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JPH11231316A - Color image display - Google Patents

Color image display

Info

Publication number
JPH11231316A
JPH11231316A JP10034887A JP3488798A JPH11231316A JP H11231316 A JPH11231316 A JP H11231316A JP 10034887 A JP10034887 A JP 10034887A JP 3488798 A JP3488798 A JP 3488798A JP H11231316 A JPH11231316 A JP H11231316A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color
light source
liquid crystal
unit
colors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10034887A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3717654B2 (en
Inventor
Nobuo Sakuma
伸夫 佐久間
Makoto Kobu
真 小夫
Nobuo Oguma
信夫 小熊
Takeshi Ueda
健 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP03488798A priority Critical patent/JP3717654B2/en
Publication of JPH11231316A publication Critical patent/JPH11231316A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3717654B2 publication Critical patent/JP3717654B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型・コンパクトで消費電力が小さく、表示画
像の照度分布の均一性の高い照明系を備えたカラー画像
表示装置を提供する。 【解決手段】本発明のカラー画像表示装置は、R,G,
Bの3色に対応する3つの画素を一単位のカラー画素と
して該カラー画素が隣接して2次元的に配列されR,
G,Bの3色に分割された文字や画像のカラー情報を空
間的に順次3要素に分割して表示する単板式のカラー表
示用液晶表示手段4と、該液晶表示手段を照明する照明
手段とを有し、照明手段を、R,G,Bの3色のLED
を一組にして一つの光源単位とし該一組の光源単位を複
数個隣接して2次元的に配列してなるLED光源アレイ
1と、該一組の光源単位に一個づつのレンズ単位が対応
するコンデンサーレンズアレイ2と、3色に分割された
液晶表示手段4のカラー画素づつに対応する単位レンズ
で構成されるマイクロレンズアレイ3とで構成した。
[PROBLEMS] To provide a color image display device provided with an illumination system that is small and compact, has low power consumption, and has high uniformity of illuminance distribution of a display image. A color image display device according to the present invention comprises R, G,
Three pixels corresponding to the three colors B are regarded as one unit of color pixels, and the color pixels are arranged two-dimensionally adjacent to each other.
Single-panel color display liquid crystal display means 4 for spatially dividing color information of characters and images divided into three colors of G and B into three elements for display, and illuminating means for illuminating the liquid crystal display means And the lighting means are LEDs of three colors of R, G, B
Are combined into one light source unit, and an LED light source array 1 in which a plurality of the one set of light source units are arranged two-dimensionally adjacent to each other, and one lens unit corresponds to the one set of light source units And a microlens array 3 composed of unit lenses corresponding to the respective color pixels of the liquid crystal display means 4 divided into three colors.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示手段(LC
D:Liquid Crystal Display)を用いたVS(Virt
ual Screen)型ディスプレイ、ヘッドアップディスプ
レイ(HUD)、ヘッドマウントディスプレイ(HM
D)、液晶プロジェクター等のカラー画像表示装置、あ
るいはLCDTV、ノートパソコン、ビデオプロジェク
タのファインダ、ナビゲーションシステムの表示装置、
リアルプロジェクションTV、フロントプロジェクショ
ンTV等に応用されるカラー画像表示装置に関するもの
であり、特に単板式のカラー表示用LCDを用い、該L
CDの照明系に特徴を有するカラー画像表示装置に関す
る。
The present invention relates to a liquid crystal display (LC).
D: VS (Virt) using Liquid Crystal Display
ual Screen) type display, head up display (HUD), head mounted display (HM)
D), a color image display device such as a liquid crystal projector, or an LCD TV, a notebook computer, a finder of a video projector, a display device of a navigation system,
The present invention relates to a color image display device applied to a real projection TV, a front projection TV, and the like.
The present invention relates to a color image display device having a feature in a CD illumination system.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示手段(LCD)を用いたカラー
画像表示装置とその照明系に関する技術としては以下の
ようなものがある。 「プロジェクター用光源」東忠利、光学、Vol.25,No.
6(June.1996)296-300。液晶プロジェクターに使われる
メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンラン
プのうち、メタルハラドランプを中心に、直流点灯のメ
リット、分光分布、輝度分布、寿命特性、発光効率など
につき述べている。また、ハロゲンランプ、キセノンラ
ンプ、及び照明用の光学系についても言及している。 「バックライトシステム」木村博一、O+E、No.207
(Feb.1997)108-114。LCD用バックライトの各種方式
について概観した後、ノート型パーソナルコンピュータ
ー(ノートPC)用を中心に蛍光ランプを用いた導光体
方式と呼ばれるバックライトシステムの技術動向を述
べ、最後にこれからのバックライトシステムの技術につ
いて述べている。 「三洋電機,部品コストが従来比50%減の背面投射
型テレビ開発」NIKKEIELECTRONICS 1996.10.21(No.67
4)18-19。単板式液晶パネルを用いたカラープロジェク
タの光源の色分離器として1枚の回折光子を使用したも
のが述べられている。 「画像表示装置」特開平8−76078号公報。光源
と、カラー液晶パネルと、凸レンズとを含んで成り、光
源より出射される光を上記カラー液晶パネルに照射して
映像を視覚するようにした画像表示装置において、赤
(R),緑(G),青(B)の各LED(発光ダイオー
ド)を上記カラー液晶パネルの光軸に略一致するように
配設したことが記載されている。または、上記カラー液
晶パネルの代わりに白黒液晶パネルを用い、R,G,B
を時間的に順次点灯し、これに同期して各色に対応する
映像信号を面順次点灯する方式が記載されている。
2. Description of the Related Art The following technologies are related to a color image display device using a liquid crystal display (LCD) and its illumination system. `` Light source for projectors '' Tadatoshi Higashi, Optics, Vol.25, No.
6 (June. 1996) 296-300. Among the metal halide lamps, halogen lamps, and xenon lamps used in liquid crystal projectors, he describes the advantages of DC lighting, spectral distribution, luminance distribution, life characteristics, luminous efficiency, etc., focusing on metal halide lamps. It also refers to halogen lamps, xenon lamps, and illumination optical systems. "Backlight system" Hirokazu Kimura, O + E, No.207
(Feb. 1997) 108-114. After an overview of various types of backlights for LCDs, the technical trends of backlight systems using fluorescent lamps, mainly for notebook personal computers (notebook PCs), are described. Describes the technology of the system. "Sanyo Electric develops rear-projection television with 50% reduction in parts cost compared to conventional products" NIKKEIELECTRONICS Oct. 21, 1996 (No.67
4) 18-19. A color projector using a single diffracted photon is described as a color separator of a light source of a color projector using a single-panel liquid crystal panel. "Image display device", JP-A-8-76078. In an image display device including a light source, a color liquid crystal panel, and a convex lens, and irradiating light emitted from the light source to the color liquid crystal panel so as to view an image, a red (R), green (G) ) And blue (B) LEDs (light emitting diodes) are arranged so as to substantially coincide with the optical axis of the color liquid crystal panel. Alternatively, a monochrome liquid crystal panel is used instead of the color liquid crystal panel, and R, G, B
Are sequentially lit in time, and a video signal corresponding to each color is sequentially and sequentially lit in synchronization with this.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】LCDプロジェクタの
光源は最近100Wを切る物も出始めたが、上記従来技
術のに示されているように、150Wから大きな物で
は1KWを越える物まで有り、光源の発熱量が大きいた
め冷却装置が必要であり、その照明系は熱線の除去、色
の分割や冷却装置等を含めると、非常に大型で複雑な物
になっていた。また、光源の消費電力が大きいうえに冷
却用のエネルギー消費が大きいという問題があった。一
方、ノート型パーソナルコンピューターや携帯TV、ビ
デオカメラ等の液晶表示装置では、従来技術のに示さ
れているバックライトと呼ばれる照明方式が一般的であ
り、光源としては、冷陰極蛍光ランプが用いられ、1〜
10W程度の消費電力が普通である。この場合は拡散板
や導光板を使用するため発光光の30%程度しかLCD
を照明せず、LCDはその6%程度しか透過しないの
で、結局入力電力の1%に満たない光がLCDから出て
くるという非常に効率の低い使われ方である。この結
果、バックライトの消費電力はLCDモジュール全体の
2/3以上を占めてしまう。
Although the light source of the LCD projector has recently started to output less than 100 W, as shown in the above-mentioned prior art, the light source for a large projector may exceed 150 W and exceed 1 KW. Since a large amount of heat is generated, a cooling device is required, and the illumination system has become very large and complicated, including removal of heat rays, division of colors, and a cooling device. In addition, there is a problem that power consumption of the light source is large and energy consumption for cooling is large. On the other hand, in a liquid crystal display device such as a notebook personal computer, a portable TV, and a video camera, an illumination method called a backlight shown in the related art is generally used, and a cold cathode fluorescent lamp is used as a light source. , 1
Power consumption of about 10 W is common. In this case, only about 30% of the emitted light is used for the LCD because a diffusion plate or a light guide plate is used.
Since the LCD does not illuminate the light, and only about 6% of the light passes through the LCD, less than 1% of the input power comes out of the LCD. As a result, the power consumption of the backlight accounts for 2/3 or more of the entire LCD module.

【0004】従来、単板式LCDを用いるカラーディス
プレイでは、R,G,B情報の表示領域を微細なストラ
イプ状の3領域に分割し、対応する位置にR,G,Bの
フィルターを配置することによってカラー表示していた
が、フィルターによる光の吸収損失が大きく、効率低下
の原因となっていた。これに対して従来技術のに示さ
れるように、フィルターを使わずにダイクロイックミラ
ーや回折光子でR,G,Bを分ける方式が発表され、効
率向上と共にコンパクト化と低コスト化がなされた。し
かし消費電力を充分小さくするには至っていない。
Conventionally, in a color display using a single-panel LCD, a display area for R, G, B information is divided into three fine stripes, and R, G, B filters are arranged at corresponding positions. Color display, but the light absorption loss by the filter was large, causing a reduction in efficiency. On the other hand, as shown in the prior art, a method of separating R, G, and B by using a dichroic mirror or a diffracted photon without using a filter was announced, and the efficiency was reduced, and the size and cost were reduced. However, power consumption has not yet been sufficiently reduced.

【0005】そこで登場した方式が発光ダイオード(L
ED)を用いる方式である。従来技術のの発明では、
主としてビデオカメラのファインダやヘッドマウントデ
ィスプレイ(HMD)に使われるLCDの照明にLED
を使おうとするものである。この場合は網膜上に像を作
るため、光量は非常に少なくて済む。この従来技術の
発明では、光源とカラー液晶パネルと凸レンズとで構成
され、光源より出射される光を上記カラー液晶パネルに
照射して映像を視覚するようにした画像表示装置におい
て、R,G,Bの各LEDを上記カラー液晶パネルの光
軸に略一致することを特徴としている。または、上記カ
ラー液晶パネルの代わりに白黒液晶パネルを用い、R,
G,Bを時間的に順次点灯し、これに同期して各色に対
応する映像信号を面順次点灯する方式を提案している。
しかしながら、このLEDを用いる方式ではなるほど消
費電力は極端に小さくなり従来技術の109頁の表1
にもあるように0.1Wを切る消費電力で足りそうでは
あるが、LEDを光軸上に配置するといっているので、
各色に一つづつのLEDを使うことを考えているものと
見られる。そしてこの場合、画面が均一に照明されない
恐れがある。
[0005] The method which appeared there is a light emitting diode (L
ED). In the prior art invention,
LED is used mainly for LCD lighting used in video camera viewfinders and head mounted displays (HMD).
Try to use. In this case, since the image is formed on the retina, the amount of light is very small. According to the prior art invention, in an image display device including a light source, a color liquid crystal panel, and a convex lens, and irradiating light emitted from the light source to the color liquid crystal panel so as to view an image, Each LED of B is substantially coincident with the optical axis of the color liquid crystal panel. Alternatively, a monochrome liquid crystal panel is used in place of the color liquid crystal panel,
There has been proposed a method in which G and B are sequentially turned on in time, and video signals corresponding to respective colors are sequentially turned on in synchronization with this.
However, in the system using this LED, the power consumption becomes extremely small, and Table 1 on p.
Although power consumption of less than 0.1 W is likely to be sufficient as described above, it is said that LEDs are arranged on the optical axis,
It seems that they are considering using one LED for each color. In this case, the screen may not be uniformly illuminated.

【0006】本発明は上記従来技術の欠点を解消するた
めになされたものであって、小型・コンパクトで消費電
力が小さく、表示画像の照度分布の均一性の高い、単板
式カラーLCD用のLED光源を用いる照明系を備えた
カラー画像表示装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and is an LED for a single-panel type color LCD, which is small and compact, has low power consumption, and has high uniformity of illuminance distribution of a display image. An object of the present invention is to provide a color image display device including an illumination system using a light source.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るカラー画像
表示装置は、赤(R),緑(G),青(B)の3色に対
応する3つの画素を一単位のカラー画素として該カラー
画素が隣接して2次元的に配列され、R,G,Bの3色
に分割された文字や画像のカラー情報を、空間的に順次
3要素に分割して表示する単板式のカラー表示用液晶表
示手段(LCD)と、この液晶表示手段を照明する照明
手段とを有する構成となっている。そして本発明のカラ
ー画像表示装置では、上記照明手段が、R,G,Bの3
色の発光ダイオード(LED)を一組にして一つの光源
単位とし該一組の光源単位を複数個隣接して2次元的に
配列してなる発光ダイオード光源アレイ(LEDA)
と、該一組の光源単位に一個づつのレンズ単位が対応す
るコンデンサーレンズアレイ(CLA)と、上記3色に
分割された液晶表示手段のカラー画素(R,G,Bの3
画素)づつに対応する単位レンズで構成されるマイクロ
レンズアレイ(MLA)とで構成されることを特徴とし
ている(請求項1)。
A color image display device according to the present invention uses three pixels corresponding to three colors of red (R), green (G), and blue (B) as one unit of color pixels. Single-panel color display in which color pixels are arranged two-dimensionally adjacent to each other and color information of characters and images divided into three colors of R, G, and B are spatially divided and sequentially divided into three elements. Liquid crystal display means (LCD), and illumination means for illuminating the liquid crystal display means. Further, in the color image display device of the present invention, the illuminating means may be one of R, G and B.
A light emitting diode light source array (LEDA) in which a plurality of color light emitting diodes (LEDs) are combined into one light source unit, and a plurality of the set of light source units are two-dimensionally arranged adjacent to each other.
A condenser lens array (CLA) in which one lens unit corresponds to one set of light source units; and three color pixels (R, G, B) of the liquid crystal display means divided into the three colors.
And a microlens array (MLA) composed of a unit lens corresponding to each pixel (claim 1).

【0008】また本発明では上記カラー画像表示装置に
おいて、上記照明手段のコンデンサーレンズアレイ(C
LA)を構成するレンズ素子数をN、マイクロレンズア
レイ(MLA)を構成するレンズ素子数をnとする時、
1000N<nであることを特徴としている(請求項
2)。
According to the present invention, in the color image display device, a condenser lens array (C
When the number of lens elements constituting LA) is N and the number of lens elements constituting the microlens array (MLA) is n,
It is characterized in that 1000N <n (claim 2).

【0009】さらに本発明では上記カラー画像表示装置
において、上記照明手段の3色の発光ダイオード(LE
D)の並びのピッチをPs、このピッチがコンデンサーレ
ンズアレイ(CLA)に対して張る角度をα、該コンデ
ンサーレンズアレイの構成要素である単位レンズの焦点
距離をfc、マイクロレンズアレイ(MLA)の構成要素
である単位レンズの焦点距離をfm、液晶表示手段のR,
G,B対応部の画素のピッチをPlとする時、次式がほぼ
成り立つことを特徴としている(請求項3)。 Ps/fc=Pl/fm=tanα
Further, according to the present invention, in the above color image display device, light emitting diodes (LE) of three colors of the illuminating means are provided.
P) is the pitch of the array of D), α is the pitch of the pitch with respect to the condenser lens array (CLA), fc is the focal length of the unit lens that is a component of the condenser lens array, and fc is the microlens array (MLA). The focal length of the unit lens, which is a component, is fm, and R,
When the pitch of the pixels of the G and B corresponding portions is Pl, the following equation is substantially satisfied (claim 3). Ps / fc = Pl / fm = tanα

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図1は本発明によるカラー
画像表示装置の照明光学系の概念を示す図であり、図中
の符号1はLED光源アレイ(LEDA)、2はコンデ
ンサーレンズアレイ(CLA)、3はマイクロレンズア
レイ(MLA)、4は液晶表示パネル等の液晶表示手段
(LCD)である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the concept of an illumination optical system of a color image display device according to the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes an LED light source array (LEDA), 2 denotes a condenser lens array (CLA), and 3 denotes a micro lens array ( MLA) and 4 are liquid crystal display means (LCD) such as a liquid crystal display panel.

【0011】LED光源アレイ1は赤(R),緑
(G),青(B)の3色のLEDを一組にして一つの光
源単位1aとし該一組の光源単位1aを複数個隣接して
2次元的に配列したものであり、上記3色のLED一組
が一つの光源単位1aとしてコンデンサーレンズアレイ
2の一単位のコンデンサーレンズ2aと対応して一体化
されている。LED光源アレイ1はコンデンサーレンズ
アレイ2からその単位レンズ2aの略焦点距離:fcに相
当する距離だけ離れて配置されているため、コンデンサ
ーレンズアレイ2の単位レンズ2aから射出される光束
はほぼ平行光束となる。そして図1では、R,G,Bの
3色のうち中央に位置するG色のLEDから出射された
光束はコンデンサーレンズアレイ2の単位レンズ2aの
光軸にほぼ平行な平行光束であり、両側のR,B色のL
EDから出射された光束は単位レンズ2aの光軸に対し
てほぼ角度±α傾いた略平行な平行光束となる。ここに
R,G,BのLEDの並びのピッチがPsであれば、 Ps=fc×tanα となる。
The LED light source array 1 is a set of three color LEDs of red (R), green (G), and blue (B) to form one light source unit 1a. One set of the three color LEDs is integrated as one light source unit 1a corresponding to one unit of the condenser lens 2a of the condenser lens array 2. Since the LED light source array 1 is disposed apart from the condenser lens array 2 by a distance substantially corresponding to the focal length: fc of the unit lens 2a, the light beam emitted from the unit lens 2a of the condenser lens array 2 is almost a parallel light beam. Becomes In FIG. 1, the luminous flux emitted from the G-color LED located at the center among the three colors R, G, and B is a parallel luminous flux substantially parallel to the optical axis of the unit lens 2a of the condenser lens array 2. R, B color L
The light beam emitted from the ED becomes a substantially parallel light beam inclined at an angle of ± α with respect to the optical axis of the unit lens 2a. If the pitch of the R, G, B LEDs is Ps, then Ps = fc × tanα.

【0012】図1から明らかなように、LED光源アレ
イ1のR,G,BのLEDを一組とした光源単位1aと
コンデンサーレンズアレイ2の一単位のコンデンサーレ
ンズ2aが一体化されてアレイ状に並んでいるから、コ
ンデンサーレンズアレイ2を透過した光束は中央のG色
がコンデンサーレンズアレイ2の光軸群にほぼ平行な幅
の広い光束となる(図1は断面的な表示になっている
が、実際は紙面に垂直な方向にもコンデンサーレンズア
レイ2が並んでいるため、この光束は面状の平行光束と
なる)。従って、R,B色の光束は図1から予測できる
ように光軸群に対して図1の上下方向にほぼ角度±α傾
いた面状の平行光束になる。
As is apparent from FIG. 1, a light source unit 1a of a set of R, G, and B LEDs of an LED light source array 1 and a condenser lens 2a of one unit of a condenser lens array 2 are integrated into an array. , The light beam transmitted through the condenser lens array 2 is a wide light beam whose central G color is substantially parallel to the optical axis group of the condenser lens array 2 (FIG. 1 shows a sectional view. However, since the condenser lens arrays 2 are actually arranged in a direction perpendicular to the plane of the paper, this light flux becomes a planar parallel light flux.) Therefore, the light beams of the R and B colors become planar parallel light beams inclined at an angle of approximately ± α in the vertical direction of FIG. 1 with respect to the optical axis group as can be predicted from FIG.

【0013】図1においてLED光源アレイ1のR,
G,Bの各色に対応する部分を+,・,×の各記号で表
した場合に、液晶表示手段4は図1のように+,・,×
がそれぞれR,G,Bの各色に対応する情報を表示する
画素部分に分割されており、実際には紙面の上下方向に
ストライプ状に連なっている(図1は断面的な表示にな
っているが、実際にはこのストライプ状に連なった画素
配列が紙面に垂直な方向に多数並んだ2次元配列となっ
ている)。これに対してマイクロレンズアレイ3は液晶
表示手段4のR,G,Bの3画素一組のカラー画素4a
に一単位のマイクロレンズ3aが対応するようなアレイ
となっており、液晶表示手段4からほぼレンズの焦点距
離:fmだけ離れて設置されている。従ってG色の光束は
・の記号で示す画素近傍に焦点を結ぶ。そこで液晶表示
手段4のR,G,B対応部の画素のピッチ:Plを、 Pl=fm×tanα としておけば、R,B色の光束はそれぞれ+、×の記号
で示す画素近傍に焦点を結ぶことになる。
In FIG. 1, R,
When a portion corresponding to each color of G and B is represented by each symbol of +, ·, ×, the liquid crystal display means 4 displays +, ·, × as shown in FIG.
Are divided into pixel portions for displaying information corresponding to the respective colors of R, G, and B, and are actually connected in stripes in the vertical direction on the paper surface (FIG. 1 shows a sectional view. However, actually, a two-dimensional array in which a large number of pixel arrays connected in a stripe shape are arranged in a direction perpendicular to the paper surface). On the other hand, the micro lens array 3 is a set of three color pixels 4a of R, G, B of the liquid crystal display means 4.
Is arranged in such a manner that one unit of the micro lens 3a corresponds to the unit, and the lens is disposed almost apart from the liquid crystal display means 4 by the focal length of the lens: fm. Therefore, the light flux of G color focuses on the vicinity of the pixel indicated by the symbol. Therefore, if the pitch Pl of the pixels of the R, G, and B corresponding portions of the liquid crystal display means 4 is set as Pl = fm × tanα, the luminous fluxes of the R and B colors focus on the vicinity of the pixel indicated by the + and × symbols, respectively. Will be tied.

【0014】このようにしてLED光源アレイ1とコン
デンサーレンズアレイ2が必要な平行性と位置精度で一
体化され、マイクロレンズアレイ3と液晶表示手段4が
必要な平行性と位置精度で一体化されているので、それ
ら二つのユニット間の組み合わせ精度はそれほど厳しく
なくても、液晶表示手段4のR,G,B情報表示部
(R,G,B各色の画素)に対しLED光源アレイ1か
らのR,G,B光を混信なく供給することができる。液
晶表示手段4を出たR,G,B色の光束はそれぞれがほ
ぼsinαの開口数を有しており、液晶表示手段4の前面
でほぼ均一な方向に(図1の例では、R色の光束は幾分
下向きに、B色の光束は幾分上向きに、そしてG色の光
束はほとんど上下対称に)射出される。
In this way, the LED light source array 1 and the condenser lens array 2 are integrated with the required parallelism and positional accuracy, and the microlens array 3 and the liquid crystal display means 4 are integrated with the required parallelism and positional accuracy. Therefore, even though the combination accuracy between these two units is not so strict, the LED light source array 1 can display the R, G, and B information display portions (pixels of R, G, and B colors) of the liquid crystal display means 4. R, G, B light can be supplied without interference. The luminous fluxes of R, G, and B colors that have exited the liquid crystal display means 4 each have a numerical aperture of approximately sin α, and are in a substantially uniform direction on the front surface of the liquid crystal display means 4 (in the example of FIG. Is emitted somewhat downwards, the B-colored light is emitted somewhat upwards, and the G-colored light is emitted almost vertically symmetrically).

【0015】図1ではR,G,Bに対応する光線をそれ
ぞれ破線、実線、一点鎖線で示したが、煩雑さを防ぐた
め、図面の中央の部分の光線だけを正確に表記した。ま
た、同図の上部ではR色の光束中、コンデンサーレンズ
アレイ2の一単位のコンデンサーレンズ(CL)2aの
光軸上にあるマイクロレンズアレイ3の一つのマイクロ
レンズ(ML)3aを通る光束が、LEDを出た後にC
Lで平行化され、CLとMLの光軸に対し−αの角度を
なしてMLに入射し、液晶表示手段4上のR色に対応す
る画素(+記号)位置に集束した後、発散して行く様子
を示している。同様にして同図の中央部ではG色の、下
部ではB色の光束についてCLを通過した後の平行化、
MLを出た後の集束の様子を示した。尚、実際にはどの
アレイについても同様な形で光束が通っていることは言
うまでもない。また、図1では簡略化のため液晶表示手
段4を一層で示してあるが、実際には基板、電極、偏光
層等を有する多層構成であり、さらにカラー画像表示装
置としては、LED光源アレイ1の駆動回路、液晶表示
手段4の駆動回路、画像信号処理回路、及びこれらを制
御する制御回路、電源回路等を備えた構成であるが、簡
略化のため図示を省略してある。また、必要に応じて液
晶表示手段4からの射出光を投影するレンズやスクリー
ン等の表示媒体が設けられるが、これらの図示も省略し
た。
In FIG. 1, the light rays corresponding to R, G, and B are indicated by broken lines, solid lines, and dashed lines, respectively. However, in order to prevent complication, only the light rays in the central part of the drawing are shown accurately. In the upper part of the figure, among the light beams of the R color, the light beam passing through one micro lens (ML) 3a of the micro lens array 3 on the optical axis of one unit of the condenser lens (CL) 2a of the condenser lens array 2 is shown. C after leaving the LED
The light is collimated by L, enters the ML at an angle of -α with respect to the optical axis of the CL and the ML, converges to a pixel (+ sign) position corresponding to the R color on the liquid crystal display means 4, and then diverges. Shows how to go. Similarly, in the center of the figure, the light flux of G color in the center and the light flux of B color in the lower part are collimated after passing through CL,
The state of focusing after exiting the ML is shown. Needless to say, the light beams actually pass in the same manner in all the arrays. In FIG. 1, the liquid crystal display means 4 is shown as a single layer for simplicity. However, the liquid crystal display means 4 is actually a multilayer structure having a substrate, electrodes, a polarizing layer and the like. , A drive circuit for the liquid crystal display means 4, an image signal processing circuit, a control circuit for controlling these, a power supply circuit, etc., but are not shown for simplicity. Further, a display medium such as a lens and a screen for projecting the light emitted from the liquid crystal display means 4 is provided as necessary, but these are not shown.

【0016】次に本発明のカラー画像表示装置に対する
比較例を図2〜4に示す。図2は本出願人による先願で
ある特願平9−228245号の明細書に記載された
「プロジェクタ型カラー画像表示装置」の概略構成を示
した図である。このプロジェクタ型カラー画像表示装置
では、R,G,B各色の光源(LEDアレイ)11,1
2,13をそれぞれ3つの平面上に配列し、ダイクロイ
ックプリズム10で合成して液晶パネル15に入射する
と共に、R,G,Bを時分割して点灯し色分離をしよう
としたものである。また、液晶パネル15を透過した各
色の光は投影レンズ16によってスクリーン等の表示媒
体に投影される。このカラー画像表示装置では、単板式
の液晶パネルを用い、R,G,B各色の光源(LEDア
レイ)を用いているので、画素密度の高い良質のカラー
画像を表示でき、面倒な色分解が不要であり、且つ消費
電力も少なくてすむが、R,G,Bの光源をそれぞれ3
つの平面上に配列し、ダイクロイックプリズムで合成し
ているので、これらを配置するスペースが必要であり、
コンパクト化の点で難がある。
Next, a comparative example with respect to the color image display device of the present invention is shown in FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a “projector-type color image display device” described in the specification of Japanese Patent Application No. 9-228245 filed by the present applicant. In this projector type color image display device, light sources (LED arrays) 11, 1 of R, G, B colors are used.
2 and 13 are arranged on three planes, respectively, combined by a dichroic prism 10 and incident on a liquid crystal panel 15, and R, G, and B are time-divisionally lit to separate colors. The light of each color transmitted through the liquid crystal panel 15 is projected by a projection lens 16 on a display medium such as a screen. Since this color image display device uses a single-panel type liquid crystal panel and uses light sources (LED arrays) of R, G, and B colors, a high-quality color image having a high pixel density can be displayed, and troublesome color separation can be performed. Although it is unnecessary and consumes less power, three R, G, and B light sources
Since they are arranged on two planes and synthesized by a dichroic prism, there is a need for a space to arrange them,
There is a problem in terms of compactness.

【0017】図3は一般の3板式LCDプロジェクタの
主に照明光学系を示すものであり、投影ランプ20から
の光は3枚のダイクロイックミラー21でB,G,Rの
各色の光に分解された後、それぞれに対応する液晶パネ
ル22を透過し、ダイクロイックプリズム23で合成さ
れて投影レンズ24によりスクリーン等の表示媒体に投
影される。このような構成の3板式LCDプロジェクタ
の照明光学系では、光源(投影ランプ)としては高出力
のメタルハライドランプが使われ、ダイクロイックミラ
ー、ダイクロイックプリズムの使用が必須であるため、
複雑、高価で大型化が避けられなかった。また、光源の
冷却や消費電力が大きいという問題がある。
FIG. 3 mainly shows an illumination optical system of a general three-panel LCD projector. Light from a projection lamp 20 is decomposed into light of each color of B, G, and R by three dichroic mirrors 21. Thereafter, the light passes through the corresponding liquid crystal panel 22, is synthesized by the dichroic prism 23, and is projected by the projection lens 24 onto a display medium such as a screen. In the illumination optical system of the three-panel LCD projector having such a configuration, a high-output metal halide lamp is used as a light source (projection lamp), and a dichroic mirror and a dichroic prism must be used.
It was complicated, expensive, and large. In addition, there is a problem that cooling of the light source and power consumption are large.

【0018】図4はカラーフィルターを使わない単板式
LCDプロジェクタの主として照明光学系を示したもの
で、光源30からの光は3枚のダイクロイックミラー3
1でR,G,Bの各色の光に色分解された後、単板式の
液晶パネル(LCD)32を透過し、フレネルレンズ3
3を介して投影レンズ34でスクリーン35上に投影さ
れる。このような構成の単板式LCDプロジェクタは図
3の3板式LCDプロジェクタに比べ簡素で小型にでき
るが、光源の出力は図3と同様である。また、この照明
方式は3枚のダイクロイックミラーでR,G,B各色を
角度として分離し、吸収の多いカラーフィルターを不要
にし、光量アップを図った例であり、実用化されてい
る。しかしダイクロイックミラーで色分解を行うので、
色分解のためのスペースが必要であり、また、光源の冷
却や消費電力が大きいという問題がある。
FIG. 4 mainly shows an illumination optical system of a single-panel LCD projector that does not use a color filter. Light from a light source 30 receives three dichroic mirrors 3.
After being separated into light of each color of R, G, and B in 1, the light is transmitted through a single-panel type liquid crystal panel (LCD) 32 and
The light is projected on a screen 35 by a projection lens 34 via the projection lens 3. The single-panel LCD projector having such a configuration can be simpler and smaller than the three-panel LCD projector of FIG. 3, but the output of the light source is the same as that of FIG. In addition, this illumination system is an example in which R, G, and B colors are separated as angles by three dichroic mirrors, thereby eliminating the need for a color filter having a large amount of absorption and increasing the amount of light, and has been put to practical use. However, since color separation is performed with a dichroic mirror,
There is a problem that a space for color separation is required, and that the cooling of the light source and the power consumption are large.

【0019】上記比較例に対して、図1に示した本発明
のカラー画像表示装置では、照明光学系の光源として、
R,G,Bの3色のLEDを一組の光源単位としてこの
光源単位を複数隣接して2次元配列したLED光源アレ
イを用いたことにより、色分解用のカラーフィルターや
ダイクロイックミラーを不要とし、また、図2のような
合成用のダイクロイックプリズムも不要であるので、簡
素、小型で高効率な照明光学系を実現でき、低消費電力
でコンパクトなカラー画像表示装置を提供できる。
In contrast to the comparative example, the color image display device of the present invention shown in FIG.
By using an LED light source array in which LEDs of three colors of R, G, and B are set as a light source unit and a plurality of these light source units are arranged adjacent to each other, a color filter for color separation and a dichroic mirror are not required. Further, since a dichroic prism for combining as shown in FIG. 2 is not required, a simple, compact and highly efficient illumination optical system can be realized, and a compact color image display device with low power consumption can be provided.

【0020】[0020]

【実施例】次に本発明の具体的な実施例について説明す
る。
Next, specific embodiments of the present invention will be described.

【0021】(実施例1)図1において、LED光源ア
レイ1の一単位の光源1aは、例えば素子サイズ2mm×
1.25mmの表面実装タイプのR,G,B3色のLED
を1.25mmサイドで密着させて一列に並べて構成すれ
ば、並びのピッチは2.5mmになる。そしてこれをコン
デンサーレンズアレイ2の一単位のレンズ2aと対応さ
せて一体化する。LED光源アレイ1はコンデンサーレ
ンズアレイ2から例えばそのレンズの略焦点距離:fc=
23.8mmだけ離れて配置されているので、コンデンサ
ーレンズアレイ2の単位レンズから射出される光束はほ
ぼ平行光束となる。この時、G色の光束はコンデンサー
レンズアレイ2の単位レンズの光軸にほぼ平行になり、
R,B色の光束はその単位レンズの光軸に対してほぼα
=±6度傾いたほぼ平行な光束となる。図1の照明光学
系では、R,G,B3色のLEDを一組とした光源一単
位とコンデンサーレンズアレイ2の一単位のレンズが一
体化されたものがアレイ状に並んでいるから、コンデン
サーレンズアレイ2を通過した光束はG色がコンデンサ
ーレンズアレイ2の光軸群にほぼ平行な幅の広い面状の
平行光束となる。同様にしてR,B色の光束は光軸群に
対して図1の上下方向にほぼ角度α=±6度傾いた幅の
広い面状の平行光束になる。コンデンサーレンズアレイ
2の単位レンズの大きさは、LEDの光束発散角、光量
及びムラに対する要求に従って異なるが、例えば垂直方
向から10度程度までを使うとして、2×23.8×si
n10から8mm角程度の大きさが考えられる。
(Embodiment 1) In FIG. 1, one light source 1a of an LED light source array 1 has, for example, an element size of 2 mm ×
R, G, B three-color LED of 1.25mm surface mount type
Are arranged in a line in close contact with the 1.25 mm side, the arrangement pitch becomes 2.5 mm. This is integrated with one unit of the lens 2a of the condenser lens array 2. The LED light source array 1 is separated from the condenser lens array 2 by, for example, the approximate focal length of the lens: fc =
Since they are arranged at a distance of 23.8 mm, the light beams emitted from the unit lenses of the condenser lens array 2 are substantially parallel light beams. At this time, the light beam of G color is substantially parallel to the optical axis of the unit lens of the condenser lens array 2,
The luminous flux of R and B colors is almost α with respect to the optical axis of the unit lens.
= Almost parallel light beams inclined at ± 6 degrees. In the illumination optical system of FIG. 1, a unit in which one unit of a light source, which is a set of LEDs of three colors of R, G, and B, and one unit of a lens of the condenser lens array 2 are arranged in an array, is a condenser. The light beam that has passed through the lens array 2 becomes a wide planar parallel light beam in which the G color is substantially parallel to the optical axis group of the condenser lens array 2. Similarly, the luminous fluxes of the R and B colors become wide parallel planar luminous fluxes inclined at an angle α = ± 6 degrees in the vertical direction of FIG. 1 with respect to the optical axis group. The size of the unit lens of the condenser lens array 2 varies according to the requirements for the luminous flux divergence angle, light amount, and unevenness of the LED. For example, assuming that the vertical direction is about 10 degrees, 2 × 23.8 × si
n10 to 8 mm square size is conceivable.

【0022】液晶表示手段(LCD)4の画素ピッチは
型と画素数で大きく変わるが、例えば液晶表示手段とし
てRGB縦ストライプ型と同様な15.1型(対角1
5.1インチ)のSXGA(カラー画素数:1280×
1024)LCDを考えると、R,G,B対応部の画素
のピッチはPl=0.078mmとなるから、マイクロレン
ズアレイ3の単位レンズ3aの焦点距離はfm=0.74
mmで、大きさが0.234mm角になる。従ってこの場
合、コンデンサーレンズアレイ2のレンズ数またはLE
D光源アレイ1のR,G,Bの組の数はN=35×28
=980程度とかなり多くなる。また、マイクロレンズ
アレイ3のレンズ数はn=1280×1024=131
0720であり、従ってn/N=1337.5となる。
The pixel pitch of the liquid crystal display means (LCD) 4 varies greatly depending on the type and the number of pixels. For example, as the liquid crystal display means, the 15.1 type (1 diagonal) similar to the RGB vertical stripe type is used.
5.1 inch SXGA (color pixels: 1280 x
1024) Considering the LCD, the pixel pitch of the R, G, and B corresponding portions is Pl = 0.078 mm, so that the focal length of the unit lens 3a of the micro lens array 3 is fm = 0.74.
mm, the size is 0.234 mm square. Therefore, in this case, the number of lenses of the condenser lens array 2 or LE
The number of sets of R, G and B of the D light source array 1 is N = 35 × 28
= 980 or so. The number of lenses of the microlens array 3 is n = 1280 × 1024 = 131.
0720, so that n / N = 1337.5.

【0023】(実施例2)図1において、LED光源ア
レイ1の一単位の光源1aは、例えば素子サイズ2mm×
1.25mmの表面実装タイプのR,G,B3色のLED
を1.25mmサイドで密着させて一列に並べて構成すれ
ば、並びのピッチは2.5mmになる。そしてこれをコン
デンサーレンズアレイ2の一単位のレンズ2aと対応さ
せて一体化する。LED光源アレイ1はコンデンサーレ
ンズアレイ2から例えばそのレンズの略焦点距離:fc=
23.8mmだけ離れて配置されているので、コンデンサ
ーレンズアレイ2の単位レンズから射出される光束はほ
ぼ平行光束となる。この時、G色の光束はコンデンサー
レンズアレイ2の単位レンズの光軸にほぼ平行になり、
R,B色の光束はその単位レンズの光軸に対してほぼα
=±6度傾いたほぼ平行な光束となる。図1の照明光学
系では、R,G,B3色のLEDを一組とした光源一単
位とコンデンサーレンズアレイ2の一単位のレンズが一
体化されたものがアレイ状に並んでいるから、コンデン
サーレンズアレイ2を通過した光束はG色がコンデンサ
ーレンズアレイ2の光軸群にほぼ平行な幅の広い面状の
平行光束となる。同様にしてR,B色の光束は光軸群に
対して図1の上下方向にほぼ角度α=±6度傾いた幅の
広い面状の平行光束になる。コンデンサーレンズアレイ
2の単位レンズの大きさは、LEDの光束発散角、光量
及びムラに対する要求に従って異なるが、例えば垂直方
向から10度程度までを使うとして、2×23.8×si
n10から8mm角程度の大きさが考えられる。
(Embodiment 2) In FIG. 1, one light source 1a of the LED light source array 1 has, for example, an element size of 2 mm ×
R, G, B three-color LED of 1.25mm surface mount type
Are arranged in a line in close contact with the 1.25 mm side, the arrangement pitch becomes 2.5 mm. This is integrated with one unit of the lens 2a of the condenser lens array 2. The LED light source array 1 is separated from the condenser lens array 2 by, for example, the approximate focal length of the lens: fc =
Since they are arranged at a distance of 23.8 mm, the light beams emitted from the unit lenses of the condenser lens array 2 are substantially parallel light beams. At this time, the light beam of G color is substantially parallel to the optical axis of the unit lens of the condenser lens array 2,
The luminous flux of R and B colors is almost α with respect to the optical axis of the unit lens.
= Almost parallel light beams inclined at ± 6 degrees. In the illumination optical system of FIG. 1, a unit in which one unit of a light source, which is a set of LEDs of three colors of R, G, and B, and one unit of a lens of the condenser lens array 2 are arranged in an array, is a condenser. The light beam that has passed through the lens array 2 becomes a wide planar parallel light beam in which the G color is substantially parallel to the optical axis group of the condenser lens array 2. Similarly, the luminous fluxes of the R and B colors become wide parallel planar luminous fluxes inclined at an angle α = ± 6 degrees in the vertical direction of FIG. 1 with respect to the optical axis group. The size of the unit lens of the condenser lens array 2 varies according to the requirements for the luminous flux divergence angle, light amount, and unevenness of the LED. For example, assuming that the vertical direction is about 10 degrees, 2 × 23.8 × si
n10 to 8 mm square size is conceivable.

【0024】液晶表示手段(LCD)4の画素ピッチは
型と画素数で大きく変わるが、例えば液晶表示手段とし
てRGB縦ストライプ型と同様な4型(対角4インチ)
のSVGA(カラー画素数:800×600)LCDを
考えると、R,G,B対応部の画素のピッチはPl=0.
033mm程度となるから、マイクロレンズアレイ3の単
位レンズ3aの焦点距離はfm=0.30mmで、大きさが
0.1mm角程度になる。従ってこの場合、コンデンサー
レンズアレイ2のレンズ数またはLED光源アレイ1の
R,G,Bの組の数はN=10×8=80程度となる。
また、マイクロレンズアレイ3のレンズ数はn=800
×600=480000であり、従ってn/N=600
0となる。
The pixel pitch of the liquid crystal display means (LCD) 4 varies greatly depending on the type and the number of pixels. For example, type 4 (diagonal 4 inches) similar to the RGB vertical stripe type as the liquid crystal display means
Considering the SVGA (number of color pixels: 800 × 600) LCD, the pixel pitch of the R, G, B corresponding portion is Pl = 0.
Since it is about 033 mm, the focal length of the unit lens 3a of the micro lens array 3 is fm = 0.30 mm, and the size is about 0.1 mm square. Therefore, in this case, the number of lenses of the condenser lens array 2 or the number of sets of R, G, and B of the LED light source array 1 is about N = 10 × 8 = 80.
The number of lenses of the microlens array 3 is n = 800.
× 600 = 480000, so n / N = 600
It becomes 0.

【0025】(実施例3)直径5mm程度の比較的大きな
R,G,B3色のLEDを7.5mmピッチで並べる場
合、LED光源アレイ1はコンデンサーレンズアレイ2
から例えばその単位レンズ2aの焦点距離:fc=80mm
だけ離れて配置すれば、コンデンサーレンズアレイ2の
単位レンズ2aから射出される光束はほぼ平行光束とな
る。この時、G色の光束はコンデンサーレンズアレイ2
の単位レンズの光軸にほぼ平行になり、R,B色の光束
はその単位レンズの光軸に対してほぼα=±5度傾いた
ほぼ平行な光束となる。コンデンサーレンズアレイ2の
単位レンズの大きさは、LEDの光束発散角、光量及び
ムラに対する要求に従って異なるが、例えば垂直方向か
ら10度程度までを使うとして、2×80×sin10か
ら28mm角程度の大きさが考えられる。
(Embodiment 3) When relatively large R, G, and B three-color LEDs having a diameter of about 5 mm are arranged at a pitch of 7.5 mm, the LED light source array 1 is a condenser lens array 2
For example, the focal length of the unit lens 2a: fc = 80 mm
If they are arranged at a distance from each other, the light beam emitted from the unit lens 2a of the condenser lens array 2 becomes a substantially parallel light beam. At this time, the luminous flux of G color is condensed to the condenser lens array 2
Are substantially parallel to the optical axis of the unit lens, and the light beams of the R and B colors become substantially parallel light beams inclined at approximately α = ± 5 degrees with respect to the optical axis of the unit lens. The size of the unit lens of the condenser lens array 2 varies according to the requirements of the luminous flux divergence angle, light amount and unevenness of the LED. Can be considered.

【0026】液晶表示手段(LCD)4が実施例2と同
じ4型(対角4インチ)のSVGA(カラー画素数:8
00×600)LCDであれば、マイクロレンズアレイ
3の単位レンズ3aの焦点距離はfm=0.30mmで、大
きさが0.1mm角程度(マイクロレンズアレイのレンズ
数はn=800×600=480000)である。この
場合はコンデンサーレンズアレイ2のレンズ数またはL
ED光源アレイ1のR,G,Bの組の数はN=3×2と
なり、かなり少ないといえる。従ってn/N=8000
0となる。
The liquid crystal display means (LCD) 4 is the same type 4 (diagonal 4 inch) SVGA as in the second embodiment (the number of color pixels: 8).
00 × 600) LCD, the focal length of the unit lens 3a of the micro lens array 3 is fm = 0.30 mm and the size is about 0.1 mm square (the number of lenses of the micro lens array is n = 800 × 600 = 480000). In this case, the number of lenses of the condenser lens array 2 or L
The number of sets of R, G, and B of the ED light source array 1 is N = 3 × 2, which is quite small. Therefore, n / N = 8000
It becomes 0.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1のカラー
画像表示装置では、照明手段が、R,G,Bの3色の発
光ダイオードを一組にして一つの光源単位とし該一組の
光源単位を複数個隣接して2次元的に配列してなる発光
ダイオード光源アレイと、該一組の光源単位に一個づつ
のレンズ単位が対応するコンデンサーレンズアレイと、
3色に分割された液晶表示手段のカラー画素(R,G,
Bの3画素)づつに対応する単位レンズで構成されるマ
イクロレンズアレイとで構成されるので、従来のLCD
プロジェクタ等の画像表示装置に用いられていた色分解
用のカラーフィルターやダイクロイックミラーを不要と
し、また、色分解された光を合成するようなダイクロイ
ックプリズムも不要であるので、簡素、小型で高効率な
照明光学系を実現でき、低消費電力でコンパクトなカラ
ー画像表示装置を提供できる。
As described above, in the color image display device of the first aspect, the illuminating means is a set of light emitting diodes of three colors of R, G, and B as one light source unit, and the one set of light emitting diodes is used. A light emitting diode light source array in which a plurality of light source units are arranged two-dimensionally adjacent to each other, a condenser lens array in which one lens unit corresponds to the set of light source units,
The color pixels (R, G,
B (3 pixels of B) and a microlens array composed of unit lenses corresponding to each pixel.
Eliminates the need for color separation color filters and dichroic mirrors used in image display devices such as projectors, and eliminates the need for dichroic prisms that combine color-separated light, making it simple, compact and highly efficient. And a compact color image display device with low power consumption can be provided.

【0028】請求項2のカラー画像表示装置では、請求
項1の構成に加えて、照明手段のコンデンサーレンズア
レイを構成するレンズ素子数をN、マイクロレンズアレ
イを構成するレンズ素子数をnとする時、1000N<
nであるので、効率良く照明することができ、簡素、小
型で高効率な照明光学系を備えた、低消費電力でコンパ
クトなカラー画像表示装置を提供できる。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the number of lens elements constituting the condenser lens array of the illuminating means is N, and the number of lens elements constituting the micro lens array is n. Time, 1000N <
n, it is possible to provide a low-power-consumption, compact color image display device that can efficiently illuminate, has a simple, compact, and highly efficient illumination optical system.

【0029】請求項3のカラー画像形成装置では、請求
項1の構成に加えて、照明手段の3色の発光ダイオード
の並びのピッチをPs、このピッチがコンデンサーレンズ
アレイに対して張る角度をα、該コンデンサーレンズア
レイの構成要素である単位レンズの焦点距離をfc、マイ
クロレンズアレイの構成要素である単位レンズの焦点距
離をfm、液晶表示手段のR,G,B対応部の画素のピッ
チをPlとする時、Ps/fc=Pl/fm=tanαの関係が成り
立つように構成しているので、発光ダイオード光源アレ
イとコンデンサーレンズアレイが必要な平行性と位置精
度で一体化され、マイクロレンズアレイと液晶表示手段
が必要な平行性と位置精度で一体化されるので、これら
二つのユニット間の組み合わせ精度がそれほど厳しくな
くても、液晶表示部のR,G,B情報表示部(R,G,
Bに対応する画素)に対して発光ダイオード光源のR,
G,B光を混信なく供給することができる。従って、表
示画像の照度分布の均一性が高く、R,G,B光の混信
がない、簡素、小型で高効率な照明光学系を備えた、低
消費電力でコンパクトなカラー画像表示装置を提供でき
る。
In the color image forming apparatus of the third aspect, in addition to the configuration of the first aspect, the pitch of the arrangement of the light emitting diodes of the three colors of the illuminating means is Ps, and the angle formed by the pitch with respect to the condenser lens array is α. The focal length of the unit lens which is a component of the condenser lens array is fc, the focal length of the unit lens which is a component of the microlens array is fm, and the pitch of the pixels of the R, G and B corresponding portions of the liquid crystal display means is fc. When Pl is set, the relationship of Ps / fc = Pl / fm = tanα is established, so the light emitting diode light source array and the condenser lens array are integrated with the necessary parallelism and positional accuracy, and the micro lens array And the liquid crystal display means are integrated with the necessary parallelism and positional accuracy. Therefore, even if the combination accuracy between these two units is not so strict, R, , B information display unit (R, G,
B corresponding to the pixel corresponding to B) with respect to R,
G and B light can be supplied without interference. Therefore, there is provided a low power consumption and compact color image display device having a high uniformity of the illuminance distribution of a display image, no interference of R, G, and B lights, a simple, small, and highly efficient illumination optical system. it can.

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

【図1】本発明によるカラー画像表示装置の照明光学系
の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an illumination optical system of a color image display device according to the present invention.

【図2】本出願人の先願によるカラー画像表示装置の照
明光学系の概略構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an illumination optical system of a color image display device according to the prior application of the present applicant.

【図3】従来の3板式LCDプロジェクタの照明光学系
の構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an illumination optical system of a conventional three-panel LCD projector.

【図4】従来の単板式LCDプロジェクタの照明光学系
の構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an illumination optical system of a conventional single-panel LCD projector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LED光源アレイ(LEDA) 1a 光源単位 2 コンデンサーレンズアレイ(CLA) 2a コンデンサーレンズ(CL) 3 マイクロレンズアレイ(MLA) 3a マイクロレンズ(ML) 4 液晶表示手段(LCD) 4a カラー画素(R,G,Bに対応する3つの画
素)
Reference Signs List 1 LED light source array (LEDA) 1a Light source unit 2 Condenser lens array (CLA) 2a Condenser lens (CL) 3 Micro lens array (MLA) 3a Micro lens (ML) 4 Liquid crystal display means (LCD) 4a Color pixels (R, G , B corresponding to three pixels)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 健 東京都大田区中馬込1丁目3番6号・株式 会社リコー内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on front page (72) Inventor Ken Ueda 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo, Ricoh Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】赤(R),緑(G),青(B)の3色に対
応する3つの画素を一単位のカラー画素として該カラー
画素が隣接して2次元的に配列され、R,G,Bの3色
に分割された文字や画像のカラー情報を、空間的に順次
3要素に分割して表示する単板式のカラー表示用液晶表
示手段と、この液晶表示手段を照明する照明手段とを有
するカラー画像表示装置において、 上記照明手段が、R,G,Bの3色の発光ダイオードを
一組にして一つの光源単位とし該一組の光源単位を複数
個隣接して2次元的に配列してなる発光ダイオード光源
アレイと、該一組の光源単位に一個づつのレンズ単位が
対応するコンデンサーレンズアレイと、上記3色に分割
された液晶表示手段のカラー画素(R,G,Bの3画
素)づつに対応する単位レンズで構成されるマイクロレ
ンズアレイとで構成されることを特徴とするカラー画像
表示装置。
1. Three color pixels corresponding to three colors of red (R), green (G) and blue (B) are regarded as one unit of color pixels, and the color pixels are two-dimensionally arranged adjacent to each other. , G, B single-panel color display liquid crystal display means for displaying color information of characters and images divided into three colors spatially sequentially into three elements, and illumination for illuminating the liquid crystal display means A lighting device, wherein the illuminating means comprises a set of light emitting diodes of three colors of R, G, and B as one light source unit, and a plurality of the set of light source units adjacent to each other. A light source array of light emitting diodes, a condenser lens array in which one lens unit corresponds to one set of light source units, and a color pixel (R, G, (3 pixels of B) And a micro lens array.
【請求項2】請求項1記載のカラー画像表示装置におい
て、上記照明手段のコンデンサーレンズアレイを構成す
るレンズ素子数をN、マイクロレンズアレイを構成する
レンズ素子数をnとする時、1000N<nであること
を特徴とするカラー画像表示装置。
2. The color image display device according to claim 1, wherein when the number of lens elements constituting the condenser lens array of the illuminating means is N and the number of lens elements constituting the micro lens array is n, 1000N <n. A color image display device, characterized in that:
【請求項3】請求項1記載のカラー画像表示装置におい
て、上記照明手段の3色の発光ダイオードの並びのピッ
チをPs、このピッチがコンデンサーレンズアレイに対し
て張る角度をα、該コンデンサーレンズアレイの構成要
素である単位レンズの焦点距離をfc、マイクロレンズア
レイの構成要素である単位レンズの焦点距離をfm、液晶
表示手段のR,G,B対応部の画素のピッチをPlとする
時、次式がほぼ成り立つことを特徴とするカラー画像表
示装置。 Ps/fc=Pl/fm=tanα
3. The color image display device according to claim 1, wherein the pitch of the arrangement of the light emitting diodes of the three colors of the illuminating means is Ps, the angle formed by the pitch with respect to the condenser lens array is α, When the focal length of the unit lens which is a component of the micro lens array is fc, the focal length of the unit lens which is a component of the micro lens array is fm, and the pixel pitch of the R, G and B corresponding portions of the liquid crystal display means is Pl, A color image display device characterized by substantially satisfying the following expression. Ps / fc = Pl / fm = tanα
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228973A (en) * 2001-02-02 2002-08-14 Hitachi Ltd Image projection device
WO2004031843A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Device for generating an image
EP1519214A1 (en) * 2003-09-25 2005-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Head -Up- Display with TFT- panel and polarisation converter
WO2005083472A1 (en) * 2004-02-11 2005-09-09 3M Innovative Properties Company Light-collecting illumination system
JP2006003671A (en) * 2004-06-18 2006-01-05 Hitachi Ltd Video display device
EP1664900A1 (en) * 2003-09-25 2006-06-07 Siemens Aktiengesellschaft Head-up display with high power light emitting diode and transmissive image source
US7070301B2 (en) 2003-11-04 2006-07-04 3M Innovative Properties Company Side reflector for illumination using light emitting diode
US7090357B2 (en) 2003-12-23 2006-08-15 3M Innovative Properties Company Combined light source for projection display
US7101050B2 (en) 2004-05-14 2006-09-05 3M Innovative Properties Company Illumination system with non-radially symmetrical aperture
US7246923B2 (en) 2004-02-11 2007-07-24 3M Innovative Properties Company Reshaping light source modules and illumination systems using the same
JP2007304610A (en) * 2002-12-26 2007-11-22 Sanyo Electric Co Ltd Illuminating device and projection type image display unit
US7300177B2 (en) 2004-02-11 2007-11-27 3M Innovative Properties Illumination system having a plurality of light source modules disposed in an array with a non-radially symmetrical aperture
US7390097B2 (en) 2004-08-23 2008-06-24 3M Innovative Properties Company Multiple channel illumination system
KR100841021B1 (en) 2007-05-18 2008-06-24 한국과학기술원 Fine particle driving device and driving method using flat panel display and lens
US7845807B2 (en) 2004-03-31 2010-12-07 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Projection apparatus and three-dimensional-shape detection apparatus
WO2011135755A1 (en) * 2010-04-27 2011-11-03 シャープ株式会社 Backlight system and lcd device using the same
JP2018511034A (en) * 2015-01-29 2018-04-19 ヘプタゴン・マイクロ・オプティクス・プライベート・リミテッドHeptagon Micro Optics Pte. Ltd. Apparatus for generating patterned illumination
US10302943B2 (en) 2015-07-01 2019-05-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Head-up display and moving body comprising head-up display
US10509147B2 (en) 2015-01-29 2019-12-17 ams Sensors Singapore Pte. Ltd Apparatus for producing patterned illumination using arrays of light sources and lenses

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228973A (en) * 2001-02-02 2002-08-14 Hitachi Ltd Image projection device
US6964489B2 (en) 2002-09-27 2005-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Device for producing an image
WO2004031843A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Device for generating an image
JP2006500753A (en) * 2002-09-27 2006-01-05 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Equipment for image generation
JP2007304610A (en) * 2002-12-26 2007-11-22 Sanyo Electric Co Ltd Illuminating device and projection type image display unit
EP1519214A1 (en) * 2003-09-25 2005-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Head -Up- Display with TFT- panel and polarisation converter
EP1664900A1 (en) * 2003-09-25 2006-06-07 Siemens Aktiengesellschaft Head-up display with high power light emitting diode and transmissive image source
US7070301B2 (en) 2003-11-04 2006-07-04 3M Innovative Properties Company Side reflector for illumination using light emitting diode
US7090357B2 (en) 2003-12-23 2006-08-15 3M Innovative Properties Company Combined light source for projection display
US7300177B2 (en) 2004-02-11 2007-11-27 3M Innovative Properties Illumination system having a plurality of light source modules disposed in an array with a non-radially symmetrical aperture
US7427146B2 (en) 2004-02-11 2008-09-23 3M Innovative Properties Company Light-collecting illumination system
US7246923B2 (en) 2004-02-11 2007-07-24 3M Innovative Properties Company Reshaping light source modules and illumination systems using the same
WO2005083472A1 (en) * 2004-02-11 2005-09-09 3M Innovative Properties Company Light-collecting illumination system
US7845807B2 (en) 2004-03-31 2010-12-07 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Projection apparatus and three-dimensional-shape detection apparatus
US7101050B2 (en) 2004-05-14 2006-09-05 3M Innovative Properties Company Illumination system with non-radially symmetrical aperture
JP2006003671A (en) * 2004-06-18 2006-01-05 Hitachi Ltd Video display device
US7390097B2 (en) 2004-08-23 2008-06-24 3M Innovative Properties Company Multiple channel illumination system
KR100841021B1 (en) 2007-05-18 2008-06-24 한국과학기술원 Fine particle driving device and driving method using flat panel display and lens
WO2011135755A1 (en) * 2010-04-27 2011-11-03 シャープ株式会社 Backlight system and lcd device using the same
CN102859425A (en) * 2010-04-27 2013-01-02 夏普株式会社 Backlight system and LCD device using the same
US9122097B2 (en) 2010-04-27 2015-09-01 Sharp Kabushiki Kaisha Backlight system and LCD device using the same
JP2018511034A (en) * 2015-01-29 2018-04-19 ヘプタゴン・マイクロ・オプティクス・プライベート・リミテッドHeptagon Micro Optics Pte. Ltd. Apparatus for generating patterned illumination
US10509147B2 (en) 2015-01-29 2019-12-17 ams Sensors Singapore Pte. Ltd Apparatus for producing patterned illumination using arrays of light sources and lenses
US10302943B2 (en) 2015-07-01 2019-05-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Head-up display and moving body comprising head-up display

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