illumination optical system is 2.1 has been described in the present embodiment, the folding mirrors 7r, 7g, and 7b are relayed even when the F value is larger than 2.1. By disposing the lens groups 60r, 60g, and 60b between the relay lenses, the apparatus can be reduced in size.

また、本実施の形態では、各リレーレンズ群60r,60g,60bに3枚の球面レンズを用いる場合として、リレーレンズ6r1,6r3,6r4、リレーレンズ6g1,6g3,6g4、リレーレンズ6b1,6b3,6b4を用いる場合について説明したが、これらの3枚ずつに限られず、各リレーレンズ群60r,60g,60bのうちの何れの3枚を用いてもよい。   In the present embodiment, the relay lenses 6r1, 6r3, 6r4, the relay lenses 6g1, 6g3, 6g4, and the relay lenses 6b1, 6b3 are used in the case where three spherical lenses are used for each of the relay lens groups 60r, 60g, 60b. Although the case where 6b4 is used has been described, it is not limited to each of these three lenses, and any three of the relay lens groups 60r, 60g, 60b may be used.

このように実施の形態によれば、投射型液晶表示装置1は、折り返しミラー7r,7g,7bをリレーレンズ群60r,60g,60bのリレーレンズ間に配置しているので、装置構成を小さくすることが可能になる。   As described above, according to the embodiment, the projection type liquid crystal display device 1 has the folding mirrors 7r, 7g, and 7b arranged between the relay lenses of the relay lens groups 60r, 60g, and 60b. It becomes possible.

また、νd≧45の硝材や、屈折率nd≧1.7の硝材を用いるので、同じように作製されたリレーレンズをリレーレンズ群60r,60g,60bの何れでも使用することが可能となる。   Further, since a glass material with νd ≧ 45 or a glass material with a refractive index nd ≧ 1.7 is used, it is possible to use a relay lens manufactured in the same manner in any of the relay lens groups 60r, 60g, and 60b.

また、柱状光学素子5r,5g,5bの断面積S5と、反射型ライトバルブ2r,2g,2bの光入射面積をS2との関係が、「(S2)/6≦S5≦(S2)/2」であるので、反射型ライトバルブ2r,2g,2b上の結像性能が向上する。   The relationship between the cross-sectional area S5 of the columnar optical elements 5r, 5g, 5b and the light incident area of the reflection type light valves 2r, 2g, 2b with S2 is “(S2) / 6 ≦ S5 ≦ (S2) / 2”. Therefore, the imaging performance on the reflection type light valves 2r, 2g, 2b is improved.

また、集光レンズ群4r,4g,4bの各1枚目の集光レンズにガラス非球面レンズを用いるので、固体光源3r,3g,3bから発せられる熱の影響を受けにくくなる。したがって、集光レンズの界面反射を低減するためのマルチコーティングが熱によって剥がされることがなくなる。   In addition, since a glass aspherical lens is used as the first condenser lens in each of the condenser lens groups 4r, 4g, and 4b, it is less susceptible to the heat generated from the solid light sources 3r, 3g, and 3b. Therefore, the multi-coating for reducing the interface reflection of the condenser lens is not peeled off by heat.

以上のように、本発明に係る投射型液晶表示装置は、単一の波長を射出する固体光源および反射型ライトバルブを用いた画像表示に適している。   As described above, the projection-type liquid crystal display device according to the present invention is suitable for image display using a solid-state light source that emits a single wavelength and a reflective light valve.

本発明の実施の形態に係る投射型液晶表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the projection type liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. 投射型液晶表示装置をx方向から見た場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of seeing a projection type liquid crystal display device from x direction. 投射型液晶表示装置をy方向から見た場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of seeing a projection type liquid crystal display device from ay direction. 投射型液晶表示装置をz方向から見た場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of seeing a projection type liquid crystal display device from az direction. 投射型液晶表示装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of a projection type liquid crystal display device. 光線の干渉とリレーレンズの配置位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the interference of a light ray, and the arrangement position of a relay lens. リレーレンズ群に3枚の球面レンズを用いた場合のリレーレンズ群の構成を説明するための図(1)である。FIG. 6 is a diagram (1) for explaining the configuration of a relay lens group when three spherical lenses are used for the relay lens group. リレーレンズ群に3枚の球面レンズを用いた場合のリレーレンズ群の構成を説明するための図(2)である。FIG. 6B is a diagram (2) for explaining the configuration of the relay lens group when three spherical lenses are used for the relay lens group. 投射型液晶表示装置の寸法を説明するための図(1)である。It is a figure (1) for demonstrating the dimension of a projection type liquid crystal display device. 投射型液晶表示装置の寸法を説明するための図(2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the dimension of a projection type liquid crystal display device. 光路上の偏光光を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the polarized light on an optical path. 柱状光学素子の断面積と反射型ライトバルブの光入射面積の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the cross-sectional area of a columnar optical element, and the light-incidence area of a reflective light valve.

符号の説明Explanation of symbols

1 投射型液晶表示装置
2r,2g,2b 反射型ライトバルブ
3r,3g,3b 固体光源
4r,4g,4b 集光レンズ群
5r,5g,5b 柱状光学素子
6r1〜6r4,6g1〜6g4,6b1〜6b4 リレーレンズ
7r,7g,7b 折り返しミラー
8r,8g,8b 反射型偏光板
9 光合成素子
9r,9b ダイクロイック膜
10 投射光学系
20g,25r,25g,25b 偏光板
26g λ/2位相差板
50,51 筐体
60r,60g,60b リレーレンズ群
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection type liquid crystal display device 2r, 2g, 2b Reflection type light valve 3r, 3g, 3b Solid light source 4r, 4g, 4b Condensing lens group 5r, 5g, 5b Columnar optical element 6r1-6r4, 6g1-6g4, 6b1-6b4 Relay lens 7r, 7g, 7b Folding mirror 8r, 8g, 8b Reflective polarizing plate 9 Photosynthesis element 9r, 9b Dichroic film 10 Projection optical system 20g, 25r, 25g, 25b Polarizing plate 26g λ / 2 phase difference plate 50, 51 Body 60r, 60g, 60b Relay lens group

Claims (5)

複数の固体光源から射出される各色の光を反射型ライトバルブに照射して画像を表示する投射型液晶表示装置において、
前記固体光源から前記反射型ライトバルブまでの光路間に配置されて、前記固体光源から射出された光の光強度分布を均一化する柱状光学素子と、
前記柱状光学素子から射出された光を前記反射型ライトバルブに導く複数のリレーレンズを有するリレーレンズ群と、
前記リレーレンズ群のリレーレンズ間に配置されて、前記光の光路を折り曲げるミラーと、
を備えることを特徴とする投射型液晶表示装置。
In a projection type liquid crystal display device that displays an image by irradiating light of each color emitted from a plurality of solid light sources to a reflective light valve,
A columnar optical element that is disposed between optical paths from the solid-state light source to the reflective light valve and uniformizes the light intensity distribution of the light emitted from the solid-state light source;
A relay lens group having a plurality of relay lenses for guiding the light emitted from the columnar optical element to the reflective light valve;
A mirror disposed between the relay lenses of the relay lens group and bending the optical path of the light;
A projection type liquid crystal display device comprising:
前記リレーレンズ群は、4枚のリレーレンズを有し、
前記ミラーは、前記光路中で光が2番目に通過するリレーレンズと、前記光路中で光が3番目に通過するリレーレンズとの間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の投射型液晶表示装置。
The relay lens group has four relay lenses,
2. The mirror according to claim 1, wherein the mirror is disposed between a relay lens through which light passes second in the optical path and a relay lens through which light passes third in the optical path. Projection type liquid crystal display device.
前記固体光源から射出された光を柱状光学素子へ集光する3枚の集光レンズを有し、
前記光路中で光が1番目に通過する集光レンズは、ガラス非球面レンズであることを特徴とする請求項1または2に記載の投射型液晶表示装置。
Having three condensing lenses for condensing the light emitted from the solid light source onto the columnar optical element;
3. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the condenser lens through which light passes first in the optical path is a glass aspheric lens.
前記リレーレンズは、アッベ数が45以上であってかつ屈折率ndが1.7以上の硝材を含んで構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の投射型液晶表示装置。   The projection according to claim 1, wherein the relay lens includes a glass material having an Abbe number of 45 or more and a refractive index nd of 1.7 or more. Type liquid crystal display device. 前記柱状光学素子の断面積は、前記反射型ライトバルブの光入射面積の6分の1以上であって、かつ前記反射型ライトバルブの光入射面積の2分の1以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の投射型液晶表示装置。   The cross-sectional area of the columnar optical element is not less than one-sixth of the light incident area of the reflective light valve and not more than one-half of the light incident area of the reflective light valve. The projection type liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4.
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