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JPH0527203A - Polarization synthesizing element and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Polarization synthesizing element and liquid crystal display device using the same

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JPH0527203A
JPH0527203AJP3341781AJP34178191AJPH0527203AJP H0527203 AJPH0527203 AJP H0527203AJP 3341781 AJP3341781 AJP 3341781AJP 34178191 AJP34178191 AJP 34178191AJP H0527203 AJPH0527203 AJP H0527203A
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JP
Japan
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polarized light
light
liquid crystal
crystal display
incident
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JP3341781A
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Japanese (ja)
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JP2823722B2 (en
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Yoshio Ariki
美雄 有木
Takashi Tsunoda
隆史 角田
Masaharu Deguchi
雅晴 出口
Takesuke Maruyama
竹介 丸山
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

Translated fromJapanese

(57)【要約】【目的】 P偏光光(あるいはS偏光光)のみならず、
S偏光光(あるいはP偏光光)をも有効に利用して、光
の利用効率を向上させ明るい画像を得ることを目的とす
る。【構成】 偏光ビームスプリッター15は、集束レンズ
系より出射した不定偏光光18をP偏光光19とS偏光
光20の2つの直線偏光光に分離する。2個の直角プリ
ズム16は、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態
で反射面が配置されるように構成され、分離されたS偏
光光20を2回の反射によりそれぞれ90度折り曲げな
がらP偏光光21に変換する。分離されたP偏光光19
と変換されたP偏光光21は発散レンズ系を介して液晶
表示素子に入射する。
(57) [Summary] [Purpose] Not only P-polarized light (or S-polarized light),
It is an object of the present invention to effectively utilize S-polarized light (or P-polarized light) to improve light utilization efficiency and obtain a bright image. [Structure] A polarization beam splitter 15 splits an indefinite polarized light 18 emitted from a focusing lens system into two linearly polarized lights of a P polarized light 19 and an S polarized light 20. The two right-angle prisms 16 are configured such that the reflecting surfaces are arranged in a state of being inclined by 45 degrees on the optical axes orthogonal to each other, and the separated S-polarized light 20 is bent 90 degrees by two reflections. It is converted into P-polarized light 21. Separated P-polarized light 19
The P-polarized light 21 converted into is incident on the liquid crystal display element through the diverging lens system.

Description

Translated fromJapanese
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不定偏光光から直線偏
光光を作り出し、光源からの光の利用効率の向上を図る
ことが可能な偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装
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 polarization synthesizing element capable of producing linearly polarized light from indefinitely polarized light and improving the utilization efficiency of light from a light source, and a liquid crystal display device using the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、直線偏光光を利用する素子とし
て、代表的なものにTN液晶表示素子があり、これを液
晶ライトバルブとして用いた液晶表示装置としては、例
えば、特開昭63−15225号公報または特開昭63
−116123号公報に記載のように、単一光源から出
力された白色光をダイクロイックミラーにより、赤,
青,緑の色の三原色に分光し、この三原色光を3枚の液
晶ライトバルブにそれぞれ入射することにより、三原色
に対応する画像を得て、これら画像をダイクロイックミ
ラー、あるいは、ダイクロイックプリズムを用いて合成
することにより、カラー画像を得て、このカラー画像を
1本の投写レンズを用いて、スクリーン上に拡大投写さ
せるものがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a TN liquid crystal display element has been representatively used as an element that uses linearly polarized light. Publication or Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 116123, white light output from a single light source is converted into red light by a dichroic mirror.
An image corresponding to the three primary colors is obtained by dispersing the three primary colors of blue and green into the three liquid crystal light valves, and these images are obtained using a dichroic mirror or dichroic prism. There is a method in which a color image is obtained by combining and the color image is enlarged and projected on a screen by using one projection lens.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、液晶ライトバルブとして用いる液晶表示素子は、そ
の両端が偏光板によってそれぞれ構成されており、これ
により、液晶表示素子に入射した光線は、P偏光光ある
いはS偏光光のうち一方しか出射されない。すなわち、
液晶表示素子を透過する光量、すなわち、光の利用効率
は半減し、かなりの光の損失が生じてしまう。
In the above-mentioned prior art, the liquid crystal display element used as the liquid crystal light valve is composed of polarizing plates at both ends thereof, so that the light beam incident on the liquid crystal display element is P-polarized. Only one of light or S-polarized light is emitted. That is,
The amount of light transmitted through the liquid crystal display element, that is, the light utilization efficiency is halved, resulting in considerable light loss.

【0004】ここで、P偏光光とは入射面に対して平行
な偏光面(電気ベクトルの振動している平面)をもつ直
線偏光光のことをいい、S偏光光とは入射面に対して垂
直な偏光面をもつ直線偏光光のことをいう。
Here, P-polarized light refers to linearly polarized light having a plane of polarization (a plane in which an electric vector oscillates) parallel to the plane of incidence, and S-polarized light refers to plane of incidence. It refers to linearly polarized light with a vertical plane of polarization.

【0005】例えば、従来では、前記偏光板として一般
に染料(2色性色素)を分有する偏光板を用いており、
その場合、P偏光光を透過する素子では、S偏光光は吸
収するので光の損失が生じてしまう。
For example, conventionally, a polarizing plate having a dye (dichroic pigment) is generally used as the polarizing plate.
In that case, the element that transmits the P-polarized light absorbs the S-polarized light, resulting in light loss.

【0006】また、上記従来技術においては、液晶表示
素子の開口率に問題があることも同様に指摘されてい
た。ここでは、開口率は次のように定義する。開口率=1画素中の表示に寄与する有効面積/1画素全
領域の面積
It has been similarly pointed out that the above-mentioned conventional technique has a problem in the aperture ratio of the liquid crystal display element. Here, the aperture ratio is defined as follows. Aperture ratio = effective area contributing to display in 1 pixel / area of 1 pixel whole area

【0007】すなわち、その問題というのは、液晶表示
素子のうち、表示に寄与しない部分が大きいと開口率は
小さくなり、光の利用効率が悪くなるということであ
る。表示に寄与しない部分(遮光部)としては、各電極
の金属配線,個々の画素を個別に制御する手段として付
加された非線形素子あるいはスイッチング素子,画素電
極の周囲のギャプなどが挙げられる。
That is, the problem is that if the portion of the liquid crystal display element that does not contribute to display is large, the aperture ratio becomes small and the light utilization efficiency becomes poor. Examples of the portion (light-shielding portion) that does not contribute to the display include metal wiring of each electrode, a non-linear element or a switching element added as means for individually controlling each pixel, and a gap around the pixel electrode.

【0008】また、同一液晶表示素子のパネルサイズで
精細度を高くするには画素ピッチを小さくする必要があ
るが、この場合、液晶表示素子の構成要素のすべてを相
似的に縮小できれば開口率は変化しないが、エッチング
精度,位置合わせ精度の点から、電極の金属配線の幅や
付加素子の大きさはある程度以下には小さくできない。
その結果、精細度を高くしていくと開口率が小さくなる
という問題がある。
Further, in order to increase the definition in the panel size of the same liquid crystal display element, it is necessary to reduce the pixel pitch. In this case, if all the constituent elements of the liquid crystal display element can be reduced in a similar manner, the aperture ratio can be reduced. Although it does not change, the width of the metal wiring of the electrode and the size of the additional element cannot be reduced to a certain extent or less in view of etching accuracy and alignment accuracy.
As a result, there is a problem that the aperture ratio decreases as the definition increases.

【0009】そこで、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解決し、P偏光光(あるいはS偏光光)の
みならず、S偏光光(あるいはP偏光光)をも有効に利
用して、光の利用効率を向上させ明るい画像を得ること
のできる偏光合成素子及びこれを用いた液晶表示装置を
提供することにある。さらに、液晶表示素子の開口率を
大きくして、光の利用効率を向上させ明るい画像を得る
ことのできる液晶表示装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and effectively utilize not only P-polarized light (or S-polarized light) but also S-polarized light (or P-polarized light). Another object of the present invention is to provide a polarization combining element and a liquid crystal display device using the same, which can improve the utilization efficiency of light and obtain a bright image. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of obtaining a bright image by increasing the aperture ratio of the liquid crystal display element and improving the light utilization efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの不定偏光光をP偏光光とS
偏光光の2つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッ
ターと、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置されるように構成され、前記偏光ビームスプ
リッターによって分離した偏光光のうちS偏光光(また
はP偏光光)を、もう一方の偏光光の偏光方向と等しく
なるように変換し(すなわち、P偏光光(またはS偏光
光)に変換し)、液晶表示素子に入射させる2個の直角
プリズムと、によって偏光合成素子を構成するようにし
た。
In order to achieve the above object, in the present invention, indefinite polarized light from a light source is converted into P polarized light and S polarized light.
Of the polarized light split by the polarized beam splitter, the polarized beam splitter that splits the polarized light into two linearly polarized lights and the reflecting surface that is arranged in a state of being inclined by 45 degrees on the optical axes orthogonal to each other are included. S-polarized light (or P-polarized light) is converted so as to be equal to the polarization direction of the other polarized light (that is, converted into P-polarized light (or S-polarized light)) and is incident on the liquid crystal display element 2 A polarization synthesizing element is constituted by the right-angle prisms.

【0011】また、偏光ビームスプリッターによって分
離して得られたP偏光光(またはS偏光光)の光軸と前
記直角プリズムにより偏光方向を変換して得られたP偏
光光(またはS偏光光)の光軸はそれぞれ偏心してお
り、この偏心による光の利用効率の低下を防止するため
に、光源から出射した光線を、凹面鏡と、凸レンズある
いは凹レンズにより構成される集束レンズ系とを用いて
一旦集束させて、この集束した状態で前記偏光合成素子
に入射し、さらに、凸レンズあるいは凹レンズにより構
成される発散レンズ系により発散させて液晶表示素子に
入射する構成とするか、あるいは、光軸をそれぞれ所定
量偏心した偏心レンズにより拡大させて液晶表示素子に
入射する構成とした。
Further, the P-polarized light (or S-polarized light) obtained by converting the optical axis of the P-polarized light (or S-polarized light) separated by the polarization beam splitter and the polarization direction by the right-angle prism. The optical axes of each are eccentric, and in order to prevent the reduction of light utilization efficiency due to this eccentricity, the light beam emitted from the light source is temporarily focused by using a concave mirror and a focusing lens system composed of a convex lens or a concave lens. Then, the light beam is made incident on the polarization combining element in this converged state, and is further made to diverge by a divergence lens system constituted by a convex lens or a concave lens and then is made incident on the liquid crystal display element, or the optical axes are respectively set. An eccentric lens with a certain amount of eccentricity was used to magnify and enter the liquid crystal display element.

【0012】さらに、前記液晶表示素子において、各マ
イクロレンズがそれぞれ画素配列と等しくなるよう配列
され、各マイクロレンズの形状がそれぞれ1画素に対応
する領域の形状(正方形、矩形など)と等しい平面レン
ズアレイを、前記偏光光の入射される側の透明基板上に
密着し、各マイクロレンズの焦点がそれぞれ液晶の層の
中またはその近傍で、かつ、画素電極のほぼ中央に位置
するよう、設けるようにした。さらには、前記平板マイ
クロレンズアレイとして屈折率分布型マイクロレンズア
レイを用いることによって、前記透過型の液晶表示素子
の、前記偏光光の入射される側の透明基板として代用さ
せるようにした。
Further, in the liquid crystal display device, each microlens is arranged so as to be equal to the pixel arrangement, and the shape of each microlens is the same as the shape (square, rectangle, etc.) of the area corresponding to one pixel. The array is closely attached to the transparent substrate on the side where the polarized light is incident, and the focal point of each microlens is provided in or near the liquid crystal layer and substantially at the center of the pixel electrode. I chose Furthermore, by using a gradient index microlens array as the flat plate microlens array, the transparent liquid crystal display element can be used as a transparent substrate on the side where the polarized light is incident.

【0013】[0013]

【作用】光源より出射した光線は凹面鏡により反射し、
集束レンズ系に入射する。集束レンズ系に入射した光線
は、集束された後、ほぼ平行光束となって偏光ビームス
プリッターと直角プリズムにより構成される偏光合成素
子に入射する。
[Function] The light beam emitted from the light source is reflected by the concave mirror,
It is incident on the focusing lens system. The light beam that has entered the focusing lens system is focused, then becomes a substantially parallel light beam, and enters a polarization combining element that is configured by a polarization beam splitter and a rectangular prism.

【0014】ここで、集束レンズ系より出射した光線は
不定偏光光であって、偏光ビームスプリッターに入射し
て、P偏光光とS偏光光とに分離される。偏光ビームス
プリッターにより分離されたS偏光光(またはP偏光
光)は、互いに直交する光軸上に45度傾けた状態で反
射面が配置するように構成した2個の直角プリズムによ
り、その進路をそれぞれ90度折り曲げられてP偏光光
(またはS偏光光)に変換される。これにより、光軸の
異なる隣接した2つの出射面、すなわち、偏光ビームス
プリッターの出射面と直角プリズムの出射面より、それ
ぞれ、偏光方向が同一の偏光光、すなわち、P偏光光
(またはS偏光光)が同一の方向に出射し、発散レンズ
系に入射する。
Here, the light beam emitted from the focusing lens system is indefinite polarized light, enters the polarization beam splitter, and is separated into P-polarized light and S-polarized light. The path of the S-polarized light (or P-polarized light) separated by the polarization beam splitter is changed by two right-angle prisms that are arranged so that their reflecting surfaces are arranged at an angle of 45 degrees on mutually orthogonal optical axes. Each is bent 90 degrees and converted into P-polarized light (or S-polarized light). As a result, polarized light having the same polarization direction, that is, P-polarized light (or S-polarized light) from the adjacent two exit surfaces with different optical axes, that is, the exit surface of the polarization beam splitter and the exit surface of the right-angle prism, respectively. ) Exits in the same direction and enters the divergent lens system.

【0015】そして、このP偏光光(またはS偏光光)
は発散レンズ系により発散されて液晶表示素子に入射す
る。ここで、前記偏光合成素子出射後の光線は、先に集
束レンズ系により、液晶表示素子に対してかなり小さく
絞られているので、偏光ビームスプリッターによって分
離して得られたP偏光光(またはS偏光光)と直角プリ
ズムにより偏光方向を変換して得られたP偏光光(また
はS偏光光)との光軸の偏心による液晶表示素子に入射
する光の利用効率の低下はほぼなくなり、明るい画像が
得られる。
Then, this P-polarized light (or S-polarized light)
Is diverged by the divergence lens system and enters the liquid crystal display element. Here, since the light beam emitted from the polarization combining element has been narrowed down to a considerably small size with respect to the liquid crystal display element by the focusing lens system, the P-polarized light (or S polarization) obtained by being separated by the polarization beam splitter is obtained. (Polarized light) and the P-polarized light (or S-polarized light) obtained by converting the polarization direction by the right-angle prism, the use efficiency of the light incident on the liquid crystal display element is hardly reduced due to the eccentricity of the optical axis, and a bright image is obtained. Is obtained.

【0016】また、発散レンズ系の代わりに、光軸がそ
れぞれに所定量偏心した2枚の偏心レンズによって、光
軸の異なる隣接した2つの出射面(偏光ビームスプリッ
ターの出射面と直角プリズムの出射面)より出射する偏
光光の光軸ずれを補正しても、同様に明るい画像が得ら
れる。また、2個の直角プリズムの代わりに、ミラー等
の反射板を2枚使用しても良い。
Further, instead of a diverging lens system, two decentering lenses each having an optical axis decentered by a predetermined amount are used, and two adjacent emitting surfaces having different optical axes (an emitting surface of a polarization beam splitter and an emitting surface of a right-angle prism). Even if the optical axis shift of the polarized light emitted from the surface) is corrected, a bright image can be similarly obtained. Further, instead of the two rectangular prisms, two reflecting plates such as mirrors may be used.

【0017】さらに、本発明のように、偏光光の入射さ
れる側の透明基板上に平板マイクロレンズを密着して設
けることにより、入射光が有効に画素電極に導かれ、各
電極の金属配線、個々の画素を個別に制御する手段とし
て付加された非線形素子あるいはスイッチング素子、画
素電極の周囲のギャプなどの表示に寄与しない部分(遮
光部)で遮断されることによる入射光のケラレがほとん
ど生じないために、開口率が大きく明るい画像の表示が
得られる。
Further, as in the present invention, by providing the flat plate microlenses in close contact with each other on the transparent substrate on which the polarized light is incident, the incident light is effectively guided to the pixel electrodes, and the metal wiring of each electrode is provided. , Vignetting of incident light is mostly caused by blocking by non-linear elements or switching elements added as means for individually controlling individual pixels, gaps around pixel electrodes that do not contribute to display (light-shielding portions). Since it does not exist, a bright image display with a large aperture ratio can be obtained.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図1は本発明の一実施例としての液晶表示装
置を示す構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a liquid crystal display device as an embodiment of the present invention.

【0019】図1において、1は光源であり、例えばメ
タルハライドランプ、ハロゲンランプ等の白色光源であ
る。2は凹面鏡であり、3は光源1からの白色光を集束
するための集束レンズ系であり、1枚の正のパワーを有
するレンズ(凸レンズ)と1枚の負のパワーを有するレ
ンズ(凹レンズ)により構成される。4は偏光合成素子
であり、偏光手段としての偏光ビームスプリッターと変
換手段としての2個の直角プリズムにより構成される。
5は偏光合成素子4を出射した後の光線を発散するため
の発散レンズ系であり、1枚の負のパワーを有するレン
ズと1枚の正のパワーを有するレンズにより構成され
る。6は液晶表示素子であり、7は液晶表示素子6上の
表示画像を拡大するための投写レンズであり、8はスク
リーンである。9〜13はいずれも液晶表示素子6の駆
動回路であり、そのうち、9はビデオ・クロマ処理回
路、10はRGB出力回路、11はXドライバ、12は
同期処理回路、13はコントローラ、14はYドライバ
である。
In FIG. 1, 1 is a light source, for example, a white light source such as a metal halide lamp or a halogen lamp. 2 is a concave mirror, 3 is a focusing lens system for focusing the white light from the light source 1, one lens having a positive power (convex lens) and one lens having a negative power (concave lens) It is composed of Reference numeral 4 denotes a polarization combining element, which is composed of a polarization beam splitter as a polarization means and two right-angle prisms as a conversion means.
Reference numeral 5 denotes a divergence lens system for diverging the light beam emitted from the polarization beam combiner 4, and is composed of one lens having negative power and one lens having positive power. 6 is a liquid crystal display element, 7 is a projection lens for enlarging a display image on the liquid crystal display element 6, and 8 is a screen. 9 to 13 are all drive circuits for the liquid crystal display element 6, of which 9 is a video / chroma processing circuit, 10 is an RGB output circuit, 11 is an X driver, 12 is a synchronous processing circuit, 13 is a controller, and 14 is Y. Is a driver.

【0020】以下、本実施例の動作について説明する。
上記構成において、光源1は凹面鏡2の焦点位置近傍に
配置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射
してほぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。
集束レンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正
のパワーを有するレンズにより集束され、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子
4を介して発散レンズ系5に入射する。発散レンズ系5
に入射した光線は該発散レンズ系5の負のパワーを有す
るレンズにより発散され、正のパワーを有するレンズに
よりほぼ平行光束となり、液晶表示素子6に入射する。
そして、液晶表示素子6上に表示された画像は、投写レ
ンズ7により拡大され、その結果、スクリーン8上に拡
大した画像が得られる。
The operation of this embodiment will be described below.
In the above configuration, the light source 1 is arranged near the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 to become a substantially parallel light beam, which is then incident on the focusing lens system 3.
The light beam that has entered the focusing lens system 3 is focused by the lens having positive power of the focusing lens system 3, becomes a substantially parallel light beam by the lens having negative power, and enters the diverging lens system 5 via the polarization combining element 4. To do. Divergent lens system 5
The light beam incident on is diverged by the lens having negative power of the diverging lens system 5, becomes a substantially parallel light beam by the lens having positive power, and enters the liquid crystal display element 6.
Then, the image displayed on the liquid crystal display element 6 is enlarged by the projection lens 7, and as a result, the enlarged image is obtained on the screen 8.

【0021】また、レーザーディスク,VTR等(図示
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
A video input from a laser disk, a VTR or the like (not shown) is processed by the video / chroma processing circuit 9 and then input to the RGB output circuit 10. The RGB output circuit 10 inverts the polarities of the video signals corresponding to R, G, and B every AC for driving the liquid crystal display element 6, and inputs the video signals to the liquid crystal display element 6 through the X driver 11. The video / chroma processing circuit 9, the RGB output circuit 10, the X driver 11 and the Y driver 14 are synchronized by a synchronization processing circuit 12 and a controller 13.

【0022】次に、図2を用いて図1の偏光合成素子4
の構成及び動作について詳細に説明する。図2は図1の
偏光合成素子を示す斜視図である。
Next, referring to FIG. 2, the polarization beam combiner 4 of FIG.
The configuration and operation of will be described in detail. FIG. 2 is a perspective view showing the polarization beam combiner of FIG.

【0023】図2において、15は不定偏光光をP偏光
光とS偏光光の2つの直線偏光光に分離するための偏光
手段としての偏光ビームスプリッターであり、16は該
偏光ビームスプリッター15により分離して得られたP
偏光光をS偏光光に変換するための変換手段としての2
個の直角プリズムである。
In FIG. 2, reference numeral 15 is a polarization beam splitter as a polarization means for separating the indefinite polarized light into two linearly polarized light of P polarized light and S polarized light, and 16 is separated by the polarized beam splitter 15. Obtained by P
2 as conversion means for converting polarized light into S-polarized light
It is a right angle prism.

【0024】集束レンズ系3を出射し、偏光ビームスプ
リッター15に入射する光線17は不定偏光光18であ
り、該不定偏光光18は前記偏光ビームスプリッター1
5によりP偏光光19とS偏光光20の2つの直線偏光
光に分離される。そのうち、P偏光光19は偏光ビーム
スプリッター15を透過してそのまま発散レンズ系5を
介して液晶表示素子6に入射する。
A light ray 17 which is emitted from the focusing lens system 3 and is incident on the polarization beam splitter 15 is indefinite polarized light 18, and the indefinite polarized light 18 is the polarization beam splitter 1.
5 separates the P-polarized light 19 and the S-polarized light 20 into two linearly polarized lights. Among them, the P-polarized light 19 is transmitted through the polarization beam splitter 15 and directly enters the liquid crystal display element 6 through the diverging lens system 5.

【0025】一方、S偏光光20は偏光ビームスプリッ
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、発散レンズ系
5を介して液晶表示素子6に入射する。
On the other hand, the S-polarized light 20 is reflected by the polarization beam splitter 15 and is incident on two right-angle prisms 16 which are arranged such that their reflecting surfaces are arranged in a state of being inclined by 45 degrees on mutually orthogonal optical axes. Then, the paths are bent by 90 degrees by the right-angle prisms 16 and converted into P-polarized light 21 by two reflections, and the P-polarized light 21 is incident on the liquid crystal display element 6 through the diverging lens system 5.

【0026】この様に、集束レンズ系3より出射された
不定偏光光18を、偏光合成素子4によって、すべてP
偏光光(P偏光光19とP偏光光21)にして液晶表示
素子6に入射させることにより、入射した光線はすべて
液晶表示素子6の偏光板を通過するので、従来、液晶表
示素子4においては、光源からの不定偏光光のうち、P
偏光光あるいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光の
みしか利用できなかったものが、本実施例では、光源か
らの不定偏光光のほぼ全て、言い替えれば、P偏光光と
S偏光光の両偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を
大幅に改善することができる。
In this way, the indefinite polarized light 18 emitted from the focusing lens system 3 is all converted to P by the polarization combining element 4.
Since polarized light (P-polarized light 19 and P-polarized light 21) is incident on the liquid crystal display element 6, all the incident light rays pass through the polarizing plate of the liquid crystal display element 6, so that in the conventional liquid crystal display element 4, , Of the undefined polarized light from the light source, P
Only linearly polarized light of either polarized light or S-polarized light can be used, but in the present embodiment, almost all of the indefinite polarized light from the light source, in other words, both P-polarized light and S-polarized light. The polarized light can be effectively used, and the light utilization efficiency can be significantly improved.

【0027】なお、図2に示すように、本実施例におけ
る偏光合成素子4は構成部品として2個の直角プリズム
16を使用したが、これは、ミラー等の反射板を使用し
てもよい。しかし、本実施例のように直角プリズム16
を使用することにより、前記偏光合成素子4の構成部品
(偏光ビームスプリッター15、直角プリズム16)を
相互に光学的接着により一体化することができ、これに
よって偏光ビームスプリッター15に入射した光が直角
プリズム16から出射されるまで外に洩れなくすること
ができるので、光の利用効率が良く、さらにコンパクト
な偏光合成素子4を実現できる。
As shown in FIG. 2, the polarization beam combiner 4 in this embodiment uses two right-angle prisms 16 as components, but a reflector such as a mirror may be used. However, as in the present embodiment, the rectangular prism 16
The components of the polarization beam combiner 4 (polarization beam splitter 15, right-angle prism 16) can be integrated with each other by optical adhesion, whereby the light incident on the polarization beam splitter 15 is at a right angle. Since it is possible to prevent light from leaking out until it is emitted from the prism 16, it is possible to realize a more efficient use of light and a more compact polarization combining element 4.

【0028】一方、発散レンズ系5では、前述したよう
に、入射した光線を負のパワーを有するレンズにより発
散させ、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束
として、液晶表示素子6に入射しているが、ここで、発
散レンズ系5の負のパワーを有するレンズの有効径は偏
光合成素子4を出射する光束よりも大きくなっている。
さらに、光源1からの光線は集束レンズ系3により集束
され、この集束された状態でP偏光光とS偏光光とに分
離、偏光変換され、その後、発散レンズ系5により発散
されて液晶表示素子6に入射しているので、偏向合成素
子4におけるP偏光光19,21の光軸の偏心による光
の利用効率の低下はほぼなくなり、明るい画像が得られ
る。
On the other hand, in the diverging lens system 5, as described above, the incident light beam is diverged by the lens having the negative power, and is made incident on the liquid crystal display element 6 as a substantially parallel light beam by the lens having the positive power. However, here, the effective diameter of the lens of the diverging lens system 5 having negative power is larger than the luminous flux emitted from the polarization beam combining element 4.
Further, the light beam from the light source 1 is focused by the focusing lens system 3, and in this focused state, it is separated into P-polarized light and S-polarized light and the polarization is converted, and thereafter, is diverged by the divergent lens system 5 to be a liquid crystal display element. Since the light is incident on the light beam 6, the light utilization efficiency is hardly reduced due to the eccentricity of the optical axes of the P-polarized light beams 19 and 21 in the polarization beam combiner 4, and a bright image can be obtained.

【0029】以上説明したように、従来は、光源からの
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本実施例においては、光源からの不定偏光光のほぼ
全て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を
有効に利用することができるので、光の利用効率が大幅
に改善される。
As described above, in the conventional embodiment, of the indefinite polarized light from the light source, only the linearly polarized light of either P-polarized light or S-polarized light was used. Since it is possible to effectively use almost all of the indefinite polarized light from the light source, in other words, both the P polarized light and the S polarized light, the light utilization efficiency is significantly improved.

【0030】次に、以上説明した図1の実施例に対する
変形例について以下説明する。図3は図1の実施例に対
する第1の変形例の概略を示す構成図であり、特に光源
1から液晶表示素子6までで構成される照明光学系の構
成を示している。図3において、図1と対応する構成要
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
Next, a modification of the above-described embodiment of FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the outline of a first modification of the embodiment shown in FIG. 1, and particularly shows the configuration of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 3, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0031】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面)r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15r4 = ∞ d4 = 75r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r6 = 24 d6 = 15r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面)r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面)r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15r10= 40 d10= 85r11= ∞ d11= 18 n4=1.51633 γ4=64.15r12=−75 d12= 20r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be described below. r1 = -d1 = -11 (light source surface) r2 = -d2 = 60 (concave mirror surface) r3 = 60 d3 = 20 n1 = 1.51633 γ1 = 64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 = -24 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = 24 d 6 = 15 r 7 = - d 7 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 8 = - d 8 = 15 ( polarization combining Element exit surface) r9 = -40 d9 = 5 n3 = 1.51633 γ3 = 64.15 r10 = 40 d10 = 85 r11 = ∞ d11 = 18 n4 = 1.51633 γ4 = 64.15 r12 = -75d 12 = 20 r 13 = - d 13 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0032】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0033】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in the present modification, a 150-w metal halide lamp was used. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The 7th and 8th surfaces are polarization combining element surfaces, and a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and 1
It is a 0 mm x 10 mm right angle prism. The 13th surface is a liquid crystal display element surface, and is a 3 inch (61 mm x 46 mm) TFT.
A liquid crystal display device was used.

【0034】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
いるので、光源1から射出する光線は平行光束となり、
集束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の正のパワー
を有するレンズにより集束され、負のパワーを有するレ
ンズにより平行光束となる。この時、凹面鏡2から射出
する光束はφ80mmであり、集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズによりφ15mmまで絞られ、さらに、
負のパワーを有するレンズにより平行光束となり、偏光
合成素子4に入射する。偏光合成素子4射出後の光束は
発散レンズ系5の負のパワーを有するレンズによりφ8
0mmまで発散され、正のパワーを有するレンズにより平
行光束となり、液晶表示素子6に入射する。このとき、
偏光合成素子4を出射する光線はすべてP偏光光であ
り、すべて液晶表示素子6の偏光板を通過するので、光
の利用効率が大幅に改善できる。
Since the light source 1 is arranged at the focal position of the concave mirror 2, the light beam emitted from the light source 1 becomes a parallel light beam,
The light enters the focusing lens system 3, is focused by the lens having positive power of the focusing lens system 3, and becomes a parallel light beam by the lens having negative power. At this time, the luminous flux emitted from the concave mirror 2 is φ80 mm, and is focused to φ15 mm by the lens having the positive power of the focusing lens system 3, and further,
A lens having negative power forms a parallel light beam, which is incident on the polarization beam combiner 4. The light flux emitted from the polarization combining element 4 is φ8 by the lens of the diverging lens system 5 having negative power.
It is diverged up to 0 mm, becomes a parallel light flux by the lens having a positive power, and enters the liquid crystal display element 6. At this time,
Since all the light rays emitted from the polarization combining element 4 are P-polarized light and all pass through the polarizing plate of the liquid crystal display element 6, the light utilization efficiency can be greatly improved.

【0035】図4は図1の実施例に対する第2の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図4において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 4 is a block diagram showing the outline of a second modification of the embodiment shown in FIG. 1, particularly showing the structure of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6.
4, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0036】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面)r3 = 60 d3 = 20 n1=1.51633 γ1=64.15r4 = ∞ d4 = 75r5 =−24 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r6 = 24 d6 = 15r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面)r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面)r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15r10=−25 d10= 90r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15r12=−55 d12= 20r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be given below. r1 = -d1 = -11 (light source surface) r2 = -d2 = 60 (concave mirror surface) r3 = 60 d3 = 20 n1 = 1.51633 γ1 = 64.15 r4 = ∞ d4 = 75 r5 = -24 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = 24 d 6 = 15 r 7 = - d 7 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 8 = - d 8 = 15 ( polarization combining elements exitsurface) r 9 = 25 d 9 = 5 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = -25 d 10 = 90 r 11 = ∞ d 11 = 20 n 4 = 1.51633 γ 4 = 64.15 r 12 = -55d 12 = 20 r 13 = - d 13 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0037】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0038】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and a metal halide lamp of 150 w was used in this modification. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The 7th and 8th surfaces are polarization combining element surfaces, and a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and 1
It is a 0 mm x 10 mm right angle prism. The 13th surface is a liquid crystal display element surface, and is a 3 inch (61 mm x 46 mm) TFT.
A liquid crystal display device was used.

【0039】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズと1枚の負のパワーを有するレ
ンズにより構成しており、発散レンズ系5を2枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the focusing lens system 3 is composed of one lens having a positive power and one lens having a negative power, and the diverging lens system 5 has two positive powers. It is composed of a lens that has.

【0040】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射する光線は正
のパワーを有するレンズにより集光され、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子
4に入射する。
The light source 1 is arranged at the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 becomes a parallel light flux and enters the focusing lens system 3. The light beam incident on the focusing lens system 3 is condensed by the lens having the positive power, becomes a substantially parallel light beam by the lens having the negative power, and is incident on the polarization beam combining element 4.

【0041】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light beam is converted into S by the polarization combining element 4.
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are incident on the diverging lens system 5. Here, the two lenses having positive power of the diverging lens system 5 have the focal position on the liquid crystal display element side of the lens having positive power on the light source side and the positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides, the light rays incident on the diverging lens system 5 become parallel light fluxes and enter the liquid crystal display element 6.

【0042】図5は図1の実施例に対する第3の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図5において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 5 is a block diagram showing the outline of a third modification of the embodiment shown in FIG. 1, and particularly shows the configuration of the illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6.
5, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0043】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面)r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15r4 = ∞ d4 = 95r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r6 =−15 d6 = 15r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面)r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面)r9 =−40 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15r10= 40 d10= 85r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15r12=−75 d12= 20r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be given below.r 1 = - d 1 = -11 ( light sourceplane) r 2 = - d 2 = 60 ( concavesurface) r 3 = 55 d 3 = 24 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = ∞ d 4 = 95 r5 = 15 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = -15 d 6 = 15 r 7 = - d 7 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 8 = - d 8 = 15 ( polarization combining elements exitsurface) r 9 = -40 d 9 = 5 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = 40 d 10 = 85 r 11 = ∞ d 11 = 20 n 4 = 1.51633 γ 4 = 64.15 r 12 = -75d 12 = 20 r 13 = - d 13 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0044】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0045】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子面であ
り、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、1
0mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶表
示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTFT
液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and a metal halide lamp of 150 w was used in this modification. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The 7th and 8th surfaces are polarization combining element surfaces, and a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and 1
It is a 0 mm x 10 mm right angle prism. The 13th surface is a liquid crystal display element surface, and is a 3 inch (61 mm x 46 mm) TFT.
A liquid crystal display device was used.

【0046】本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the focusing lens system 3 is composed of two lenses having positive power, and the diverging lens system 5 is composed of one lens having negative power and one lens having positive power. It is composed of a lens that has.

【0047】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶表示素子
側にある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置
とが一致するように配置されているので、集束レンズ系
3に入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4
に入射する。
The light source 1 is arranged at the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 becomes a parallel light flux and enters the focusing lens system 3. Here, the two lenses having positive power of the focusing lens system 3 are the focus position on the liquid crystal element side of the lens having positive power on the light source side and the lens having positive power on the liquid crystal display element side. Are arranged so that the focal point positions on the light source side coincide with each other, so that the light flux incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light flux, and the polarization combining element 4
Incident on.

【0048】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
This parallel light flux is converted into S by the polarization combining element 4.
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are incident on the diverging lens system 5. The light beam incident on the diverging lens system 5 is diverged by the lens having negative power in the diverging lens system 5, becomes a parallel light flux by the lens having positive power, and enters the liquid crystal display element 6.

【0049】図6は図1の実施例に対する第4の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図6において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 6 is a block diagram showing the outline of a fourth modification of the embodiment shown in FIG. 1, particularly showing the structure of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6.
6, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0050】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 = 60 (凹面鏡面)r3 = 55 d3 = 24 n1=1.51633 γ1=64.15r4 = ∞ d4 = 95r5 = 15 d5 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r6 =−15 d6 = 15r7 = − d7 = 10 (偏光合成素子入射面)r8 = − d8 = 15 (偏光合成素子出射面)r9 = 25 d9 = 5 n3=1.51633 γ3=64.15r10=−25 d10= 90r11= ∞ d11= 20 n4=1.51633 γ4=64.15r12=−55 d12= 20r13= − d13= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be given below.r 1 = - d 1 = -11 ( light sourceplane) r 2 = - d 2 = 60 ( concavesurface) r 3 = 55 d 3 = 24 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = ∞ d 4 = 95 r5 = 15 d 5 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 6 = -15 d 6 = 15 r 7 = - d 7 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 8 = - d 8 = 15 ( polarization combining elements exitsurface) r 9 = 25 d 9 = 5 n 3 = 1.51633 γ 3 = 64.15 r 10 = -25 d 10 = 90 r 11 = ∞ d 11 = 20 n 4 = 1.51633 γ 4 = 64.15 r 12 = -55d 12 = 20 r 13 = - d 13 = - ( a liquid crystal display device surface)

【0051】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0052】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離11mm、有効径80mmの放物
形状のものを用いた。第7、8面は偏光合成素子段面で
あり、10mm×10mmの偏光ビームスプリッター及び、
10mm×10mmの直角プリズムである。第13面は液晶
表示素子面であり、3インチ(61mm×46mm)のTF
T液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in the present modification, a metal halide lamp of 150 w was used. The second surface is a concave mirror surface, and has a parabolic shape with a focal length of 11 mm and an effective diameter of 80 mm. The seventh and eighth surfaces are the step surfaces of the polarization synthesizing element, and the 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and
It is a 10 mm x 10 mm rectangular prism. The 13th surface is a liquid crystal display element surface, and is a 3-inch (61 mm x 46 mm) TF.
A T liquid crystal display element was used.

【0053】本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の2枚の正のパワーを有するレンズにより
構成している。
In this modification, the focusing lens system 3 is composed of two lenses having positive power, and the diverging lens system 5 is composed of two lenses having two positive powers. .

【0054】光源1は凹面鏡2の焦点位置に配置されて
おり、光源1からの白色光は平行光束となり、集束レン
ズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の2枚の正
のパワーを有するレンズは、光源側にある正のパワーを
有するレンズの液晶素子側の焦点位置と、液晶素子側に
ある正のパワーを有するレンズの光源側の焦点位置とが
一致するように配置されているので、集束レンズ系3に
入射した光束は平行光束となって、偏光合成素子4に入
射する。
The light source 1 is arranged at the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 becomes a parallel light flux and enters the focusing lens system 3. Here, the two lenses having positive power of the focusing lens system 3 are the focus position on the liquid crystal element side of the lens having positive power on the light source side and the lens having positive power on the liquid crystal element side. Since it is arranged so that the focal position on the light source side coincides, the light flux incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light flux and is incident on the polarization combining element 4.

【0055】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light flux is converted into S by the polarization combining element 4.
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are incident on the diverging lens system 5. Here, the two lenses having positive power of the diverging lens system 5 have the focal position on the liquid crystal display element side of the lens having positive power on the light source side and the positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides, the light rays incident on the diverging lens system 5 become parallel light fluxes and enter the liquid crystal display element 6.

【0056】図7は図1の実施例に対する第5の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図7において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 7 is a block diagram showing the outline of a fifth modification of the embodiment shown in FIG. 1, particularly showing the structure of the illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6.
7, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0057】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 =100 (凹面鏡面)r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15r4 =−17 d4 = 15r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面)r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子射面)r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r8 = 30 d8 = 85r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15r10=−75 d10= 20r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be given below.r 1 = - d 1 = -11 ( light sourceplane) r 2 = - d 2 = 100 ( concavesurface) r 3 = 17 d 3 = 10 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = -17 d 4 = 15r 5 = - d 5 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 6 = - d 6 = 15 ( elevation plane polarization combiningelement) r 7 = -30 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3 = 1.51633 γ3 = 64.15 r10 = −75 d10 = 20 r11 = −d11 = − (Liquid crystal display element surface)

【0058】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0059】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in this modification, a 150-w metal halide lamp was used. The second surface was a concave mirror surface, and had an elliptical shape with a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are polarization synthesizing element surfaces, and are a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and a 10 mm × 10 mm right-angle prism.
The 13th surface is the liquid crystal display element surface, and is 3 inches (61 mm x
A 46 mm) TFT liquid crystal display device was used.

【0060】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the focusing lens system 3 is composed of one lens having a positive power, and the diverging lens system 5 is composed of one lens having a negative power and one lens having a positive power. It is composed of a lens that has.

【0061】光源1は凹面鏡2の第1焦点位置(液晶表
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
The light source 1 is arranged at the first focal position of the concave mirror 2 (the focal position on the side opposite to the liquid crystal display element 6), and the white light from the light source 1 is located at the second focal position of the concave mirror 2 (the liquid crystal display element). The light beam is once focused on the focal point position 6) and then enters the focusing lens system 3. Here, in the one lens having positive power of the focusing lens system 3, the second focal position of the concave mirror 2 (focal position on the liquid crystal display element 6 side) and the focal position of the lens having positive power coincide with each other. Thus, the light flux incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light flux and is incident on the polarization combining element 4.

【0062】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
This parallel light flux is converted into S by the polarization combining element 4.
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are incident on the diverging lens system 5. The light beam incident on the diverging lens system 5 is diverged by the lens having negative power in the diverging lens system 5, becomes a parallel light flux by the lens having positive power, and enters the liquid crystal display element 6.

【0063】図8は図1の実施例に対する第6の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図8において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 8 is a block diagram showing the outline of a sixth modification of the embodiment shown in FIG. 1, particularly showing the structure of the illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6.
8, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0064】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 =100 (凹面鏡面)r3 = 17 d3 = 10 n1=1.51633 γ1=64.15r4 =−17 d4 = 15r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面)r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面)r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r8 = 30 d8 = 85r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15r10=−75 d10= 20r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be given below.r 1 = - d 1 = -11 ( light sourceplane) r 2 = - d 2 = 100 ( concavesurface) r 3 = 17 d 3 = 10 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = -17 d 4 = 15r 5 = - d 5 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 6 = - d 6 = 15 ( polarization combining element emittingsurface) r 7 = -30 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3 = 1.51633 γ3 = 64.15 r10 = −75 d10 = 20 r11 = −d11 = − (Liquid crystal display element surface)

【0065】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0066】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and a metal halide lamp of 150 w is used in this modification. The second surface was a concave mirror surface, and had an elliptical shape with a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are polarization synthesizing element surfaces, and are a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and a 10 mm × 10 mm right-angle prism.
The 13th surface is the liquid crystal display element surface, and is 3 inches (61 mm x
A 46 mm) TFT liquid crystal display device was used.

【0067】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
In this modification, the focusing lens system 3 is composed of one lens having positive power, and the diverging lens system 5 is composed of two lenses having positive power.

【0068】光源1は凹面鏡2の第1焦点位置(液晶表
示素子6とは反対側の焦点位置)に配置されており、光
源1からの白色光は凹面鏡2の第2焦点位置(液晶表示
素子6側の焦点位置)に一旦焦点をむすんだ後、集束レ
ンズ系3に入射する。ここで、集束レンズ系3の1枚の
正のパワーを有するレンズは、凹面鏡2の第2焦点位置
(液晶表示素子6側の焦点位置)と正のパワーを有する
レンズの焦点位置とが一致するよう配置されているの
で、集束レンズ系3に入射した光束は平行光束となっ
て、偏光合成素子4に入射する。
The light source 1 is arranged at the first focal position of the concave mirror 2 (the focal position on the side opposite to the liquid crystal display element 6), and the white light from the light source 1 is at the second focal position of the concave mirror 2 (the liquid crystal display element). The light beam is once focused on the focal point position 6) and then enters the focusing lens system 3. Here, in the one lens having positive power of the focusing lens system 3, the second focal position of the concave mirror 2 (focal position on the liquid crystal display element 6 side) and the focal position of the lens having positive power coincide with each other. Thus, the light flux incident on the focusing lens system 3 becomes a parallel light flux and is incident on the polarization combining element 4.

【0069】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light flux is converted into S by the polarization combining element 4.
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are incident on the diverging lens system 5. Here, the two lenses having positive power of the diverging lens system 5 have the focal position on the liquid crystal display element side of the lens having positive power on the light source side and the positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides, the light rays incident on the diverging lens system 5 become parallel light fluxes and enter the liquid crystal display element 6.

【0070】図9は図1の実施例に対する第7の変形例
の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示素
子6までで構成される照明光学系の構成を示している。
図9において、図1と対応する構成要素には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 9 is a block diagram showing the outline of a seventh modification of the embodiment shown in FIG. 1, particularly showing the structure of the illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6.
9, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0071】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面)r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15r4 = 14 d4 = 15r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面)r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面)r7 =−30 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r8 = 30 d8 = 85r9 = ∞ d9 = 18 n3=1.51633 γ3=64.15r10=−75 d10= 20r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be given below.r 1 = - d 1 = -11 ( light sourceplane) r 2 = - d 2 = 74 ( concavesurface) r 3 = -14 d 3 = 5 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = 14 d 4 = 15r 5 = - d 5 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 6 = - d 6 = 15 ( polarization combining element emittingsurface) r 7 = -30 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = 30 d8 = 85 r9 = ∞ d9 = 18 n3 = 1.51633 γ3 = 64.15 r10 = −75 d10 = 20 r11 = −d11 = − (Liquid crystal display element surface)

【0072】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0073】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶表示素子を用いた。
Further, the first surface is a light source surface, and in this modification, a 150-w metal halide lamp was used. The second surface was a concave mirror surface, and had an elliptical shape with a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are polarization synthesizing element surfaces, and are a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and a 10 mm × 10 mm right-angle prism.
The 13th surface is the liquid crystal display element surface, and is 3 inches (61 mm x
A 46 mm) TFT liquid crystal display device was used.

【0074】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の負
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正の
パワーを有するレンズにより構成している。
In this modification, the focusing lens system 3 is composed of one lens having a negative power, and the diverging lens system 5 is composed of one lens having a negative power and one positive power. It is composed of a lens that has.

【0075】光源1からの白色光は凹面鏡2反射後、集
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
The white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and then enters the focusing lens system 3, becomes a parallel light beam by the lens having negative power of the focusing lens system 3, and enters the polarization combining element 4.

【0076】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。発散レ
ンズ系5に入射した光線は、発散レンズ系5の中の負の
パワーを有するレンズで発散され、正のパワーを有する
レンズにより平行光束となり、液晶表示素子6に入射す
る。
This parallel light flux is converted into S by the polarization combining element 4.
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are incident on the diverging lens system 5. The light beam incident on the diverging lens system 5 is diverged by the lens having negative power in the diverging lens system 5, becomes a parallel light flux by the lens having positive power, and enters the liquid crystal display element 6.

【0077】図10は図1の実施例に対する第8の変形
例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表示
素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図10において、図1と対応する構成要素には同一
符号を付し、その詳細説明は省略する。
FIG. 10 is a block diagram showing the outline of an eighth modification of the embodiment shown in FIG. 1, particularly showing the structure of an illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 10, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0078】以下、本変形例における具体的な数値例を
あげる。r1 = − d1 =−11 (光源面)r2 = − d2 = 74 (凹面鏡面)r3 =−14 d3 = 5 n1=1.51633 γ1=64.15r4 = 14 d4 = 15r5 = − d5 = 10 (偏光合成素子入射面)r6 = − d6 = 15 (偏光合成素子出射面)r7 = 25 d7 = 5 n2=1.51633 γ2=64.15r8 =−25 d8 = 90r9 = ∞ d9 = 20 n3=1.51633 γ3=64.15r10=−55 d10= 20r11= − d11= − (液晶表示素子面)
Specific numerical examples in this modification will be given below.r 1 = - d 1 = -11 ( light sourceplane) r 2 = - d 2 = 74 ( concavesurface) r 3 = -14 d 3 = 5 n 1 = 1.51633 γ 1 = 64.15 r 4 = 14 d 4 = 15r 5 = - d 5 = 10 ( polarization combining element incidentsurface) r 6 = - d 6 = 15 ( polarization combining element emittingsurface) r 7 = 25 d 7 = 5 n 2 = 1.51633 γ 2 = 64.15 r 8 = - 25 d8 = 90 r9 = ∞ d9 = 20 n3 = 1.51633 γ3 = 64.15 r10 = -55 d10 = 20 r11 = -d11 =-(Liquid crystal display element surface)

【0079】上記において、riは光源側からi番目の
レンズ面の曲率半径であって、曲率中心が液晶表示素子
側にあるとき正、光源側に有るときを負としている。d
iは同じくi番目のレンズ面とこれと隣わる(i+1)
番目レンズ面との間の光軸上での距離を表す。nj、γj
はそれぞれ光源側からj番目のレンズの屈折率、アッベ
数である。
In the above, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the light source side, and is positive when the center of curvature is on the liquid crystal display element side and negative when it is on the light source side. d
i is the i-th lens surface and is adjacent to it (i + 1)
It represents the distance on the optical axis from the th lens surface. nj , γj
Are the refractive index and Abbe number of the j-th lens from the light source side, respectively.

【0080】また、第1面は光源面であり、本変形例で
は150wのメタルハライドランプを用いた。第2面は
凹面鏡面であり、焦点距離37mm、離心率0.74、有
効径66mmの楕円形状のものを用いた。第7、8面は偏
光合成素子面であり、10mm×10mmの偏光ビームスプ
リッター及び、10mm×10mmの直角プリズムである。
第13面は液晶表示素子面であり、3インチ(61mm×
46mm)のTFT液晶素子を用いた。
The first surface is a light source surface, and in this modification, a metal halide lamp of 150 w was used. The second surface was a concave mirror surface, and had an elliptical shape with a focal length of 37 mm, an eccentricity of 0.74, and an effective diameter of 66 mm. The seventh and eighth surfaces are polarization synthesizing element surfaces, and are a 10 mm × 10 mm polarization beam splitter and a 10 mm × 10 mm right-angle prism.
The 13th surface is the liquid crystal display element surface, and is 3 inches (61 mm x
A 46 mm) TFT liquid crystal element was used.

【0081】本変形例では、集束レンズ系3を1枚の負
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ている。
In this modification, the focusing lens system 3 is composed of one lens having a negative power, and the diverging lens system 5 is composed of two lenses having a positive power.

【0082】光源1からの白色光は凹面鏡2反射後、集
束レンズ系3に入射し、集束レンズ系3の負のパワーを
有するレンズにより平行光束となり、偏光合成素子4に
入射する。
The white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and then enters the focusing lens system 3, becomes a parallel light beam by the lens having negative power of the focusing lens system 3, and enters the polarization combining element 4.

【0083】この平行光束は偏光合成素子4により、S
偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変
換されたS偏光光は発散レンズ系5に入射する。ここ
で、発散レンズ系5の2枚の正のパワーを有するレンズ
は、光源側にある正のパワーを有するレンズの液晶表示
素子側の焦点位置と、液晶表示素子側にある正のパワー
を有するレンズの光源側の焦点位置とが一致するように
配置されているので、発散レンズ系5に入射した光線は
平行光束となって、液晶表示素子6に入射する。
This parallel light flux is converted into S by the polarization combining element 4.
The polarized light is converted into P-polarized light, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are incident on the diverging lens system 5. Here, the two lenses having positive power of the diverging lens system 5 have the focal position on the liquid crystal display element side of the lens having positive power on the light source side and the positive power on the liquid crystal display element side. Since the lens is arranged so that the focal position on the light source side coincides, the light rays incident on the diverging lens system 5 become parallel light fluxes and enter the liquid crystal display element 6.

【0084】以上述べた各変形例では、約1.7倍から
約1.9倍、液晶表示素子通過後の照度が向上した。な
お、前記集束レンズ系3のレンズに非球面レンズを用い
ればレンズ枚数の削減及び輝度むら等の性能が著しく改
善される。
In each of the modified examples described above, the illuminance after passing through the liquid crystal display element was improved by a factor of about 1.7 to about 1.9. If an aspherical lens is used as the lens of the focusing lens system 3, the number of lenses is reduced and the performance such as uneven brightness is remarkably improved.

【0085】ところで、以上説明した図1の実施例及び
それに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を1
枚のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色(R,
G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いることも
できる。そこで、図1の実施例に対する応用例として、
その様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示装置につ
いて図11を用いて説明する。
By the way, in the above-described embodiment of FIG. 1 and each modification thereof, the liquid crystal display device is
Although I use only one sheet, the so-called three primary colors (R,
It is also possible to use three liquid crystal display elements corresponding to G and B). Therefore, as an application example to the embodiment of FIG.
A liquid crystal display device using such three liquid crystal display elements will be described with reference to FIG.

【0086】図11は図1の実施例に対する一応用例の
概略を示す構成図である。図11において、図1と対応
する構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略
する。その他、33は全反射ミラー、34はBG反射ダ
イクロイックミラー、35、36はB反射ダイクロイッ
クミラー、37はG反射ダイクロイックミラーである。
FIG. 11 is a block diagram showing the outline of an application example to the embodiment of FIG. 11, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 33 is a total reflection mirror, 34 is a BG reflection dichroic mirror, 35 and 36 are B reflection dichroic mirrors, and 37 is a G reflection dichroic mirror.

【0087】光源1から出射する白色光は凹面鏡2を反
射し、集束レンズ系3に入射する。本応用例では、集束
レンズ系3を1枚の正のパワーを有するレンズと1枚の
負のパワーを有するレンズにより構成しており、集束レ
ンズ系3に入射した光線は該集束レンズ系3の正のパワ
ーを有するレンズにより集束され、負のパワーを有する
レンズによりほぼ平行光束となり、偏光合成素子4に入
射する。
White light emitted from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and enters the focusing lens system 3. In this application example, the focusing lens system 3 is composed of one lens having a positive power and one lens having a negative power, and the light beam incident on the focusing lens system 3 is It is focused by a lens having a positive power, becomes a substantially parallel light beam by a lens having a negative power, and enters the polarization beam combining element 4.

【0088】偏光合成素子4に入射した光束は偏光ビー
ムスプリッターと直角プリズムによりS偏光光はP偏光
光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光
光は発散レンズ系5に入射する。本応用例では、発散レ
ンズ系5を1枚の負のパワーを有するレンズと1枚の正
のパワーを有するレンズにより構成しており、発散レン
ズ系5に入射した光線は負のパワーを有するレンズによ
り発散され、正のパワーを有するレンズによりほぼ平行
光束となって出射する。
The light beam incident on the polarization beam combiner 4 is converted into P-polarized light by the polarization beam splitter and the rectangular prism, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are transmitted to the diverging lens system 5. Incident. In this application example, the diverging lens system 5 is composed of one lens having a negative power and one lens having a positive power, and the light ray incident on the diverging lens system 5 has a negative power. Is emitted by the lens having a positive power and becomes a substantially parallel light beam.

【0089】該発散レンズ系5を出射した光線は、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33によりその進路を90°折り曲げられて、該光線
の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、G
(緑)反射のBG反射ダイクロイックミラー34に入射
し、B、Gは反射し、R(赤)は透過する。
The light ray emitted from the diverging lens system 5 is bent at 90 ° in its path by a total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light ray, and then the optical axis of the light ray is changed. B (blue), G arranged at an angle of 45 ° to
It is incident on the (green) reflective BG reflection dichroic mirror 34, B and G are reflected, and R (red) is transmitted.

【0090】BG反射ダイクロイックミラー34を反射
したB、Gは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたB反射のB反射ダイクロイックミラー35に入
射し、BはB反射ダイクロイックミラー35を反射し、
B用の液晶表示素子6に入射し、GはB反射ダイクロイ
ックミラー35を透過し、G用の液晶表示素子6に入射
する。一方、BG反射ダイクロイックミラー34を透過
したRは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置さ
れた全反射ミラー33によりその進路を90°折り曲げ
られて、R用の液晶表示素子6に入射する。
B and G reflected by the BG reflection dichroic mirror 34 are incident on a B reflection B dichroic mirror 35 of B reflection arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and B is a B reflection dichroic mirror. Reflects 35,
It is incident on the liquid crystal display element 6 for B, G is transmitted through the B reflection dichroic mirror 35, and is incident on the liquid crystal display element 6 for G. On the other hand, the R transmitted through the BG reflection dichroic mirror 34 has its path bent by 90 ° by the total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and the R liquid crystal display element 6 Incident on.

【0091】さらに、B用の液晶表示素子6を出射した
Bは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
B反射のB反射ダイクロイックミラー36を反射し、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置されたG反射の
G反射ダイクロイックミラー37を透過し、投写レンズ
7に入射する。
Further, B emitted from the liquid crystal display element 6 for B is reflected by the B-reflecting dichroic mirror 36 of B reflection arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the ray, and the light of the ray is reflected. The light passes through a G reflection dichroic mirror 37 for G reflection arranged at an angle of 45 ° with respect to the axis and enters the projection lens 7.

【0092】G用の液晶表示素子6を出射したGは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33を反射し、該光線の光軸に対して45°の角度
に配置されたG反射のG反射ダイクロイックミラー37
を反射し、投写レンズ7に入射する。R用の液晶表示素
子6を出射したRは、B反射ダイクロイックミラー36
を透過し、G反射ダイクロイックミラー37を透過し、
投写レンズ7に入射する。
G emitted from the liquid crystal display element 6 for G is reflected by the total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and 45 ° with respect to the optical axis of the light beam. G reflection dichroic mirror 37 of G reflection arranged at an angle of
Is reflected and enters the projection lens 7. R emitted from the liquid crystal display element 6 for R is reflected by the B reflection dichroic mirror 36.
Through the G reflection dichroic mirror 37,
It is incident on the projection lens 7.

【0093】そして、前記R用、G用、B用の液晶表示
素子6上に表示された画像は投写レンズ7により拡大さ
れ、その結果、スクリーン8上に拡大した画像を得る。
ここで、各液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7に入
射するR、G、Bは、それぞれの光軸が一致しており、
さらに、各液晶表示素子6から投写レンズ7までの距離
が一致しているので、スクリーン8上にはR、G、Bの
合成されたカラーの拡大画像が得られる。
The image displayed on the R, G, and B liquid crystal display elements 6 is magnified by the projection lens 7, and as a result, the magnified image is obtained on the screen 8.
Here, the optical axes of R, G, and B that exit each liquid crystal display element 6 and enter the projection lens 7 match,
Furthermore, since the distances from the respective liquid crystal display elements 6 to the projection lens 7 are the same, a magnified image of R, G, and B combined colors can be obtained on the screen 8.

【0094】次に、本発明の第2の実施例として、図1
の実施例とは異なる偏光合成素子を用いた液晶表示装置
について説明する。図12は本発明の第2の実施例とし
ての液晶表示装置を示す構成図である。図12におい
て、図1と対応する構成要素には同一符号を付し、その
詳細説明は省略する。その他、4’は偏光合成素子であ
る。
Next, as a second embodiment of the present invention, FIG.
A liquid crystal display device using a polarization combining element different from that of the embodiment will be described. FIG. 12 is a block diagram showing a liquid crystal display device as a second embodiment of the present invention. 12, constituent elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 4'is a polarization combining element.

【0095】以下、本実施例の動作について説明する。
上記構成において、光源1は凹面鏡2(ここでは放物形
状)の焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白
色光は凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レ
ンズ系3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は
該集束レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集
束され、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の
面積の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有す
るレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子
4’に入射する。従って、集束レンズ系3を介すること
により、光線は、平行光束の状態を保ったまま、その横
断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4
の大きさになって、偏光合成素子4’に入射することに
なる。具体的に、本実施例では液晶表示素子6として
1.7インチ相当のパネルを使用し、集束レンズ系3を
介することにより光線をφ15mmまで絞り込んでいる。
The operation of this embodiment will be described below.
In the above configuration, the light source 1 is arranged near the focal position of the concave mirror 2 (here, a parabolic shape), and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 to become a substantially parallel light beam, and is incident on the focusing lens system 3. To do. The light beam incident on the focusing lens system 3 is focused by the lens having a positive power of the focusing lens system 3, and the area of its cross section becomes about 1/4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6. Then, the lens having the negative power forms a substantially parallel light beam, which is incident on the polarization beam combiner 4 '. Therefore, by passing through the converging lens system 3, the light beam has a cross-sectional area of about 1/4 of the display surface area of the liquid crystal display element 6 while maintaining the state of parallel light flux.
And becomes incident on the polarization beam combining element 4 ′. Specifically, in this embodiment, a 1.7-inch panel is used as the liquid crystal display element 6, and the light beam is narrowed down to φ15 mm through the focusing lens system 3.

【0096】偏光合成素子4’を出射した光線は液晶表
示素子6に入射する。そして、液晶表示素子6上に表示
された画像は、投写レンズ7により拡大され、その結
果、スクリーン8上に拡大した画像が得られる。
The light beam emitted from the polarization combining element 4'is incident on the liquid crystal display element 6. Then, the image displayed on the liquid crystal display element 6 is enlarged by the projection lens 7, and as a result, the enlarged image is obtained on the screen 8.

【0097】また、レーザーディスク,VTR等(図示
せず)から入力されたビデオ入力はビデオ・クロマ処理
回路9により処理された後、RGB出力回路10に入力
される。RGB出力回路10は、R,G,Bに対応する
映像信号を、液晶表示素子6をAC駆動するため、垂直
期間ごとに極性反転し、Xドライバ11を介して液晶表
示素子6に入力する。なお、前記ビデオ・クロマ処理回
路9,RGB出力回路10,Xドライバ11及びYドラ
イバ14は同期処理回路12,コントローラ13により
同期がとられている。
A video input from a laser disk, VTR or the like (not shown) is processed by the video / chroma processing circuit 9 and then input to the RGB output circuit 10. The RGB output circuit 10 inverts the polarities of the video signals corresponding to R, G, and B every AC for driving the liquid crystal display element 6, and inputs the video signals to the liquid crystal display element 6 through the X driver 11. The video / chroma processing circuit 9, the RGB output circuit 10, the X driver 11 and the Y driver 14 are synchronized by a synchronization processing circuit 12 and a controller 13.

【0098】次に、図13を用いて図12の偏光合成素
子4’の構成及び動作について詳細に説明する。図13
は図12の偏光合成素子を示す斜視図である。図13に
おいて、図2と対応する構成要素には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。その他、40はレンズ光軸が
所定量偏芯した偏芯レンズ、41は偏光ビームスプリッ
ター15の出射面、42は直角プリズム16の出射面で
ある。
Next, the configuration and operation of the polarization beam combiner 4'of FIG. 12 will be described in detail with reference to FIG. FIG.
FIG. 13 is a perspective view showing the polarization combining element of FIG. 12. 13, the components corresponding to those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals,
Detailed description thereof will be omitted. In addition, 40 is an eccentric lens in which the optical axis of the lens is eccentric by a predetermined amount, 41 is the exit surface of the polarization beam splitter 15, and 42 is the exit surface of the rectangular prism 16.

【0099】集束レンズ系3を出射し、偏光ビームスプ
リッター15(本実施例では15mm×15mm)に入射す
る光線17は、不定偏光光18であり、該不定偏光光1
8は前記偏光ビームスプリッター15によりP偏光光1
9とS偏光光20の2つの直線偏光光に分離される。
A light beam 17 which is emitted from the focusing lens system 3 and is incident on the polarization beam splitter 15 (15 mm × 15 mm in this embodiment) is indefinite polarized light 18.
8 is P-polarized light 1 by the polarization beam splitter 15.
9 and S-polarized light 20 are separated into two linearly polarized lights.

【0100】そのうち、P偏光光19は偏光ビームスプ
リッター15を透過してその出射面41を介してそのま
ま偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ40によっ
て約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射する。
Among them, the P-polarized light 19 passes through the polarization beam splitter 15, enters the eccentric lens 40 as it is through the exit surface 41, and is enlarged by about 2 times by the eccentric lens 40 to be a liquid crystal display element. It is incident on 6.

【0101】一方、S偏光光20は偏光ビームスプリッ
ター15を反射して、互いに直交する光軸上に45度傾
けた状態で反射面が配置されるように構成した2個の直
角プリズム16に入射し、それら直角プリズム16によ
ってその進路をそれぞれ90度折り曲げられながら2回
の反射によりP偏光光21に変換されて、その出射面4
2を介して偏芯レンズ40に入射し、その偏芯レンズ4
0によって約2倍に拡大されて液晶表示素子6に入射す
る。
On the other hand, the S-polarized light 20 is reflected by the polarization beam splitter 15 and is incident on the two right-angle prisms 16 which are arranged so that their reflection surfaces are arranged in a state of being inclined by 45 degrees on mutually orthogonal optical axes. Then, the paths are bent by 90 degrees by the right-angle prisms 16 and are converted into P-polarized light 21 by two reflections, and the exit surface 4 thereof is obtained.
2 is incident on the decentering lens 40 via
It is magnified about 2 times by 0 and enters the liquid crystal display element 6.

【0102】次に、図14を用いて図13の偏芯レンズ
40の構成及び動作について説明する。図14は図13
の偏光合成素子を液晶表示素子側から見て示した正面図
である。図14において、43は液晶表示素子6の表示
面(一点鎖線で示される領域)である。
Next, the structure and operation of the decentering lens 40 shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. 14 is shown in FIG.
FIG. 3 is a front view showing the polarized light combining element of FIG. In FIG. 14, reference numeral 43 denotes a display surface of the liquid crystal display element 6 (a region indicated by a chain line).

【0103】偏芯レンズ40は、図13で示したよう
に、偏光ビームスプリッター15の出射面41と直角プ
リズム16の出射面42にそれぞれ取り付けられてい
る。ここで、偏光ビームスプリッター15の出射面41
と直角プリズム16の出射面42の各々の面積は、図1
4に示すように、液晶表示素子6の表示面43の面積の
約1/4に設定されており、さらに、偏光ビームスプリ
ッター15の出射面41と直角プリズム16の出射面4
2の位置(光軸に垂直な方向の位置)は、液晶表示素子
の表示面43の位置(光軸に垂直な方向の位置)に対
し、図14に示すような位置関係となるように配置され
ている。
As shown in FIG. 13, the decentering lens 40 is attached to each of the exit surface 41 of the polarization beam splitter 15 and the exit surface 42 of the rectangular prism 16. Here, the exit surface 41 of the polarization beam splitter 15
And the area of each exit surface 42 of the rectangular prism 16 is
As shown in FIG. 4, the area of the display surface 43 of the liquid crystal display element 6 is set to about 1/4, and further, the exit surface 41 of the polarization beam splitter 15 and the exit surface 4 of the rectangular prism 16 are set.
The position 2 (position in the direction perpendicular to the optical axis) is arranged so as to have a positional relationship as shown in FIG. 14 with respect to the position of the display surface 43 of the liquid crystal display element (position in the direction perpendicular to the optical axis). Has been done.

【0104】また、各偏芯レンズ40は、それぞれ、図
14に示すように、点線にて示された平凹レンズ44の
一部を、各出射面41,42の偏芯量に合わせて切り取
って得られたものである。
In each of the decentering lenses 40, as shown in FIG. 14, a part of the plano-concave lens 44 indicated by a dotted line is cut out in accordance with the decentering amount of each of the emission surfaces 41, 42. It was obtained.

【0105】ここで、平凹レンズ44の直径は、前記出
射面41,42の対角をD(本実施例では21.2mm)
とすると、2Dに設定されており、また、その焦点距離
は、偏光合成素子4’と液晶表示素子6との間の距離に
対し、その拡大倍率が約2倍になるように、設定されて
いる。
Here, the diameter of the plano-concave lens 44 is D (21.2 mm in this embodiment) at the diagonal of the emission surfaces 41 and 42.
Then, the focal length is set to 2D, and the focal length is set so that the enlargement magnification is about 2 times the distance between the polarization combining element 4 ′ and the liquid crystal display element 6. There is.

【0106】従って、図14に示すように、偏光レンズ
40によって、偏光ビームスプリッター15の出射面4
1の部分と直角プリズム16の出射面42の部分が、そ
れぞれ、約2倍に拡大されると、液晶表示素子6の位置
(光軸方向における位置)において、その拡大像は、そ
れぞれ互いに一致すると共に、液晶表示素子6の表示面
43とも一致することになる。
Therefore, as shown in FIG. 14, the exit surface 4 of the polarization beam splitter 15 is adjusted by the polarization lens 40.
When the portion 1 and the portion of the exit surface 42 of the right-angled prism 16 are each magnified approximately twice, the magnified images at the position (position in the optical axis direction) of the liquid crystal display element 6 match each other. At the same time, it also coincides with the display surface 43 of the liquid crystal display element 6.

【0107】このため、偏光ビームスプリッター15の
出射面41から偏芯レンズ40を介して出射したP偏光
光19と、直角プリズム16の出射面42から偏芯レン
ズ40を介して出射したP偏光光21とは、それぞれ、
液晶表示素子6の位置(光軸方向における位置)におい
て、互いに一致して合成され、液晶表示素子6の表示面
43に過不足なく入射する。
Therefore, the P-polarized light 19 emitted from the emission surface 41 of the polarization beam splitter 15 via the eccentric lens 40 and the P-polarized light emitted from the emission surface 42 of the rectangular prism 16 via the eccentric lens 40. 21 and
At the position of the liquid crystal display element 6 (position in the optical axis direction), they are combined with each other and are incident on the display surface 43 of the liquid crystal display element 6 without excess or deficiency.

【0108】この様に、偏光ビームスプリッター15の
出射面41及び直角プリズム16の出射面42からそれ
ぞれ出射したP偏光光19,21を、偏芯レンズ40に
よって、約2倍に拡大して、液晶表示素子6の表示面4
3で合成させることにより、図1の実施例において用い
られていた発散レンズ系5が省略でき、さらにコンパク
トな液晶表示装置が得られる。
As described above, the P-polarized lights 19 and 21 respectively emitted from the exit surface 41 of the polarization beam splitter 15 and the exit surface 42 of the right-angle prism 16 are magnified about twice by the decentering lens 40, and the liquid crystal Display surface 4 of display element 6
By synthesizing in 3, the diverging lens system 5 used in the embodiment of FIG. 1 can be omitted, and a more compact liquid crystal display device can be obtained.

【0109】なお、仮に、偏光合成素子4’と液晶表示
素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大倍率
(すなわち、平凹レンズ44の拡大倍率)を前述の2倍
よりも大きくすると、偏光ビームスプリッター15の出
射面41の部分と直角プリズム16の出射面42の部分
の拡大像が、液晶表示素子6の表示面43よりも大きく
なり、光利用率が大幅に低下してしまう。逆に、拡大倍
率を2倍よりも小さくにすると、拡大像が液晶表示素子
6の表示面43よりも小さくなり、輝度むらを生じてし
まう。従って、上記のごとく、偏光合成素子4’と液晶
表示素子6との間の距離に対し、偏芯レンズ40の拡大
倍率を約2倍に設定することが本実施例において、非常
に重要となる。
It is to be noted that, tentatively, the enlargement magnification of the eccentric lens 40 (that is, the enlargement magnification of the plano-concave lens 44) is larger than the above-mentioned two times with respect to the distance between the polarization combining element 4'and the liquid crystal display element 6. Then, the magnified image of the exit surface 41 of the polarization beam splitter 15 and the exit surface 42 of the right-angle prism 16 becomes larger than the display surface 43 of the liquid crystal display element 6, and the light utilization rate is significantly reduced. . On the contrary, if the enlargement magnification is set to be smaller than 2 times, the enlarged image becomes smaller than the display surface 43 of the liquid crystal display element 6 and uneven brightness occurs. Therefore, as described above, in the present embodiment, it is very important to set the enlargement magnification of the decentering lens 40 to about 2 with respect to the distance between the polarization combining element 4'and the liquid crystal display element 6. .

【0110】以上説明したように、従来は、光源からの
不定偏光光のうち、P偏光光あるいはS偏光光のいずれ
か一方の直線偏光光のみしか利用されていなかったもの
が、本実施例においては、光源からの不定偏光光のほぼ
全て、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両偏光光を
有効に利用することができるので、光の利用効率が大幅
に改善される。本実施例では、約1.9倍、液晶表示素
子通過後の照度が向上した。
As described above, in the conventional embodiment, of the indefinite polarized light from the light source, only the linearly polarized light of either P-polarized light or S-polarized light was used. Since it is possible to effectively use almost all of the indefinite polarized light from the light source, in other words, both the P polarized light and the S polarized light, the light utilization efficiency is significantly improved. In this example, the illuminance after passing through the liquid crystal display element was improved by about 1.9 times.

【0111】また、本実施例によれば、偏光ビームスプ
リッターの出射面及び直角プリズムの出射面からそれぞ
れ出射したP偏光光を、偏芯レンズによって、約2倍に
拡大して、液晶表示素子の表示面で合成させることがで
きるので、発散レンズ系を省略でき、さらにコンパクト
な液晶表示装置が得られる。
Further, according to this embodiment, the P-polarized light emitted from each of the exit surface of the polarization beam splitter and the exit surface of the right-angle prism is magnified about 2 times by the decentering lens and the liquid crystal display element Since they can be combined on the display surface, the diverging lens system can be omitted, and a more compact liquid crystal display device can be obtained.

【0112】また、光源からの光線を、集束レンズ系に
よって液晶表示素子の表示面の面積の約1/4に集束す
るので、偏光合成素子の各構成部品が小形化でき、コス
ト的にも有利となる。
Further, since the light beam from the light source is focused on about 1/4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element by the focusing lens system, each component of the polarization synthesizing element can be downsized, which is advantageous in terms of cost. Becomes

【0113】さらに、また、図13に示したように、本
実施例における偏光合成素子4’は、その各構成部品
(偏光ビームスプリッター15、直角プリズム16、及
び偏芯レンズ40)を相互に光学的接着により一体化す
ることができ、これによって、偏光ビームスプリッター
15に入射した光線が偏芯レンズ40から出射されるま
で、外に洩れなくでき、光の利用効率が良く、コンパク
トな偏光合成素子を実現できる。また、偏芯レンズ40
については、図15に示すように、1枚の平凹レンズ4
4から4枚の偏芯レンズ40が作成できる点も有利であ
る。
Furthermore, as shown in FIG. 13, in the polarization beam combiner 4'in this embodiment, the respective components (the polarization beam splitter 15, the right-angle prism 16 and the decentering lens 40) are mutually optically coupled. The light beam entering the polarization beam splitter 15 can be prevented from leaking out until it is emitted from the eccentric lens 40, and the light utilization efficiency is high and the polarization combining element is compact. Can be realized. In addition, the decentering lens 40
For, as shown in FIG. 15, one plano-concave lens 4
It is also advantageous that four to four decentering lenses 40 can be produced.

【0114】ところで、本実施例において、偏光合成素
子4’と液晶表示素子6との間に、以下に述べるような
補正レンズをさらに設けることにより、さらなる効果が
期待できる。
By the way, in this embodiment, a further effect can be expected by further providing a correction lens as described below between the polarization beam combiner 4'and the liquid crystal display element 6.

【0115】図16は図12の偏光合成素子と液晶表示
素子との間に設けられる補正レンズを示す構成図であ
る。図16において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。その他、45
は補正レンズである。図16に示すように、補正レンズ
45は、正のパワーを有するレンズから成り、偏光合成
素子4’と液晶表示素子6の間で、かつ液晶表示素子6
の近傍側に設けられる。
FIG. 16 is a block diagram showing a correction lens provided between the polarization combining element and the liquid crystal display element in FIG. 16, the components corresponding to those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Other, 45
Is a correction lens. As shown in FIG. 16, the correction lens 45 is composed of a lens having a positive power, and is provided between the polarization combining element 4 ′ and the liquid crystal display element 6 and at the liquid crystal display element 6 as well.
Is provided in the vicinity of.

【0116】従って、偏光合成素子4の偏芯レンズ40
から出射して、発散された光線は、液晶表示素子6の寸
前で、正のパワーを有する補正レンズ45により平行光
束となり、液晶表示素子6に入射する。これにより、液
晶表示素子特有の入射光線の角度依存によるコントラス
ト性能への影響を改善することができる。
Therefore, the decentering lens 40 of the polarization beam combining element 4 is used.
The light rays emitted from and diverged from the light are collimated by the correction lens 45 having a positive power on the verge of the liquid crystal display element 6 and enter the liquid crystal display element 6. As a result, it is possible to improve the influence on the contrast performance due to the angle dependence of the incident light beam peculiar to the liquid crystal display element.

【0117】次に、以上説明した図12の実施例に対す
る変形例について以下説明する。図17は図12の実施
例に対する第1の変形例の概略を示す構成図であり、特
に光源1から液晶表示素子6までで構成される照明光学
系の構成を示している。図17において、図12と対応
する構成要素には同一符号を付し、その詳細説明は省略
する。本変形例では、集束レンズ系3を2枚の正のパワ
ーを有するレンズにより構成している。
Next, a modification of the above-described embodiment shown in FIG. 12 will be described below. FIG. 17 is a block diagram showing the outline of a first modification of the embodiment shown in FIG. 12, and particularly shows the configuration of the illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 17, constituent elements corresponding to those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the focusing lens system 3 is composed of two lenses having positive power.

【0118】光源1は凹面鏡2の焦点位置近傍に配置さ
れており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射してほ
ぼ平行光束となり、集束レンズ系3に入射する。集束レ
ンズ系3に入射した光線は、光源側にある正のパワーを
有するレンズにより該レンズの焦点付近で集束され、そ
の後、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面
積の約1/4の大きさになったら、偏光合成素子側の正
のパワーを有するレンズによりほぼ平行光束となって、
偏光合成素子4’に入射する。そして、この平行光束は
偏光合成素子4’により、S偏光光はP偏光光に変換さ
れ、P偏光光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成さ
れて、液晶表示素子6に入射する。この様に、集束レン
ズ系3を2枚の正のパワーを有するレンズにより構成し
ても、図12における集束レンズ系3と同様の作用を得
ることができる。
The light source 1 is arranged in the vicinity of the focal position of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 to become a substantially parallel light beam, and is incident on the focusing lens system 3. The light beam incident on the focusing lens system 3 is focused near the focal point of the lens by the lens having a positive power on the light source side, and then the cross-sectional area thereof is about 1 area of the display surface of the liquid crystal display element 6. When the size becomes / 4, a lens having a positive power on the side of the polarization synthesizing element forms a substantially parallel light beam,
It is incident on the polarization beam combiner 4 '. Then, the parallel light flux is converted into P-polarized light by the polarization combining element 4 ′, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are combined and incident on the liquid crystal display element 6. . Thus, even if the focusing lens system 3 is composed of two lenses having positive power, the same operation as the focusing lens system 3 in FIG. 12 can be obtained.

【0119】図18は図12の実施例に対する第2の変
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図18において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
FIG. 18 is a block diagram showing the outline of a second modification of the embodiment shown in FIG. 12, and particularly shows the configuration of the illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 18, constituent elements corresponding to those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the concave mirror 2 has an elliptical shape (or a so-called multi-mirror).
And the focusing lens system 3 is composed of one lens having a positive power.

【0120】光源1は凹面鏡2の中心に近い側の焦点位
置(以後、前側楕円焦点と呼ぶ)の近傍に配置されてお
り、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射して凹面鏡2
の集束レンズ系3に近い側の焦点位置(以後、後側楕円
焦点と呼ぶ)の近傍に集束し、その後、その横断面の面
積が液晶表示素子6の表示面の面積の約1/4の大きさ
になったら、集束レンズ系3に入射する。集束レンズ系
3に入射した光線は、正のパワーを有するレンズにより
ほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に入射する。
そして、この平行光束は偏光合成素子4’により、S偏
光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光に変換
されたS偏光光は合成されて、液晶表示素子6に入射す
る。
The light source 1 is arranged in the vicinity of the focal position on the side closer to the center of the concave mirror 2 (hereinafter referred to as the front elliptical focus), and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and is reflected by the concave mirror 2.
Is focused near a focus position on the side closer to the focusing lens system 3 (hereinafter referred to as a rear elliptical focus), and then the cross-sectional area thereof is about 1/4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6. When the size is reached, the light enters the focusing lens system 3. The light beam that has entered the focusing lens system 3 becomes a substantially parallel light beam by the lens having a positive power, and then enters the polarization beam combining element 4 ′.
Then, the parallel light flux is converted into P-polarized light by the polarization combining element 4 ′, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are combined and incident on the liquid crystal display element 6. .

【0121】この様に、凹面鏡2を楕円形状の凹面鏡に
より構成し、集束レンズ系3を1枚の正のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
Thus, even if the concave mirror 2 is composed of an elliptical concave mirror and the focusing lens system 3 is composed of one lens having a positive power, the same operation as the focusing lens system 3 in FIG. 12 is performed. Obtainable.

【0122】図19は図12の実施例に対する第3の変
形例の概略を示す構成図であり、特に光源1から液晶表
示素子6までで構成される照明光学系の構成を示してい
る。図19において、図12と対応する構成要素には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例で
は、凹面鏡2を楕円形状(あるいは所謂マルチミラー)
の凹面鏡により構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパ
ワーを有するレンズにより構成している。
FIG. 19 is a block diagram showing the outline of a third modification of the embodiment shown in FIG. 12, and particularly shows the configuration of the illumination optical system including the light source 1 to the liquid crystal display element 6. 19, components corresponding to those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the concave mirror 2 has an elliptical shape (or a so-called multi-mirror).
And the focusing lens system 3 is composed of one lens having a negative power.

【0123】光源1は凹面鏡2の前側楕円焦点の近傍に
配置されており、光源1からの白色光は凹面鏡2を反射
して凹面鏡2の後側楕円焦点の近傍に集束し、その途中
で、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、集束レンズ系3に入射
する。集束レンズ系3に入射した光線は、負のパワーを
有するレンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素
子4’に入射する。そして、この平行光束は偏光合成素
子4’により、S偏光光はP偏光光に変換され、P偏光
光とP偏光光に変換されたS偏光光は合成されて、液晶
表示素子6に入射する。
The light source 1 is arranged in the vicinity of the front elliptical focal point of the concave mirror 2, and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and focused near the rear elliptical focal point of the concave mirror 2, and on the way, When the area of the cross section becomes about ¼ of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6, the light enters the focusing lens system 3. The light beam that has entered the focusing lens system 3 becomes a substantially parallel light beam by the lens having negative power, and then enters the polarization beam combining element 4 ′. Then, the parallel light flux is converted into P-polarized light by the polarization combining element 4 ′, and the P-polarized light and the S-polarized light converted into P-polarized light are combined and incident on the liquid crystal display element 6. .

【0124】この様に、凹面鏡2を楕円形状の凹面鏡に
より構成し、集束レンズ系3を1枚の負のパワーを有す
るレンズにより構成しても、図12における集束レンズ
系3と同様の作用を得ることができる。
Thus, even if the concave mirror 2 is composed of an elliptical concave mirror and the focusing lens system 3 is composed of one lens having negative power, the same operation as the focusing lens system 3 in FIG. 12 is achieved. Obtainable.

【0125】また、集束レンズ系3を上記以外のレンズ
枚数(2枚以上)及び構成としても、図12における集
束レンズ系3と同様の作用を得ることが可能であること
は言うまでもない。さらに、集束レンズ系3のレンズに
非球面レンズを用いればレンズ枚数の削減及び輝度むら
等の性能が著しく改善される。
Needless to say, even if the focusing lens system 3 has a number of lenses (two or more) and a configuration other than the above, the same operation as that of the focusing lens system 3 in FIG. 12 can be obtained. Further, if an aspherical lens is used as the lens of the focusing lens system 3, the number of lenses is reduced and the performance such as uneven brightness is remarkably improved.

【0126】ところで、以上説明した図12の実施例及
びそれに対する各変形例では、すべて、液晶表示素子を
1枚のみしか用いていないが、いわゆる色の3原色
(R,G,B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いる
こともできる。そこで、図12の実施例に対する応用例
として、その様な3枚の液晶表示素子を用いた液晶表示
装置について図20を用いて説明する。
By the way, in the above-described embodiment of FIG. 12 and each modification thereof, only one liquid crystal display element is used, but it corresponds to so-called three primary colors (R, G, B). It is also possible to use three liquid crystal display elements. Therefore, as an application example of the embodiment of FIG. 12, a liquid crystal display device using such three liquid crystal display elements will be described with reference to FIG.

【0127】図20は図12の実施例に対する一応用例
の概略を示す構成図である。図20において、図12,
図16と対応する構成要素には同一符号を付し、その詳
細説明は省略する。その他、33は全反射ミラー、46
はBR反射ダイクロイックミラー、47,48はR反射
ダイクロイックミラー、49はRG反射ダイクロイック
ミラーである。
FIG. 20 is a block diagram showing the outline of an application example to the embodiment of FIG. In FIG. 20, FIG.
The components corresponding to those in FIG. 16 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 33 is a total reflection mirror, 46
Is a BR reflection dichroic mirror, 47 and 48 are R reflection dichroic mirrors, and 49 is an RG reflection dichroic mirror.

【0128】光源1は凹面鏡2(ここでは放物形状)の
焦点位置近傍に配置されており、光源1からの白色光は
凹面鏡2を反射してほぼ平行光束となり、集束レンズ系
3に入射する。集束レンズ系3に入射した光線は該集束
レンズ系3の正のパワーを有するレンズにより集束さ
れ、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4の大きさになったら、負のパワーを有するレ
ンズによりほぼ平行光束となって、偏光合成素子4’に
入射する。
The light source 1 is arranged in the vicinity of the focal position of the concave mirror 2 (here, a parabolic shape), and the white light from the light source 1 is reflected by the concave mirror 2 and becomes a substantially parallel light beam, which is incident on the focusing lens system 3. . The light beam incident on the focusing lens system 3 is focused by the lens having a positive power of the focusing lens system 3, and the area of its cross section becomes about 1/4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element 6. Then, the lens having the negative power forms a substantially parallel light beam, which is incident on the polarization beam combiner 4 '.

【0129】偏光合成素子4’に入射した光束は、偏光
ビームスプリッターによりS偏光光とP偏光光の2方向
の直線偏光光に分離された後、2個の直角プリズムによ
りS偏光光はP偏光光に変換され、P偏光光とP偏光光
に変換されたS偏光光は偏光ビームスプリッターと直角
プリズムの出射面を介して偏芯レンズに入射し、偏芯レ
ンズにより、約2倍に拡大されて各液晶表示素子6面上
で合成されるように、偏光合成素子4’を出射する。
The light beam incident on the polarization beam combiner 4'is separated into two directions of linearly polarized light of S-polarized light and P-polarized light by the polarization beam splitter, and then the S-polarized light is P-polarized by the two right-angle prisms. The S-polarized light converted into light and converted into P-polarized light and P-polarized light enters the eccentric lens through the polarization beam splitter and the exit surface of the right-angle prism, and is enlarged by about 2 times by the eccentric lens. Then, the polarized light combining element 4'is emitted so as to be combined on each liquid crystal display element 6 surface.

【0130】偏光合成素子4’を出射した光線は、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミラ
ー33により、その進路を90°折り曲げられて、該光
線の光軸に対して45°の角度に配置されたB(青)、
R(赤)を反射するBR反射ダイクロイックミラー46
に入射し、B、Rは反射し、G(緑)は透過する。
The light beam emitted from the polarization beam combiner 4'is bent in its path by 90 ° by a total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and the optical axis of the light beam is changed. B (blue) arranged at an angle of 45 ° to
BR reflection dichroic mirror 46 that reflects R (red)
B, R is reflected, and G (green) is transmitted.

【0131】BR反射ダイクロイックミラー46を反射
したB、Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配
置されたRのみを反射するR反射ダイクロイックミラー
47に入射し、RはR反射ダイクロイックミラー47を
反射し、補正レンズ45を介してR用の液晶表示素子6
に入射する。また、BはR反射ダイクロイックミラー4
7を透過し、補正レンズ45を介してB用の液晶表示素
子6に入射する。
B and R reflected by the BR reflection dichroic mirror 46 are incident on an R reflection dichroic mirror 47 which reflects only R arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the ray, and R is R reflection. The liquid crystal display element 6 for R that reflects the dichroic mirror 47 and passes through the correction lens 45.
Incident on. In addition, B is an R reflection dichroic mirror 4
7 and then enters the liquid crystal display element 6 for B through the correction lens 45.

【0132】一方、前記BR反射ダイクロイックミラー
46を透過したGは、該光線の光軸に対して45°の角
度に配置された全反射ミラー33により、その進路を9
0°折り曲げられた後、補正レンズ45を介してG用の
液晶表示素子6に入射する。こうして、R,G,Bそれ
ぞれに対応する画像を別々に得る。
On the other hand, the G transmitted through the BR reflection dichroic mirror 46 has its path changed to 9 by the total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam.
After being bent by 0 °, the light enters the liquid crystal display element 6 for G through the correction lens 45. In this way, images corresponding to R, G, and B are obtained separately.

【0133】さらに、R用の液晶表示素子6を出射した
Rは、該光線の光軸に対して45°の角度に配置された
Rを反射するR反射ダイクロイックミラー48を反射
し、該光線の光軸に対して45°の角度に配置されたR
とGを反射するRG反射ダイクロイックミラー49を反
射し、投写レンズ7に入射する。
Further, R emitted from the liquid crystal display element 6 for R is reflected by an R reflection dichroic mirror 48 which reflects R arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the ray, and the R of the ray is reflected. R arranged at an angle of 45 ° to the optical axis
The light is reflected by the RG reflection dichroic mirror 49 which reflects G and G and enters the projection lens 7.

【0134】G用の液晶表示素子6を出射したGは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された前記R反
射ミラー48を透過し、該光線の光軸に対して45°の
角度に配置された前記RG反射ダイクロイックミラー4
9を反射し、前記Rと同様に投写レンズ7に入射する。
G emitted from the liquid crystal display element 6 for G is transmitted through the R reflection mirror 48 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and is 45 with respect to the optical axis of the light beam. The RG reflection dichroic mirror 4 arranged at an angle of °
9 is reflected and enters the projection lens 7 in the same manner as R.

【0135】B用の液晶表示素子6を出射したBは、該
光線の光軸に対して45°の角度に配置された全反射ミ
ラー33により、その進路を90°折り曲げられて、さ
らに前記RG反射ダイクロイックミラー49を透過し、
前記R,Gと同様に投写レンズ7に入射する。
The path of B emitted from the liquid crystal display element 6 for B is bent by 90 ° by a total reflection mirror 33 arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the light beam, and the RG is further reflected. Through the reflective dichroic mirror 49,
The light enters the projection lens 7 in the same manner as R and G.

【0136】そして、前記R用、G用、B用の液晶表示
素子6上に表示される画像を投写レンズ7により拡大
し、スクリーン8上に拡大した画像を得る。ここで、各
液晶表示素子6を出射し、投写レンズ7を照射するR、
G、Bはそれぞれの光軸が一致しており、さらに、各液
晶表示素子から投写レンズ7までの距離が一致している
のでスクリーン8上にはR、G、Bが合成されたカラー
の拡大画像が得られる。
Then, the image displayed on the R, G, and B liquid crystal display elements 6 is magnified by the projection lens 7 to obtain a magnified image on the screen 8. Here, R for emitting each liquid crystal display element 6 and irradiating the projection lens 7,
The optical axes of G and B are the same, and further, the distances from the respective liquid crystal display elements to the projection lens 7 are the same, so that the color in which R, G, and B are combined is enlarged on the screen 8. An image is obtained.

【0137】また、本応用例においては、図12の実施
例と同様に、光源1からの光束を集束レンズ系3によっ
て、その横断面の面積が液晶表示素子6の表示面の面積
の約1/4になるように、集束するので、偏光合成素子
4’の各構成要素部品が小形にできる点に加えて、偏光
合成素子4’の偏光レンズによって、偏光ビームスプリ
ッターと直角プリズムの出射面の部分がそれぞれ拡大さ
れても、その拡大像は液晶表示素子6の表示面と一致
し、それより大きくならないことから、偏光合成素子
4’と液晶表示素子6との間に設ける全反射ミラー33
及びダイクロイックミラー46,47,48(所謂色分
離光学系)の大きさを従来以上に大きくする必要が無い
点で有利となる。
Further, in this application example, as in the embodiment of FIG. 12, the light flux from the light source 1 is focused by the focusing lens system 3 so that the cross-sectional area thereof is about 1 of the display surface area of the liquid crystal display element 6. In addition to the point that each component part of the polarization synthesizing element 4'can be made compact because it is focused so as to be / 4, the polarization lens of the polarization synthesizing element 4'makes it possible to reduce the output surface of the polarization beam splitter and the right-angle prism. Even if each part is magnified, the magnified image matches the display surface of the liquid crystal display element 6 and does not become larger than that. Therefore, a total reflection mirror 33 provided between the polarization combining element 4 ′ and the liquid crystal display element 6 is provided.
It is also advantageous in that it is not necessary to increase the size of the dichroic mirrors 46, 47, 48 (so-called color separation optical system) more than ever.

【0138】なお、以上説明した各実施例等において
は、液晶表示素子6の偏光板がP偏光光を通過させるも
のであったため、偏光合成素子4または4’において
は、光源1からの不定偏光光を、偏光ビームスプリッタ
ーによりP偏光光とS偏光光に分離した後、2個の直角
プリズムによりS偏光光をP偏光光に変換して、すべて
P偏光光にして液晶表示素子6に入射させていたが、液
晶表示素子6の偏光板がS偏光光を通過させるものであ
る場合には、偏光合成素子4または4’において、2個
の直角プリズムによりP偏光光をS偏光光に変換して、
すべてS偏光光にして液晶表示素子6に入射させるよう
にすれば良いことは、言うまでもない。
In each of the embodiments and the like described above, the polarizing plate of the liquid crystal display element 6 allows P-polarized light to pass therethrough. Therefore, in the polarization synthesizing element 4 or 4 ′, the undefined polarization from the light source 1 is used. The light is separated into P-polarized light and S-polarized light by a polarization beam splitter, and then the S-polarized light is converted into P-polarized light by two right-angle prisms, and all are converted into P-polarized light and made incident on the liquid crystal display element 6. However, in the case where the polarizing plate of the liquid crystal display element 6 passes S-polarized light, the P-polarized light is converted into S-polarized light by the two right-angle prisms in the polarization combining element 4 or 4 ′. hand,
Needless to say, all the S-polarized light may be incident on the liquid crystal display element 6.

【0139】ところで、以上説明した各実施例等におい
ては、液晶表示素子6として、図21に示すような一般
的な液晶表示素子を用いている。図21は一般的な液晶
表示素子を示す斜視図である。
By the way, in each of the embodiments described above, the general liquid crystal display element as shown in FIG. 21 is used as the liquid crystal display element 6. FIG. 21 is a perspective view showing a general liquid crystal display element.

【0140】図21において、22は一対の透明基板
で、一方の透明基板22の対向面側には透明の対向電極
23が、また、他方の透明基板22の対向面側には透明
の画素電極25がそれぞれ設けられており、この対をな
す透明基板22,22間に液晶24が封入されている。
26は上記他方の透明基板22に設けられた各電極の金
属配線、個々の画素を個別に制御する手段として付加さ
れた非線形素子やスイッチング素子、画素電極の周囲の
ギャップなどで形成される表示に寄与しない部分(遮光
部)である。27は各透明基板22,22の外側にそれ
ぞれ設けた偏光板であり、図では該偏光板27と透明基
板22間は離れて描いてあるが、密着した構成であって
も差し支えない。
In FIG. 21, reference numeral 22 denotes a pair of transparent substrates, a transparent counter electrode 23 on the facing surface side of one transparent substrate 22, and a transparent pixel electrode on the facing surface side of the other transparent substrate 22. 25 are provided, and a liquid crystal 24 is sealed between the pair of transparent substrates 22 and 22.
Reference numeral 26 denotes a metal wiring of each electrode provided on the other transparent substrate 22, a non-linear element or a switching element added as means for individually controlling each pixel, and a display formed by a gap around the pixel electrode. It is a portion that does not contribute (a light shielding portion). Reference numeral 27 denotes a polarizing plate provided outside each of the transparent substrates 22 and 22. Although the polarizing plate 27 and the transparent substrate 22 are illustrated as being separated from each other in the drawing, a configuration in which they are in close contact may be acceptable.

【0141】この様に、図21に示す液晶表示素子6に
は、表示に寄与しない部分(遮光部)26が存在するた
め、前述したように、この表示に寄与しない部分(遮光
部)26が大きいと開口率は小さくなり、光の利用効率
が悪くなるという問題が生じる。
As described above, since the liquid crystal display element 6 shown in FIG. 21 includes the portion (light-shielding portion) 26 that does not contribute to the display, as described above, the portion (light-shielding portion) 26 that does not contribute to the display is formed. When it is large, the aperture ratio becomes small, and there arises a problem that the light utilization efficiency is deteriorated.

【0142】そこで、本発明の第3の実施例として、か
かる問題点を解決した実施例について、以下説明する。
図22は本発明の第3の実施例として液晶表示装置にお
いて用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
Therefore, as a third embodiment of the present invention, an embodiment which solves such a problem will be described below.
FIG. 22 is a perspective view showing a liquid crystal display element used in a liquid crystal display device as a third embodiment of the present invention.

【0143】図22において、図21と対応する構成要
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、6’は液晶表示素子、28は平板マイクロレンズア
レイであり、本実施例の特徴であるところの屈折率分布
型で実質上は図中の破線で示すような2次元配列のレン
ズアレイである。29は入射光線、30は出射光線であ
る。
In FIG. 22, constituent elements corresponding to those in FIG. 21 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 6'is a liquid crystal display element, 28 is a flat plate microlens array, which is a characteristic of this embodiment is a refractive index distribution type lens array which is substantially a two-dimensional array as shown by the broken line in the figure. is there. Reference numeral 29 is an incident light ray, and 30 is an outgoing light ray.

【0144】平板マイクロレンズアレイ28は液晶24
に対して常に入射光線29側に設ける。すなわち、図の
出射光線30が逆に入射光線になる場合は平板マイクロ
レンズアレイ28は図中の他方の透明基板22側に設け
ることになる。
The flat plate microlens array 28 is the liquid crystal 24.
Is always provided on the incident ray 29 side. That is, when the outgoing light ray 30 in the figure is an incident light ray, the flat plate microlens array 28 is provided on the other transparent substrate 22 side in the figure.

【0145】次に、図23を用いて本実施例の特徴であ
る構成要素の位置関係及び形状について説明する。図2
3は図22の液晶表示素子における各構成要素の位置関
係を説明するために模式的に描いた平面図である。
Next, the positional relationship and shape of the constituent elements, which are the features of this embodiment, will be described with reference to FIG. Figure 2
FIG. 3 is a plan view schematically drawn for explaining the positional relationship of each component in the liquid crystal display element of FIG.

【0146】図23において、図22と対応する構成要
素には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。その
他、31(斜線領域)は図22の液晶24中の1画素に
対応した領域である。
In FIG. 23, components corresponding to those in FIG. 22 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, 31 (hatched area) is an area corresponding to one pixel in the liquid crystal 24 of FIG.

【0147】この1画素に対応した領域31(斜線領
域)内において、実線枠が表示に有効な(すなわち、光
が透過する)画素電極25であり、それ以外が金属配
線、スイッチング素子などの表示に寄与しない部分(遮
光部)26である。そして、図中の点線枠がマイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状を示している。
In the area 31 (hatched area) corresponding to this one pixel, the solid line frame is the pixel electrode 25 effective for display (that is, light is transmitted), and the other parts are the display of metal wiring, switching elements and the like. Is a portion (light-shielding portion) 26 that does not contribute to the. Then, the dotted frame in the figure shows the individual lens shape of the microlens array 28.

【0148】本実施例の特徴は、図中に示すように、平
板マイクロレンズアレイ28の個々のレンズ形状を液晶
24中の1画素に対応した領域31の形状と同一形状及
び同一配列になるようにした点である。
The feature of this embodiment is that, as shown in the drawing, each lens shape of the flat plate microlens array 28 has the same shape and arrangement as the shape of the region 31 corresponding to one pixel in the liquid crystal 24. That is the point.

【0149】なお、本発明者らは、この平板マイクロレ
ンズアレイ28として、液晶の1画素に対応、すなわち
正方形、矩形等の角形状で、かつ2元マトリクス状の埋
め込み型3次元屈折率分布型レンズを、従来のイオン交
換法技術を発展させ平板基板ガラスに選択的イオン交換
を行うことにより、製作することが可能であることを見
い出した。
The inventors of the present invention, as the flat plate microlens array 28, correspond to one pixel of liquid crystal, that is, have a square shape such as a square, a rectangle, etc., and are of a binary matrix embedded type three-dimensional refractive index distribution type. It was found that the lens can be manufactured by developing the conventional ion exchange technique and performing selective ion exchange on the flat substrate glass.

【0150】次に、図24を用いてこの平板マイクロレ
ンズアレイ28の作用について説明する。図24は図2
2の液晶表示素子における主要断面を示す断面図であ
る。図24において、32は平板マイクロレンズアレイ
28の個々の屈折率分布領域(レンズ部)である。
Next, the operation of the flat plate microlens array 28 will be described with reference to FIG. FIG. 24 shows FIG.
It is sectional drawing which shows the main cross sections in the liquid crystal display element of 2. In FIG. 24, reference numeral 32 denotes each refractive index distribution region (lens portion) of the flat plate microlens array 28.

【0151】この屈折分布領域32は、図中に示すよう
に平板マイクロレンズアレイ28中のどちら側に設けて
も良い。ただし、透明基板22側に設ける方がレンズの
焦点距離を短くできるので製作技術の点で有利である。
The refractive index distribution region 32 may be provided on either side of the flat plate microlens array 28 as shown in the figure. However, the provision on the transparent substrate 22 side is advantageous in terms of manufacturing technique because the focal length of the lens can be shortened.

【0152】さらに、この屈折率分布領域32を調整す
ることによって、その焦点を液晶24の層の中あるいは
その近傍で、かつ画素電極25の中央に来るように設定
する。これにより、図示しない偏光板を通過してきた光
軸に平行な入射光線29は平板マイクロレンズアレイ2
8によって集束されて、金属配線、スイッチング素子な
どの表示に寄与しない部分(遮光部)26を通らないの
で、従来の開口率に依存する光利用率の劣化が大幅に改
善される。
Further, by adjusting the refractive index distribution region 32, the focal point is set in or near the layer of the liquid crystal 24 and at the center of the pixel electrode 25. As a result, the incident light ray 29 parallel to the optical axis that has passed through the polarizing plate (not shown) is converted into the flat plate microlens array 2.
Since it does not pass through the portion (light-shielding portion) 26 that is focused by 8 and does not contribute to the display, such as metal wiring and switching elements, the conventional deterioration of the light utilization rate depending on the aperture ratio is significantly improved.

【0153】次に、以上説明した図22の実施例に対す
る変形例について以下説明する。図25は図22の実施
例に対する一変形例を示す斜視図である。図25におい
て、図22と対応する構成要素には同一符号を付し、そ
の詳細説明は省略する。本変形例では、平板マイクロレ
ンズアレイ28を液晶24の片側の基板として代用して
いる。
Next, a modification of the above-described embodiment of FIG. 22 will be described below. FIG. 25 is a perspective view showing a modification of the embodiment shown in FIG. In FIG. 25, components corresponding to those in FIG. 22 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this modification, the flat plate microlens array 28 is used as a substrate on one side of the liquid crystal 24.

【0154】前述したように、平板マイクロレンズアレ
イ28として屈折率分布型を用いることで、平板マイク
ロレンズアレイ28の外見は精度の良い平板となるの
で、基板として十分使用できる。また、平板マイクロレ
ンズアレイ28の個々のレンズ形状は、図23で示した
ように、液晶24中の1画素に対応した領域の形状と同
一形状及び同一配列となるようにし、かつ、平板マイク
ロレンズアレイの屈折率分布領域は、図24で示したよ
うに、そのどちら側に設けても良いことは、図22の実
施例と同様である。
As described above, by using the refractive index distribution type as the flat plate microlens array 28, the flat plate microlens array 28 looks like a flat plate with high precision, and can be sufficiently used as a substrate. Further, each lens shape of the flat plate microlens array 28 has the same shape and the same arrangement as the shape of the region corresponding to one pixel in the liquid crystal 24, as shown in FIG. As in the embodiment of FIG. 22, the refractive index distribution region of the array may be provided on either side of the region, as shown in FIG.

【0155】なお、図示していないが、平板マイクロレ
ンズアレイ28からのアルカリイオンの溶出による液晶
劣化を防ぐために、平板マイクロレンズアレイ28と液
晶24の間に保護膜をアンダーコートする必要はある。
Although not shown, it is necessary to undercoat a protective film between the flat plate microlens array 28 and the liquid crystal 24 in order to prevent liquid crystal deterioration due to elution of alkali ions from the flat plate microlens array 28.

【0156】本変形例によれば、平板マイクロレンズア
レイ28におけるレンズの後側主点から液晶24までの
距離を大幅に短くすることができるので、入射光線の角
度依存によるところの開口率上への影響がほとんど無く
なる利点がある。
According to this modification, the distance from the rear principal point of the lenses in the flat plate microlens array 28 to the liquid crystal 24 can be greatly shortened, so that the aperture ratio depends on the angle dependence of the incident light rays. There is an advantage that the effect of is almost eliminated.

【0157】[0157]

【発明の効果】従来では、光源からの光のうち、液晶表
示素子の偏光板により半分以上が吸収され、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光のみしか利
用できなかったものが、本発明によれば、光源からの光
を偏光変換することにより、ほぼすべてを、P偏光光あ
るいはS偏光光のいずれか一方の直線偏光光にして液晶
表示素子に入射させることができるので、光源からの光
のほぼすべて、言い替えれば、P偏光光とS偏光光の両
偏光光を有効に利用でき、光の利用効率を大幅に改善す
ることができる。
In the prior art, more than half of the light from the light source is absorbed by the polarizing plate of the liquid crystal display element, and only one of the P-polarized light and the S-polarized light can be used. However, according to the present invention, by polarization-converting the light from the light source, almost all of the P-polarized light or S-polarized light can be made into linearly polarized light and made incident on the liquid crystal display element. As a result, almost all the light from the light source, in other words, both the P-polarized light and the S-polarized light can be effectively used, and the light utilization efficiency can be significantly improved.

【0158】また、本発明によれば、液晶表示素子の開
口率を大きくできるので、光の有効利用率を大幅に改善
できる。従って、以上により、画面の明るい液晶表示装
置を実現することができる。また、本発明によれば、光
源からの光を集束レンズ系によって一旦集光させるの
で、偏光合成素子の各構成部品を小形で実現することが
できる。
Further, according to the present invention, since the aperture ratio of the liquid crystal display element can be increased, the effective utilization rate of light can be greatly improved. Therefore, as described above, a liquid crystal display device having a bright screen can be realized. Further, according to the present invention, since the light from the light source is once condensed by the focusing lens system, each component of the polarization beam combiner can be realized in a small size.

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

【図1】本発明の一実施例としての液晶表示装置を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a liquid crystal display device as an embodiment of the present invention.

【図2】図1の偏光合成素子を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the polarization beam combiner of FIG.

【図3】図1の実施例に対する第1の変形例の概略を示
す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an outline of a first modified example with respect to the embodiment of FIG.

【図4】図1の実施例に対する第2の変形例の概略を示
す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an outline of a second modified example with respect to the embodiment of FIG.

【図5】図1の実施例に対する第3の変形例の概略を示
す構成図である。
5 is a configuration diagram showing an outline of a third modification example with respect to the embodiment in FIG.

【図6】図1の実施例に対する第4の変形例の概略を示
す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an outline of a fourth modified example with respect to the embodiment of FIG.

【図7】図1の実施例に対する第5の変形例の概略を示
す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing an outline of a fifth modified example with respect to the embodiment of FIG.

【図8】図1の実施例に対する第6の変形例の概略を示
す構成図である。
8 is a configuration diagram showing an outline of a sixth modified example with respect to the embodiment of FIG.

【図9】図1の実施例に対する第7の変形例の概略を示
す構成図である。
9 is a configuration diagram showing an outline of a seventh modified example with respect to the embodiment of FIG.

【図10】図1の実施例に対する第8の変形例の概略を
示す構成図である。
10 is a configuration diagram showing an outline of an eighth modified example with respect to the embodiment in FIG.

【図11】図1の実施例に対する一応用例の概略を示す
構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of an application example to the embodiment of FIG.

【図12】本発明の第2の実施例としての液晶表示装置
を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a liquid crystal display device as a second embodiment of the present invention.

【図13】図12の偏光合成素子を示す斜視図である。13 is a perspective view showing the polarization beam combiner of FIG.

【図14】図13の偏光合成素子を液晶表示素子側から
見て示した正面図である。
14 is a front view showing the polarization beam combiner of FIG. 13 as viewed from the liquid crystal display element side.

【図15】図13の偏芯レンズの作成方法を説明するた
めの説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing the decentering lens of FIG.

【図16】図12の偏光合成素子と液晶表示素子との間
に設けられる補正レンズを示す構成図である。
16 is a configuration diagram showing a correction lens provided between the polarization combining element and the liquid crystal display element of FIG.

【図17】図12の実施例に対する第1の変形例の概略
を示す構成図である。
FIG. 17 is a configuration diagram showing an outline of a first modified example with respect to the embodiment of FIG.

【図18】図12の実施例に対する第2の変形例の概略
を示す構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram showing an outline of a second modification example with respect to the embodiment of FIG.

【図19】図12の実施例に対する第3の変形例の概略
を示す構成図である。
FIG. 19 is a configuration diagram showing an outline of a third modification example with respect to the embodiment of FIG.

【図20】図12の実施例に対する一応用例の概略を示
す構成図である。
20 is a configuration diagram showing an outline of an application example to the embodiment of FIG.

【図21】一般的な液晶表示素子を示す斜視図である。FIG. 21 is a perspective view showing a general liquid crystal display element.

【図22】本発明の第3の実施例として液晶表示装置に
おいて用いられる液晶表示素子を示す斜視図である。
FIG. 22 is a perspective view showing a liquid crystal display element used in a liquid crystal display device as a third embodiment of the present invention.

【図23】図22の液晶表示素子における各構成要素の
位置関係を説明するために模式的に描いた平面図であ
る。
23 is a plan view schematically drawn to explain the positional relationship of each component in the liquid crystal display element of FIG.

【図24】図22の液晶表示素子における主要断面を示
す断面図である。
24 is a cross-sectional view showing a main cross section of the liquid crystal display element of FIG.

【図25】図22の実施例に対する一変形例を示す斜視
図である。
FIG. 25 is a perspective view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 22.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、2…凹面鏡、3…集束レンズ系、4,4’…
偏光合成素子、5…発散レンズ系、6,6’…液晶表示
素子、7…投写レンズ、8…スクリーン、9…ビデオク
ロマ処理回路、10…RGB出力回路、11…Xドライ
バ、12…同期処理回路、13…コントローラ、14…
Yドライバ、15…偏光ビームスプリッター、16…直
角プリズム、17…光線、18…不定偏光光、19,2
1…P偏光波、20…S偏光波、22…透明基板、23
…対向電極、24…液晶、25…画素電極、26…遮光
部、27…偏光板、28…平板マイクロレンズアレイ、
29…入射光線、30…出射光線、31…1画素に相当
する領域、32…屈折率分布領域、33…全反射ミラ
ー、34…BG反射ダイクロイックミラー、35,36
…B反射ダイクロイックミラー、37…G反射ダイクロ
イックミラー、40…偏芯レンズ、41…偏光ビームス
プリッター出射面、42…直角プリズム出射面、43…
拡大像、44…平凹レンズ、45…補正レンズ、46…
BR反射ダイクロイックミラー、47,48…R反射ダ
イクロイックミラー、49…RG反射ダイクロイックミ
ラー。
1 ... Light source, 2 ... Concave mirror, 3 ... Focusing lens system, 4, 4 '...
Polarization synthesizing element, 5 ... Divergence lens system, 6, 6 '... Liquid crystal display element, 7 ... Projection lens, 8 ... Screen, 9 ... Video chroma processing circuit, 10 ... RGB output circuit, 11 ... X driver, 12 ... Synchronous processing Circuit, 13 ... Controller, 14 ...
Y driver, 15 ... Polarizing beam splitter, 16 ... Right angle prism, 17 ... Rays, 18 ... Indefinite polarized light, 19, 2
1 ... P polarized wave, 20 ... S polarized wave, 22 ... Transparent substrate, 23
... counter electrode, 24 ... liquid crystal, 25 ... pixel electrode, 26 ... light-shielding portion, 27 ... polarizing plate, 28 ... flat plate microlens array,
29 ... Incident light beam, 30 ... Outgoing light beam, 31 ... Region corresponding to one pixel, 32 ... Refractive index distribution region, 33 ... Total reflection mirror, 34 ... BG reflection dichroic mirror, 35, 36
... B reflection dichroic mirror, 37 ... G reflection dichroic mirror, 40 ... decentering lens, 41 ... polarization beam splitter exit surface, 42 ... right-angle prism exit surface, 43 ...
Magnified image, 44 ... Plano-concave lens, 45 ... Correction lens, 46 ...
BR reflection dichroic mirror, 47, 48 ... R reflection dichroic mirror, 49 ... RG reflection dichroic mirror.

─────────────────────────────────────────────────────フロントページの続き (72)発明者 丸山 竹介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メデイア研究所内  ─────────────────────────────────────────────────── ───Continued front page  (72) Inventor Takesuke Maruyama            292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa            Ceremony Company Hitachi Media Media Research Center

Claims (11)

Translated fromJapanese
【特許請求の範囲】[Claims]【請求項1】 不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光
光とに分離して、そのうち、一方の偏光光を第1の偏光
光として出射し、他方の偏光光を第2の偏光光として出
射する偏光ビームスプリッターと、少なくとも第1及び
第2の反射面を有し、該第1の反射面に対する入射光の
光軸と反射光の光軸とを含む面と前記第2の反射面に対
する入射光の光軸と反射光の光軸とを含む面とが相互に
直交し、かつ、前記第1の反射面に対する入射光の入射
角と前記第2の反射面に対する反射光の反射角がそれぞ
れ45度となるように、前記第1及び第2の反射面を配
置すると共に、前記偏光ビームスプリッターより出射さ
れた前記第2の偏光光を前記第1の反射面に入射し、そ
の偏光方向を前記偏光ビームスプリッターより出射され
る前記第1の偏光光の偏光方向と等しくなるように変換
して、前記第2の反射面より出射する反射手段と、で構
成されることを特徴とする偏光合成素子。
1. An indefinite polarized light beam is incident and split into P-polarized light beam and S-polarized light beam, one of which is emitted as a first polarized light beam, and the other polarized light beam is a second polarized light beam. A polarization beam splitter that emits as light, a surface having at least first and second reflection surfaces, the surface including the optical axis of incident light and the optical axis of reflected light with respect to the first reflection surface, and the second reflection. The plane including the optical axis of the incident light and the plane including the optical axis of the reflected light are orthogonal to each other, and the incident angle of the incident light with respect to the first reflecting surface and the reflection of the reflected light with respect to the second reflecting surface. The first and second reflecting surfaces are arranged such that the angles are 45 degrees, and the second polarized light emitted from the polarizing beam splitter is incident on the first reflecting surface, The first polarized light having a polarization direction emitted from the polarization beam splitter And a reflection means for converting the polarization direction so that the polarization direction is equal to that of the second reflection surface and emitting the light from the second reflection surface.
【請求項2】 請求項1に記載の偏光合成素子におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
を、それぞれ所定の面同士を光学的接着等により貼り合
わせて、一体化し、前記偏光ビームスプリッターに入射
した光が前記直角プリズムより出射されるまでの間に、
外に漏れないようにしたことを特徴とする偏光合成素
子。
2. The polarized light combining element according to claim 1, wherein the reflecting means is composed of two right-angled prisms, and the polarization beam splitter and the right-angled prisms are optically bonded to each other at predetermined surfaces. And the like, and integrated, until the light incident on the polarization beam splitter is emitted from the rectangular prism,
A polarized light combining element characterized in that it does not leak outside.
【請求項3】 不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光
光とに分離して、そのうち、一方の偏光光を第1の出射
面より出射し、他方の偏光光を第2の出射面より出射す
ると共に、前記第1の出射面において、該第1の出射面
より出射される前記偏光光の横断面の面積が表示素子の
表示面の面積のほぼ1/4である偏光ビームスプリッタ
ーと、少なくとも第1及び第2の反射面とを有し、該第
1の反射面に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを含
む面と前記第2の反射面に対する入射光の光軸と反射光
の光軸とを含む面とが相互に直交し、かつ、前記第1の
反射面に対する入射光の入射角と前記第2の反射面に対
する反射光の反射角がそれぞれ45度となるように、前
記第1及び第2の反射面を配置し、前記偏光ビームスプ
リッターの第2の出射面より出射された前記偏光光を前
記第1の反射面に入射し、その偏光方向を前記偏光ビー
ムスプリッターの第1の出射面より出射される前記偏光
光の偏光方向と等しくなるように変換して、前記第2の
反射面より出射面を介して出射すると共に、該出射面に
おいて、該出射面を介して出射される前記偏光光の横断
面の面積が前記表示素子の表示面の面積のほぼ1/4で
ある反射手段と、前記偏光ビームスプリッターの第1の
出射面より出射された前記偏光光と前記反射手段の出射
面より出射された前記偏光光とを入射し、それぞれ、前
記表示素子の表示面上において、約2倍に拡大し、か
つ、相互に一致して合成するよう、出射する少なくとも
2枚の偏芯レンズと、で構成されることを特徴とする偏
光合成素子。
3. An indefinite polarized light is incident and split into P-polarized light and S-polarized light, of which one polarized light is emitted from a first emission surface and the other polarized light is second emitted. And a polarization beam splitter having a cross-sectional area of the polarized light, which is emitted from the first emission surface and is emitted from the first emission surface, is approximately ¼ of the area of the display surface of the display element. And a surface including at least first and second reflecting surfaces, the optical axis of the incident light with respect to the first reflecting surface and the optical axis of the reflected light, and the light of the incident light with respect to the second reflecting surface. An axis and a surface including the optical axis of the reflected light are orthogonal to each other, and an incident angle of the incident light with respect to the first reflective surface and a reflected angle of the reflected light with respect to the second reflective surface are 45 degrees, respectively. So that the first and second reflecting surfaces are arranged so that the second output of the polarization beam splitter is The polarized light emitted from the reflecting surface is incident on the first reflecting surface, and its polarization direction is converted to be equal to the polarization direction of the polarized light emitted from the first emitting surface of the polarization beam splitter. Then, the cross-sectional area of the polarized light emitted from the second reflecting surface through the emission surface and emitted through the emission surface is the area of the display surface of the display element. Of the polarized light emitted from the first emission surface of the polarization beam splitter and the polarized light emitted from the emission surface of the reflection means, respectively. A polarization combining element comprising: at least two decentering lenses that emit light so that they are magnified about twice and are combined with each other on the display surface of the display element.
【請求項4】 請求項3に記載の偏光合成素子におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
前記偏芯レンズとを、それぞれ所定の面同士を光学的接
着等により貼り合わせて、一体化し、前記偏光ビームス
プリッターに入射した光が前記偏芯レンズより出射され
るまでの間に、外に漏れないようにしたことを特徴とす
る偏光合成素子。
4. The polarization combining element according to claim 3, wherein the reflecting means is composed of two right-angle prisms, and the polarization beam splitter, the right-angle prism, and the decentering lens each have a predetermined surface. Polarized light combining, characterized in that the light beams incident on the polarization beam splitter are prevented from leaking outside until they are emitted from the eccentric lens by integrating them by optical adhesion or the like. element.
【請求項5】 不定偏光光を出射する光源と、少なくと
も1枚の正または負のパワーを有するレンズにより構成
され、前記光源より出射された前記不定偏光光を集束さ
せる集束レンズ系と、該集束レンズ系により集束された
前記不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光光とに分離
して、そのうち、一方の偏光光を第1の偏光光として出
射し、他方の偏光光を第2の偏光光として出射する偏光
ビームスプリッターと、少なくとも第1及び第2の反射
面を有し、該第1の反射面に対する入射光の光軸と反射
光の光軸とを含む面と前記第2の反射面に対する入射光
の光軸と反射光の光軸とを含む面とが相互に直交し、か
つ、前記第1の反射面に対する入射光の入射角と前記第
2の反射面に対する反射光の反射角がそれぞれ45度と
なるように、前記第1及び第2の反射面を配置すると共
に、前記偏光ビームスプリッターより出射された前記第
2の偏光光を前記第1の反射面に入射し、その偏光方向
を前記偏光ビームスプリッターより出射される前記第1
の偏光光の偏光方向と等しくなるように変換して、前記
第2の反射面より出射する反射手段と、少なくとも1枚
の正または負のパワーを有するレンズにより構成され、
前記偏光ビームスプリッターより出射された前記第1の
偏光光と前記反射手段より出射された前記偏光光とを発
散させる発散レンズ系と、該発散レンズ系により発散さ
れた前記偏光光を透過することにより画像を表示する液
晶表示素子と、で構成されることを特徴とする液晶表示
装置。
5. A focusing lens system which is composed of a light source that emits indefinite polarized light and at least one lens having a positive or negative power, and focuses the indefinite polarized light emitted from the light source, and the focusing lens system. The indefinite polarized light focused by the lens system is incident and separated into P-polarized light and S-polarized light, of which one polarized light is emitted as a first polarized light and the other polarized light is a second polarized light. A polarization beam splitter for emitting polarized light, and a surface including at least first and second reflecting surfaces, the optical axis of incident light and the optical axis of reflected light with respect to the first reflecting surface; The plane including the optical axis of the incident light and the plane including the optical axis of the reflected light are orthogonal to each other, and the incident angle of the incident light with respect to the first reflective surface and the reflected light with respect to the second reflective surface. So that the reflection angle of each is 45 degrees. The first and second reflection surfaces are arranged, the second polarized light emitted from the polarization beam splitter is incident on the first reflection surface, and the polarization direction is emitted from the polarization beam splitter. First
And a reflecting means for converting the polarized light so as to be equal to the polarization direction of the polarized light and emitting the light from the second reflecting surface, and at least one lens having positive or negative power.
A diverging lens system for diverging the first polarized light emitted from the polarization beam splitter and the polarized light emitted from the reflecting means, and transmitting the polarized light diverged by the diverging lens system. A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal display element that displays an image.
【請求項6】 請求項5に記載の液晶表示装置におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
を、それぞれ所定の面同士を光学的接着等により貼り合
わせて、一体化し、前記偏光ビームスプリッターに入射
した光が前記直角プリズムより出射されるまでの間に、
外に漏れないようにしたことを特徴とする液晶表示装
置。
6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the reflecting means is composed of two right-angle prisms, and the polarization beam splitter and the right-angle prism are optically bonded to each other at predetermined surfaces. And the like, and integrated, until the light incident on the polarization beam splitter is emitted from the rectangular prism,
A liquid crystal display device characterized in that it does not leak outside.
【請求項7】 不定偏光光を出射する光源と、少なくと
も1枚の正または負のパワーを有するレンズにより構成
され、前記光源より出射された前記不定偏光光を集束さ
せる集束レンズ系と、該集束レンズ系により集束された
前記不定偏光光を入射し、P偏光光とS偏光光とに分離
して、そのうち、一方の偏光光を第1の出射面より出射
し、他方の偏光光を第2の出射面より出射すると共に、
前記第1の出射面において、該第1の出射面より出射さ
れる前記偏光光の横断面の面積が液晶表示素子の表示面
の面積のほぼ1/4である偏光ビームスプリッターと、
少なくとも第1及び第2の反射面とを有し、該第1の反
射面に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを含む面と
前記第2の反射面に対する入射光の光軸と反射光の光軸
とを含む面とが相互に直交し、かつ、前記第1の反射面
に対する入射光の入射角と前記第2の反射面に対する反
射光の反射角がそれぞれ45度となるように、前記第1
及び第2の反射面を配置し、前記偏光ビームスプリッタ
ーの第2の出射面より出射された前記偏光光を前記第1
の反射面に入射し、その偏光方向を前記偏光ビームスプ
リッターの第1の出射面より出射される前記偏光光の偏
光方向と等しくなるように変換して、前記第2の反射面
より出射面を介して出射すると共に、該出射面におい
て、該出射面を介して出射される前記偏光光の横断面の
面積が前記液晶表示素子の表示面の面積のほぼ1/4で
ある反射手段と、前記偏光ビームスプリッターの第1の
出射面より出射された前記偏光光と前記反射手段の出射
面より出射された前記偏光光とを入射し、それぞれ、前
記液晶表示素子の表示面上において、約2倍に拡大し、
かつ、相互に一致して合成するよう、出射する少なくと
も2枚の偏芯レンズと、該偏芯レンズより出射された前
記偏光光を透過することにより画像を表示する前記液晶
表示素子と、で構成されることを特徴とする液晶表示装
置。
7. A focusing lens system which is composed of a light source that emits indefinite polarized light and at least one lens having a positive or negative power, and focuses the indefinite polarized light emitted from the light source, and the focusing lens system. The indefinite polarized light focused by the lens system is incident and separated into P-polarized light and S-polarized light, one of which is emitted from the first emission surface and the other of which is the second polarized light. While emitting from the emission surface of
A polarization beam splitter in which the cross-sectional area of the polarized light emitted from the first emission surface is approximately 1/4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element in the first emission surface;
A surface having at least first and second reflecting surfaces, the surface including the optical axis of the incident light with respect to the first reflecting surface and the optical axis of the reflected light, and the optical axis of the incident light with respect to the second reflecting surface. A plane including the optical axis of the reflected light is orthogonal to each other, and an incident angle of the incident light with respect to the first reflecting surface and a reflection angle of the reflected light with respect to the second reflecting surface are each 45 degrees. To the first
And a second reflection surface, and the polarized light emitted from the second emission surface of the polarization beam splitter is converted into the first light beam.
Incident on the reflecting surface of the polarizing beam splitter, and the polarization direction of the polarized light is converted so as to be equal to the polarizing direction of the polarized light emitted from the first emitting surface of the polarizing beam splitter. Reflecting means for emitting light through the exit surface, and the cross-sectional area of the polarized light exiting through the exit surface is approximately 1/4 of the area of the display surface of the liquid crystal display element; The polarized light emitted from the first emission surface of the polarization beam splitter and the polarized light emitted from the emission surface of the reflection means are made incident, and each is approximately doubled on the display surface of the liquid crystal display element. To
And at least two eccentric lenses that emit so as to match each other and combine, and the liquid crystal display element that displays an image by transmitting the polarized light emitted from the eccentric lenses. And a liquid crystal display device.
【請求項8】 請求項7に記載の液晶表示装置におい
て、前記反射手段は、2個の直角プリズムから成ると共
に、前記偏光ビームスプリッターと前記直角プリズムと
前記偏芯レンズとを、それぞれ所定の面同士を光学的接
着等により貼り合わせて、一体化し、前記偏光ビームス
プリッターに入射した光が前記偏芯レンズより出射され
るまでの間に、外に漏れないようにしたことを特徴とす
る液晶表示装置。
8. The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the reflection means is composed of two right-angle prisms, and the polarization beam splitter, the right-angle prism, and the decentering lens are respectively provided with predetermined surfaces. A liquid crystal display characterized in that they are bonded together by optical adhesion or the like to be integrated so that light entering the polarization beam splitter does not leak outside until it is emitted from the eccentric lens. apparatus.
【請求項9】 請求項5,6,7または8に記載の液晶
表示装置において、前記液晶表示素子は、各マイクロレ
ンズがそれぞれ画素配列と等しくなるよう配列され、各
マイクロレンズの形状がそれぞれ1画素に対応する領域
の形状(正方形、矩形など)と等しい平面レンズアレイ
を、前記偏光光の入射される側の透明基板上に密着し、
各マイクロレンズの焦点がそれぞれ液晶の層の中または
その近傍で、かつ、画素電極のほぼ中央に位置するよ
う、配置して成ることを特徴とする液晶表示装置。
9. The liquid crystal display device according to claim 5, 6, 7 or 8, wherein in the liquid crystal display element, each microlens is arranged so as to be equal to a pixel arrangement, and each microlens has a shape of 1 A planar lens array having the same shape as the area corresponding to the pixel (square, rectangular, etc.) is adhered to the transparent substrate on the side where the polarized light is incident,
A liquid crystal display device, characterized in that the microlenses are arranged such that the focal points thereof are located in or near the liquid crystal layer and substantially in the center of the pixel electrode.
【請求項10】 請求項5,6,7または8に記載の液
晶表示装置において、前記液晶表示素子は、各マイクロ
レンズがそれぞれ画素配列と等しくなるよう配列され、
各マイクロレンズの形状がそれぞれ1画素に対応する領
域の形状(正方形、矩形など)と等しい平面レンズアレ
イを、前記偏光光の入射される側の透明基板として代用
し、各マイクロレンズの焦点がそれぞれ液晶の層の中
で、かつ、画素電極のほぼ中央に位置するよう、配置し
て成ることを特徴とする液晶表示装置。
10. The liquid crystal display device according to claim 5, 6, 7 or 8, wherein the liquid crystal display element is arranged such that each microlens is equal to a pixel arrangement.
A plane lens array in which the shape of each microlens is equal to the shape of a region corresponding to one pixel (square, rectangle, etc.) is used as a transparent substrate on the side where the polarized light is incident, and the focus of each microlens is different. A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal display device is arranged so as to be positioned in the liquid crystal layer and substantially in the center of the pixel electrode.
【請求項11】 請求項5,6,7,8,9または10
に記載の液晶表示装置において、前記集束レンズ系を構
成するレンズのレンズ面のうち、少なくとも1面以上の
レンズ面は非球面から成ることを特徴とする液晶表示装
置。
11. A method according to claim 5, 6, 7, 8, 9 or 10.
The liquid crystal display device according to the item (1), wherein at least one of the lens surfaces of the lenses forming the focusing lens system is an aspherical surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication numberPriority datePublication dateAssigneeTitle
JPH07239473A (en)*1994-02-281995-09-12Nec CorpProjection type liquid crystal display device
JPH07270792A (en)*1994-03-311995-10-20Enplas CorpSurface light source device with polarizing function having polarization conversion means
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