JP2004286947A

JP2004286947A - Projection type video display device

Info

Publication number: JP2004286947A
Application number: JP2003077244A
Authority: JP
Inventors: Taketaka Kurosaka; 剛孝黒坂; Takashi Ikeda; 貴司池田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the weight reduction and contrast improvement of a projection type video display device using reflection type optical modulation elements. <P>SOLUTION: A reflection type liquid crystal display panel 31R for red light and a reflection type liquid crystal display panel 31B for blue light are arranged in parallel approximately flush with a light exit surface of a dichroic prism 10. Also, a reflection type liquid crystal display panel 31G for green light is arranged in parallel approximately flush with a light incident surface of blue modulation light of the dichroic prism 10. In the respective reflection type liquid crystal display panels 31, the pixels of the portions to be displayed regarding the respective colors rotate 90° the polarization directions of incident light (light for illumination) and reflect (modulate) the light. Wire grids 6, 7 and 9 are arranged at an inclination of 45° with the respective incident surfaces of the dichroic prism 10, reflect the modulation lights from the respective liquid crystal display panels 31 and guide the lights to the respective incident surfaces of the dichroic prism 10. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、反射型光変調素子を備えて構成される投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、反射型の液晶表示パネルを用いると共に、各液晶表示パネルにて変調された各色映像光を、ダイクロイックプリズムにて合成し、この合成によるカラー映像光を投写レンズにてスクリーン上に投影する投写型映像表示装置が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３７００１０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１４２７９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の投写型映像表示装置では、立方体形状のガラスから成る偏光ビームスプリッタを用い、反射型液晶表示パネルによって反射された変調光が偏光ビームスプリッタ内を通る構造であるため、複屈折の発生によってコントラストが低下するという欠点がある。また、ガラス重量によって投写型映像表示装置が重量化するという欠点もある。
【０００６】
この発明は、上記の事情に鑑み、反射型光変調素子を用いる投写型映像表示装置において、軽量化及びコントラストの向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる投写型映像表示装置は、上記の課題を解決するために、透明基板上に対象光の波長程度若しくは波長より短い幅の線状体を前記波長程度若しくは波長より短い間隔で配置して成る偏光分離光学素子と、色合成手段としてダイクロイックプリズムとを備え、前記ダイクロイックプリズムの光入射面に対して、４５°の傾きをもって前記偏光分離光学素子が配置されており、当該偏光分離光学素子が反射型光変調素子への照明光として所定偏光の赤色、緑色、青色の色光を透過させると共に前記反射型光変調素子にて偏光方向が回転させられて反射してくる変調光を反射してダイクロイックプリズムに導くように配置されており、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射するように構成されており、赤色光用の光路上の偏光分離光学素子は赤色照明光であるＳ偏光を透過させ、赤色変調光であるＰ偏光を反射する特性に設定されると共に、前記ダイクロイックプリズムの赤色光用の入射面側には、赤色波長域の光のみ回転方向を９０°回転させて赤色変調光をＳ偏光に変換する狭帯域位相差手段が備えられたことを特徴とする（以下、この項において第１構成という）。
【０００８】
上記の構成であれば、各反射型光変調素子にて変調された各色変調光は、各偏光分離光学素子に反射されて色合成手段へと導かれる。ここで、各色変調光が各偏光分離光学素子を透過する構成とした場合には、偏光分離光学素子の透明基板内を各色変調光が透過することになり、各色変調光において収差が発生して映像のコントラストが低下するおそれがある。これに対し、上記のごとく、各色変調光は偏光分離光学素子に反射されて色合成手段へと導かれるように構成されるため、コントラストの低下を防止することができる。また、従来のごとく偏光ビームスプリッタを用いる場合のコントラスト低下も生じないし、投写型映像表示装置の軽量化も図れることになる。また、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射する。一般に、ダイクロイックプリズムは、このような色偏光入射構成とされることにより、投写型映像表示装置の輝度向上に寄与できる。更に、前記狭帯域位相差手段が備えられたことにより、Ｓ偏光の青色変調光のなかでダイクロイックプリズムから漏れ出た青色変調光が赤色用の変調光路上に混入してしまうのを防止することができる。
【０００９】
また、この発明にかかる投写型映像表示装置は、透明基板上に対象光の波長程度若しくは波長より短い幅の線状体を前記波長程度若しくは波長より短い間隔で配置して成る偏光分離光学素子と、色合成手段としてダイクロイックプリズムとを備え、前記ダイクロイックプリズムの光入射面に対して、４５°の傾きをもって前記偏光分離光学素子が配置されており、当該偏光分離光学素子が反射型光変調素子への照明光として所定偏光の赤色、緑色、青色の色光を透過させると共に前記反射型光変調素子にて偏光方向が回転させられて反射してくる変調光を反射してダイクロイックプリズムに導くように配置されており、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射するように構成されており、青色光用の光路上の偏光分離光学素子は青色照明光であるＳ偏光を透過させ、青色変調光であるＰ偏光を反射する特性に設定されると共に、前記ダイクロイックプリズムの青色光用の入射面側には、青色波長域の光のみ回転方向を９０°回転させて青色変調光をＳ偏光に変換する狭帯域位相差手段が備えられたことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成であれば、各反射型光変調素子にて変調された各色変調光は、各偏光分離光学素子に反射されて色合成手段へと導かれる。ここで、各色変調光が各偏光分離光学素子を透過する構成とした場合には、偏光分離光学素子の透明基板内を各色変調光が透過することになり、各色変調光において収差が発生して映像のコントラストが低下するおそれがある。これに対し、上記のごとく、各色変調光は偏光分離光学素子に反射されて色合成手段へと導かれるように構成されるため、コントラストの低下を防止することができる。また、従来のごとく偏光ビームスプリッタを用いる場合のコントラスト低下も生じないし、投写型映像表示装置の軽量化も図れることになる。また、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射する。一般に、ダイクロイックプリズムは、このような色偏光入射構成とされることにより、投写型映像表示装置の輝度向上に寄与できる。更に、前記狭帯域位相差手段が備えられたことにより、Ｓ偏光の赤色変調光のなかでダイクロイックプリズムから漏れ出た赤色変調光が青色用の変調光路上に混入してしまうのを防止することができる。
【００１１】
更には、上記第１構成において青色光用の光路上の偏光分離光学素子は青色照明光であるＳ偏光を透過させ、青色変調光であるＰ偏光を反射する特性に設定されると共に、前記ダイクロイックプリズムの青色光用の入射面側には、青色波長域の光のみ回転方向を９０°回転させて青色変調光をＳ偏光に変換する狭帯域位相差手段が備えられた構成としてもよい。これによれば、Ｓ偏光の青色変調光のなかでダイクロイックプリズムから漏れ出た青色変調光が赤色用の変調光路上に混入してしまうのを防止できるとともに、Ｓ偏光の赤色変調光のなかでダイクロイックプリズムから漏れ出た赤色変調光が青色用の変調光路上に混入してしまうのを防止することができる。
【００１２】
また、この発明にかかる投写型映像表示装置は、透明基板上に対象光の波長程度若しくは波長より短い幅の線状体を前記波長程度若しくは波長より短い間隔で配置して成る偏光分離光学素子と、色合成手段としてダイクロイックプリズムとを備え、前記ダイクロイックプリズムの光入射面に対して、４５°の傾きをもって前記偏光分離光学素子が配置されており、当該偏光分離光学素子が反射型光変調素子への照明光として所定偏光の赤色、緑色、青色の色光を透過させると共に前記反射型光変調素子にて偏光方向が回転させられて反射してくる変調光を反射してダイクロイックプリズムに導くように配置されており、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射するように構成されており、上記赤色用および青色用の反射型光変調素子をダイクロイックプリズムの光出射面と略同一面上で当該面に平行に配置したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の反射型の投写型映像表示装置を図１乃至図５に基づいて説明していく。
【００１４】
図１に示す投写型映像表示装置において、赤色光用の反射型液晶表示パネル３１Ｒ及び青色光用の反射型液晶表示パネル３１Ｂは、直方体形状のダイクロイックプリズム１０の光出射面に略面一で平行に配置されている。また、緑色光用の反射型液晶表示パネル３１Ｇは、ダイクロイックプリズム１０の青色変調光の入射面に略面一で平行に配置されている。各反射型液晶表示パネル３１は各色について表示すべき部分の画素が入射光（照明光）の偏光方向を９０°回転させて反射する（変調する）ように構成されている。
【００１５】
ワイヤグリッド６，７，９は、前記ダイクロイックプリズム１０の各光入射面に対して４５°の傾きをもって配置されており、各反射型液晶表示パネル３１からの変調光をダイクロイックプリズム１０の各光入射面に導く。ワイヤグリッド６，７，９は、透明ガラス基板上に各色光の波長程度若しくは波長より短い幅（例えば、１／４程度）の線状体（例えば、金属ワイヤー）を前記波長程度若しくは波長より短い間隔で配置して成る構造を有する。図１の構成においては、各ワイヤグリッド６，７，９はＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射するように前記線状体の方向が設定されている。
【００１６】
光源１における発光部２は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタ３によって平行光となって出射され、第１ダイクロイックミラー４へと導かれる。なお、光源１と第１ダイクロイックミラー４との間に、インテグレータレンズや偏光変換装置を設けている。インテグレータレンズは一対のレンズ群にて構成されており、個々のレンズ対が光源１から出射された光を後述する反射型液晶表示パネル３１の全面へ導くものである。偏光変換装置は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成される。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズからの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路変更されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射され、その前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＰ偏光に変換されて出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光は、そのまま出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＰ偏光に変換される。
【００１７】
前記偏光変換装置にてＰ偏光とされた光は、第１ダイクロイックミラー４に入射される。第１ダイクロイックミラー４は、赤色波長帯域の光（赤色光）及び緑色波長帯の光（緑色光）を透過し（すなわち、イエロー光を透過し）、青色波長帯域の光（青色光）を反射する。第１ダイクロイックミラー４を透過したイエロー光は第２ダイクロイックミラー５に入射される。
【００１８】
第２ダイクロイックミラー５は、緑色光を反射し、赤色光を透過する。第２ダイクロイックミラー５を透過した赤色光（Ｐ偏光）は、ワイヤグリッド６を透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｒに至る。反射型液晶表示パネル３１Ｒによる反射光（変調光）はＳ偏光の光となり、ワイヤグリッド６によって反射され、光路を９０°変更されてダイクロイックプリズム１０の光入射面に至る。
【００１９】
第２ダイクロイックミラー５によって反射した緑色光（Ｐ偏光）は、ワイヤグリッド７を透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｇに至る。反射型液晶表示パネル３１Ｇによる反射光（変調光）はＳ偏光の光となり、ワイヤグリッド７によって反射され、光路を９０°変更されてダイクロイックプリズム１０の光入射面に至る。
【００２０】
第１ダイクロイックミラー４によって反射された青色光（Ｐ偏光）は、全反射ミラー８によって反射され、ワイヤグリッド９を透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｂに至る。反射型液晶表示パネル３１Ｂによる反射光（変調光）はＳ偏光の光となり、ワイヤグリッド９によって反射され、光路を９０°変更されてダイクロイックプリズム１０の光入射面に至る。
【００２１】
ダイクロイックプリズム１０は、赤色変調光と緑色変調光と青色変調光を合成してカラー映像光を生成し、光出射面から出射する。出射されたカラー映像光は投写レンズ１１によって図示しないスクリーンに投影される。
【００２２】
上記構成の投写型映像表示装置であれば、各反射型液晶表示パネル３１にて変調された各色変調光は、各ワイヤグリッド６，７，９に反射されてダイクロイックプリズム１０へと導かれる。ここで、各色変調光が各ワイヤグリッド６，７，９を透過する構成とした場合には、ワイヤグリッドのガラス基板内を各色変調光が透過することになり、各色変調光において収差が発生して映像の画質が低下するおそれがある。これに対し、上記のごとく、各色変調光は、各ワイヤグリッド６，７，９に反射されてダイクロイックプリズム１０へと導かれるように構成されるため、画質の劣化を防止することができる。また、従来のごとく偏光ビームスプリッタを用いる場合のコントラスト低下も生じないし、投写型映像表示装置の軽量化も図れることになる。
【００２３】
次に、図２に示す投写型映像表示装置について説明していく。図１と同一の構成要素には、同一の符号を付記してその説明を省略する。なお、ワイヤグリッドの符号に”Ｐ”を付す場合には、当該ワイヤグリッドはＰ偏光を反射し、Ｓ偏光を透過するように配置構成されていることを示す。
【００２４】
狭帯域位相差板１２Ｇは、第１ダイクロイックミラー４を透過したイエロー光のうち、緑色波長帯の光についてのみ、その偏光方向を９０°回転させる。すなわち、緑色光はＳ偏光となってワイヤグリッド７Ｐに至ることになる。ワイヤグリッド７ＰはＳ偏光を透過するため、前記緑色光は反射型光変調素子３１Ｇに照射され、Ｐ偏光の変調光となって反射されてワイヤグリッド７Ｐに至る。ワイヤグリッド７ＰはＰ偏光の緑色変調光を反射してダイクロイックプリズム１０の光入射面に導く。一般に、ダイクロイックプリズム１０の中央側入射面に入射される緑色光は、Ｐ偏光とされる方が輝度の向上を図る上で望ましく、かかる図２に示す構成であれば、緑色変調光をＰ偏光とすることができるため、輝度が向上することになる。
【００２５】
ところで、図１及び図２に示す投写型映像表示装置では、ダイクロイックプリズム１０に入射する青色変調光及び赤色変調光において、当該ダイクロイックプリズム１０を突き抜けて反対側の入射面から一部漏れ出る漏れ光が生じる。この漏れ光はＳ偏光であるため、ワイヤグリッド６又はワイヤグリッド９によって反射され、反射型液晶表示パネル３１Ｂ又は反射型液晶表示パネル３１Ｒに導かれてしまい、その反射光の一部がダイクロイックプリズム１０に導かれて映像光に混じって出射されるために映像のコントラストが低下することになる。その一方、一般に、ダイクロイックプリズム１０は、赤色および青色はＳ偏光を、緑色はＰ偏光を用いることにより輝度向上を図ることができる。
【００２６】
図３に示す投写型映像表示装置では、イエロー光の光路上に狭帯域位相差板１２Ｙを設けている。狭帯域位相差板１２Ｙは、イエロー光（赤色光及び緑色光）に対してのみ、その偏光方向を９０°回転させる。なお、既にイエロー光に分離された光路上に配置するので、通常の位相差板を備えることとしてもよい。Ｓ偏光とされた赤色照明光は、ワイヤグリッド６Ｐを透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｒにて反射変調され、Ｐ偏光となった赤色変調光はワイヤグリッド６Ｐによっ反射される。ダイクロイックプリズム１０の赤色光用の入射面側には、狭帯域位相差板１２Ｒが配置されている。狭帯域位相差板１２Ｒは、赤色光に対してのみ、その偏光方向を９０°回転させる。すなわち、赤色変調光はＳ偏光となってダイクロイックプリズム１０に入射する。
【００２７】
図３の投写型映像表示装置では、Ｓ偏光の青色漏れ光はダイクロイックプリズム１０から漏れ出て狭帯域位相差板１２Ｒを透過してワイヤグリッド６Ｐに至る。狭帯域位相差板１２Ｒは赤色光に対してのみ、その偏光方向を９０°回転させるので、Ｓ偏光の青色漏れ光はそのままワイヤグリッド６Ｐに至る。ワイヤグリッド６ＰはＳ偏光を透過させるため、Ｓ偏光の青色漏れ光はワイヤグリッド６Ｐを透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｒに至ることはない。従って、コントラストの低下を防止できる。また、ダイクロイックプリズム１０へはＳ偏光の赤色変調光を入射させることができる。
【００２８】
図４に示す投写型映像表示装置では、Ｐ偏光の白色光路上に狭帯域位相差板１２Ｃを設けている。狭帯域位相差板１２Ｃは、シアン光（青色光及び緑色光）に対してのみ、その偏光方向を９０°回転させる。Ｓ偏光とされた青色照明光は、ワイヤグリッド９Ｐを透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｂにて反射変調され、Ｐ偏光となった青色変調光はワイヤグリッド９Ｐによって反射される。ダイクロイックプリズム１０の青色光用の入射面側には、狭帯域位相差板１２Ｂが配置されている。狭帯域位相差板１２Ｂは、青色光に対してのみ、その偏光方向を９０°回転させる。すなわち、青色変調光はＳ偏光となってダイクロイックプリズム１０に入射する。
【００２９】
図４の投写型映像表示装置では、Ｓ偏光の赤色漏れ光はダイクロイックプリズム１０から漏れ出て狭帯域位相差板１２Ｂを透過してワイヤグリッド９Ｐに至る。狭帯域位相差板１２Ｂは青色光に対してのみ、その偏光方向を９０°回転させるので、Ｓ偏光の赤色漏れ光はそのままワイヤグリッド９Ｐに至る。ワイヤグリッド９ＰはＳ偏光を透過させるため、Ｓ偏光の青色漏れ光はワイヤグリッド６Ｐを透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｒに至ることはない。従って、コントラストの低下を防止できる。また、ダイクロイックプリズム１０へはＳ偏光の青色変調光を入射させることができる。
【００３０】
図５に示す構成では、光源１からの白色光は、図示しない偏光変換装置によってＳ偏光に揃えられている。そして、ワイヤグリッドの全てがＰ偏光を反射するタイプであるワイヤグリッド６Ｐ，７Ｐ，９Ｐとされ、ダイクロイックプリズム１０の青色光用の入射面側には狭帯域位相差板１２Ｂが配置され、ダイクロイックプリズム１０の赤色光用の入射面側には狭帯域位相差板１２Ｒが配置された構成になっている。かかる構成であれば、Ｓ偏光の赤色漏れ光はワイヤグリッド９Ｐを透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｂに至ることはなく、且つ、Ｓ偏光の青色漏れ光はワイヤグリッド６Ｐを透過し、反射型液晶表示パネル３１Ｒに至ることはない。更に、図３における狭帯域位相差板１２Ｙや狭帯域位相差板１２Ｃを必要としない構成になる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、反射型光変調素子を用いる投写型映像表示装置において、軽量化及びコントラストの向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【図２】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【図３】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【図４】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【図５】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【符号の説明】
１光源
４第１ダイクロイックミラー
５第２ダイクロイックミラー
６，７，９ワイヤグリッド
６Ｐ，７Ｐ，９ＰＰ偏光を反射するワイヤグリッド
１０ダイクロイックプリズム
１１投写レンズ
１２狭帯域位相差板
３１反射型液晶表示パネル[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a projection-type image display device including a reflection-type light modulation element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a reflective liquid crystal display panel is used, and each color image light modulated by each liquid crystal display panel is synthesized by a dichroic prism, and the synthesized color image light is projected on a screen by a projection lens. 2. Description of the Related Art Projection image display devices are known (see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3370010 [Patent Document 2]
JP-A-11-142793
[Problems to be solved by the invention]
[0005]
However, the above-mentioned conventional projection display apparatus uses a polarizing beam splitter made of cubic glass, and has a structure in which modulated light reflected by a reflective liquid crystal display panel passes through the inside of the polarizing beam splitter. There is a disadvantage that the contrast is reduced by the occurrence. Further, there is a disadvantage that the weight of the projection type image display device is increased by the weight of the glass.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to reduce the weight and improve the contrast of a projection display apparatus using a reflection type light modulation element.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the projection display apparatus according to the present invention arranges linear bodies having a width of about the wavelength of the target light or shorter than the wavelength at an interval of about the wavelength or shorter than the wavelength on the transparent substrate. And a dichroic prism as a color synthesizing means, wherein the polarization separation optical element is disposed at an angle of 45 ° with respect to a light incident surface of the dichroic prism, and the polarization separation optical element As the illumination light to the reflection type light modulation element, transmits the red, green and blue color lights of a predetermined polarization and reflects the modulation light that is reflected by rotating the polarization direction in the reflection type light modulation element. The S-polarized red modulated light and the S-polarized blue modulated light are disposed on two light incident surfaces of the dichroic prism that face each other. The dimming light is incident, and the P-polarized green modulated light is incident on a light incident surface opposite to the light exit surface of the dichroic prism. The optical element is set to transmit S-polarized light, which is red illumination light, and to reflect P-polarized light, which is red modulated light. The red light incident surface of the dichroic prism has light in the red wavelength range. Narrow band phase difference means for converting red modulated light into S-polarized light by rotating only the rotation direction by 90 ° is provided (hereinafter referred to as a first configuration in this section).
[0008]
With the above configuration, each color-modulated light modulated by each reflection-type light modulation element is reflected by each polarization-separation optical element and guided to the color combining unit. Here, when each color modulation light is configured to transmit through each polarization separation optical element, each color modulation light transmits through the transparent substrate of the polarization separation optical element, and aberration occurs in each color modulation light. The contrast of the image may be reduced. On the other hand, as described above, since each color modulated light is configured to be reflected by the polarization splitting optical element and guided to the color synthesizing means, it is possible to prevent a decrease in contrast. Further, the contrast does not decrease when the polarizing beam splitter is used as in the related art, and the weight of the projection display apparatus can be reduced. The S-polarized red modulated light and the S-polarized blue modulated light are respectively incident on two opposing light incident surfaces of the dichroic prism, and P-polarized light is incident on a light incident surface of the dichroic prism opposite to the light exit surface. Polarized green modulated light is incident. In general, the dichroic prism can contribute to the improvement of the brightness of the projection type video display device by adopting such a color-polarized light incidence configuration. Further, the provision of the narrow band phase difference means prevents the blue modulated light leaked from the dichroic prism among the S-polarized blue modulated light from being mixed into the red modulated optical path. Can be.
[0009]
In addition, the projection display apparatus according to the present invention includes a polarization separation optical element in which linear bodies having a width of about the wavelength of the target light or shorter than the wavelength are arranged on the transparent substrate at an interval of about the wavelength or shorter than the wavelength. A dichroic prism as a color synthesizing means, wherein the polarization splitting optical element is disposed at an angle of 45 ° with respect to a light incident surface of the dichroic prism, and the polarization splitting optical element is used as a reflection type light modulation element. Arranged so as to transmit red, green and blue color lights of a predetermined polarization as the illumination light, and to reflect the modulated light reflected by rotating the polarization direction by the reflection type light modulation element and to guide the modulated light to the dichroic prism. S-polarized red modulated light and S-polarized blue modulated light are respectively incident on two opposing light incident surfaces of the dichroic prism. The P-polarized green modulated light is incident on a light incident surface of the dichroic prism opposite to the light exit surface, and the polarization splitting optical element on the optical path for blue light emits blue illumination light. Is set to transmit S-polarized light, and reflect P-polarized light, which is blue modulated light. On the incident surface side for blue light of the dichroic prism, only the light in the blue wavelength range is rotated by 90 °. Narrow band phase difference means for converting blue modulated light into S-polarized light by rotation is provided.
[0010]
With the above configuration, each color-modulated light modulated by each reflection-type light modulation element is reflected by each polarization-separation optical element and guided to the color combining unit. Here, when each color modulation light is configured to transmit through each polarization separation optical element, each color modulation light transmits through the transparent substrate of the polarization separation optical element, and aberration occurs in each color modulation light. The contrast of the image may be reduced. On the other hand, as described above, since each color modulated light is configured to be reflected by the polarization splitting optical element and guided to the color synthesizing means, it is possible to prevent a decrease in contrast. Further, the contrast does not decrease when the polarizing beam splitter is used as in the related art, and the weight of the projection display apparatus can be reduced. The S-polarized red modulated light and the S-polarized blue modulated light are respectively incident on two opposing light incident surfaces of the dichroic prism, and P-polarized light is incident on a light incident surface of the dichroic prism opposite to the light exit surface. Polarized green modulated light is incident. In general, the dichroic prism can contribute to the improvement of the brightness of the projection type video display device by adopting such a color-polarized light incidence configuration. Further, the provision of the narrow band phase difference means prevents the red modulated light leaked from the dichroic prism among the S-polarized red modulated light from being mixed into the blue modulated optical path. Can be.
[0011]
Further, in the first configuration, the polarization splitting optical element on the optical path for blue light is set to have a characteristic of transmitting S-polarized light as blue illumination light and reflecting P-polarized light as blue modulated light, and the dichroic light. A configuration may be provided on the incident surface side for blue light of the prism, which is provided with narrow band phase difference means for rotating only the light in the blue wavelength range by 90 ° to convert blue modulated light into S-polarized light. According to this, it is possible to prevent the blue modulated light leaked from the dichroic prism among the S-polarized blue modulated light from mixing on the red modulation optical path, and to prevent the S-polarized red modulated light from being mixed. It is possible to prevent the red modulated light leaking from the dichroic prism from being mixed into the blue modulated optical path.
[0012]
In addition, the projection display apparatus according to the present invention includes a polarization separation optical element in which linear bodies having a width of about the wavelength of the target light or shorter than the wavelength are arranged on the transparent substrate at an interval of about the wavelength or shorter than the wavelength. A dichroic prism as a color synthesizing means, wherein the polarization splitting optical element is disposed at an angle of 45 ° with respect to a light incident surface of the dichroic prism, and the polarization splitting optical element is used as a reflection type light modulation element. Arranged so as to transmit red, green and blue color lights of a predetermined polarization as the illumination light, and to reflect the modulated light reflected by rotating the polarization direction by the reflection type light modulation element and to guide the modulated light to the dichroic prism. S-polarized red modulated light and S-polarized blue modulated light are respectively incident on two opposing light incident surfaces of the dichroic prism. The P-polarized green modulated light is incident on a light incident surface of the dichroic prism opposite to the light exit surface, and the red and blue reflective light modulating elements are combined with the dichroic prism. Characterized in that they are arranged on substantially the same plane as the light emitting surface of the above and in parallel with the surface.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a reflection type projection display according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
In the projection display apparatus shown in FIG. 1, the reflective liquid crystal display panel 31R for red light and the reflective liquid crystal display panel 31B for blue light are substantially flush with the light exit surface of the rectangular parallelepiped dichroic prism 10. Are located in Further, the reflection type liquid crystal display panel 31G for green light is disposed substantially flush with and parallel to the incident surface of the dichroic prism 10 for the blue modulated light. Each reflective liquid crystal display panel 31 is configured such that the pixels of the portion to be displayed for each color are reflected (modulated) by rotating the polarization direction of incident light (illumination light) by 90 °.
[0015]
The wire grids 6, 7, and 9 are arranged at an angle of 45 ° with respect to each light incident surface of the dichroic prism 10, and apply the modulated light from each reflective liquid crystal display panel 31 to each light incident on the dichroic prism 10. Lead to the surface. The wire grids 6, 7, 9 are formed by forming a linear body (for example, a metal wire) having a width (for example, about 1/4) of the wavelength of each color light or shorter (for example, about 1/4) on the transparent glass substrate. It has a structure arranged at intervals. In the configuration of FIG. 1, the direction of the linear body is set so that each of the wire grids 6, 7, and 9 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.
[0016]
The light emitting section 2 of the light source 1 is composed of an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like. The irradiation light is emitted as parallel light by the parabolic reflector 3 and guided to the first dichroic mirror 4. Note that an integrator lens and a polarization converter are provided between the light source 1 and the first dichroic mirror 4. The integrator lens is composed of a pair of lens groups, and each lens pair guides light emitted from the light source 1 to the entire surface of a reflective liquid crystal display panel 31 described later. The polarization conversion device is configured by a polarization beam splitter array (hereinafter, referred to as a PBS array). The PBS array includes a polarization separation film and a phase difference plate (1 / 2λ plate). Each polarization separation film of the PBS array transmits, for example, P-polarized light of the light from the integrator lens, and changes the optical path of S-polarized light by 90 °. The S-polarized light whose optical path has been changed is reflected by the adjacent polarization separation film, converted into P-polarized light by the retardation plate provided on the front side (light emission side), and emitted. On the other hand, the P-polarized light transmitted through the polarization separation film is emitted as it is. That is, in this case, almost all light is converted to P-polarized light.
[0017]
The light converted to P-polarized light by the polarization converter enters the first dichroic mirror 4. The first dichroic mirror 4 transmits light in the red wavelength band (red light) and light in the green wavelength band (green light) (that is, transmits yellow light) and reflects light in the blue wavelength band (blue light). I do. The yellow light transmitted through the first dichroic mirror 4 is incident on the second dichroic mirror 5.
[0018]
The second dichroic mirror 5 reflects green light and transmits red light. The red light (P-polarized light) transmitted through the second dichroic mirror 5 is transmitted through the wire grid 6 and reaches the reflective liquid crystal display panel 31R. The reflected light (modulated light) from the reflective liquid crystal display panel 31R becomes S-polarized light, is reflected by the wire grid 6, changes the optical path by 90 °, and reaches the light incident surface of the dichroic prism 10.
[0019]
The green light (P-polarized light) reflected by the second dichroic mirror 5 passes through the wire grid 7 and reaches the reflective liquid crystal display panel 31G. The reflected light (modulated light) from the reflective liquid crystal display panel 31G becomes S-polarized light, is reflected by the wire grid 7, changes the optical path by 90 °, and reaches the light incident surface of the dichroic prism 10.
[0020]
The blue light (P-polarized light) reflected by the first dichroic mirror 4 is reflected by the total reflection mirror 8, passes through the wire grid 9, and reaches the reflective liquid crystal display panel 31B. The reflected light (modulated light) from the reflective liquid crystal display panel 31B becomes S-polarized light, is reflected by the wire grid 9, changes the optical path by 90 °, and reaches the light incident surface of the dichroic prism 10.
[0021]
The dichroic prism 10 combines the red modulated light, the green modulated light, and the blue modulated light to generate color image light, and emits the color image light from the light emission surface. The emitted color image light is projected by a projection lens 11 onto a screen (not shown).
[0022]
In the case of the projection-type image display device having the above-described configuration, each color-modulated light modulated by each reflective liquid crystal display panel 31 is reflected by each wire grid 6, 7, 9 and guided to the dichroic prism 10. Here, when the configuration is such that each color modulated light is transmitted through each wire grid 6, 7, 9, each color modulated light is transmitted through the glass substrate of the wire grid, and aberration occurs in each color modulated light. Image quality may be degraded. On the other hand, as described above, since each color modulated light is configured to be reflected by each of the wire grids 6, 7, and 9 and guided to the dichroic prism 10, deterioration of image quality can be prevented. Further, the contrast does not decrease when the polarizing beam splitter is used as in the related art, and the weight of the projection display apparatus can be reduced.
[0023]
Next, the projection display apparatus shown in FIG. 2 will be described. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. When the symbol “P” is added to the symbol of the wire grid, it indicates that the wire grid is configured to reflect P-polarized light and transmit S-polarized light.
[0024]
The narrow-band retardation plate 12G rotates the polarization direction of only the green wavelength band light of the yellow light transmitted through the first dichroic mirror 4 by 90 °. That is, the green light becomes S-polarized light and reaches the wire grid 7P. Since the wire grid 7P transmits S-polarized light, the green light is applied to the reflection type light modulation element 31G, is reflected as P-polarized modulated light, and reaches the wire grid 7P. The wire grid 7P reflects the P-polarized green modulated light and guides it to the light incident surface of the dichroic prism 10. Generally, it is desirable that the green light incident on the central incident surface of the dichroic prism 10 be P-polarized light in order to improve the luminance. In the configuration shown in FIG. , The luminance is improved.
[0025]
By the way, in the projection display apparatus shown in FIGS. 1 and 2, in the blue modulated light and the red modulated light incident on the dichroic prism 10, leaked light that partially passes through the dichroic prism 10 and leaks from the opposite incident surface. Occurs. Since this leaked light is S-polarized light, it is reflected by the wire grid 6 or the wire grid 9 and guided to the reflective liquid crystal display panel 31B or the reflective liquid crystal display panel 31R, and a part of the reflected light is dichroic prism 10 To be mixed with the image light and emitted, so that the contrast of the image is reduced. On the other hand, in general, the brightness of the dichroic prism 10 can be improved by using S-polarized light for red and blue and P-polarized light for green.
[0026]
In the projection display apparatus shown in FIG. 3, a narrow band retarder 12Y is provided on the optical path of yellow light. The narrow band retarder 12Y rotates the polarization direction of only the yellow light (red light and green light) by 90 °. It should be noted that a normal retardation plate may be provided since it is arranged on the optical path already separated into yellow light. The S-polarized red illumination light passes through the wire grid 6P, is reflected and modulated by the reflective liquid crystal display panel 31R, and the P-polarized red modulated light is reflected by the wire grid 6P. A narrow-band retarder 12R is arranged on the red light incident surface side of the dichroic prism 10. The narrow-band retarder 12R rotates the polarization direction of the red light only by 90 °. That is, the red modulated light becomes S-polarized light and enters the dichroic prism 10.
[0027]
In the projection display apparatus of FIG. 3, blue leaked S-polarized light leaks out of the dichroic prism 10, passes through the narrow-band retarder 12R, and reaches the wire grid 6P. The narrow-band retardation plate 12R rotates the polarization direction of the red light only by 90 °, so that the S-polarized blue leak light directly reaches the wire grid 6P. Since the wire grid 6P transmits S-polarized light, the leaked blue light of S-polarized light passes through the wire grid 6P and does not reach the reflective liquid crystal display panel 31R. Therefore, a decrease in contrast can be prevented. The S-polarized red modulated light can be made incident on the dichroic prism 10.
[0028]
In the projection display apparatus shown in FIG. 4, a narrow-band retardation plate 12C is provided on a P-polarized white light path. The narrow-band retarder 12C rotates the polarization direction of the cyan light (blue light and green light) only by 90 °. The S-polarized blue illumination light passes through the wire grid 9P, is reflected and modulated by the reflective liquid crystal display panel 31B, and the P-polarized blue modulated light is reflected by the wire grid 9P. On the blue light incident surface side of the dichroic prism 10, a narrow band retardation plate 12B is arranged. The narrow-band retarder 12B rotates the polarization direction of the blue light only by 90 °. That is, the blue modulated light becomes S-polarized light and enters the dichroic prism 10.
[0029]
In the projection type image display device of FIG. 4, red leaked light of S polarization leaks out of the dichroic prism 10, passes through the narrow band retarder 12B, and reaches the wire grid 9P. The narrow-band retarder 12B rotates the polarization direction of the blue light only by 90 ° with respect to the blue light, so that the S-polarized red leakage light directly reaches the wire grid 9P. Since the wire grid 9P transmits S-polarized light, the blue leaked light of S-polarized light transmits through the wire grid 6P and does not reach the reflective liquid crystal display panel 31R. Therefore, a decrease in contrast can be prevented. Further, the S-polarized blue modulated light can be incident on the dichroic prism 10.
[0030]
In the configuration shown in FIG. 5, the white light from the light source 1 is aligned to S-polarized light by a polarization converter (not shown). All of the wire grids are of a type that reflects P-polarized light, namely, wire grids 6P, 7P, and 9P. A narrow-band retardation plate 12B is disposed on the blue light incident surface side of the dichroic prism 10, and a dichroic prism is provided. A narrow band retarder 12R is arranged on the side of the red light incident surface 10. With such a configuration, the S-polarized red leaking light passes through the wire grid 9P and does not reach the reflective liquid crystal display panel 31B, and the S-polarized blue leaking light transmits through the wire grid 6P and is reflected. It does not reach the liquid crystal display panel 31R. Further, the configuration does not require the narrow-band retarder 12Y and the narrow-band retarder 12C in FIG.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the weight and improve the contrast of a projection display using a reflective light modulation element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an optical system of a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an optical system of the projection display apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an optical system of the projection display apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an optical system of the projection display apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an optical system of the projection display apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 light source 4 first dichroic mirror 5 second dichroic mirror 6, 7, 9 wire grid 6P, 7P, 9P wire grid for reflecting P-polarized light 10 dichroic prism 11 projection lens 12 narrow-band retardation plate 31 reflective liquid crystal display panel

Claims

透明基板上に対象光の波長程度若しくは波長より短い幅の線状体を前記波長程度若しくは波長より短い間隔で配置して成る偏光分離光学素子と、色合成手段としてダイクロイックプリズムとを備え、前記ダイクロイックプリズムの光入射面に対して、４５°の傾きをもって前記偏光分離光学素子が配置されており、当該偏光分離光学素子が反射型光変調素子への照明光として所定偏光の赤色、緑色、青色の色光を透過させると共に前記反射型光変調素子にて偏光方向が回転させられて反射してくる変調光を反射してダイクロイックプリズムに導くように配置されており、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射するように構成されており、赤色光用の光路上の偏光分離光学素子は赤色照明光であるＳ偏光を透過させ、赤色変調光であるＰ偏光を反射する特性に設定されると共に、前記ダイクロイックプリズムの赤色光用の入射面側には、赤色波長域の光のみ回転方向を９０°回転させて赤色変調光をＳ偏光に変換する狭帯域位相差手段が備えられたことを特徴とする投写型映像表示装置。A dichroic prism as a color synthesizing means, and a dichroic prism as a color combining means, wherein linear bodies having a width of about the wavelength of the target light or shorter than the wavelength are arranged on the transparent substrate at an interval of about the wavelength or shorter than the wavelength. The polarization splitting optical element is arranged at an angle of 45 ° with respect to the light incident surface of the prism, and the polarization splitting optical element emits red, green, and blue light of a predetermined polarization as illumination light to the reflective light modulation element. It is arranged so as to transmit the color light and reflect the modulated light reflected by the polarization direction being rotated by the reflection type light modulation element and guiding the modulated light to the dichroic prism, and two light incident opposite to the dichroic prism. The S-polarized red modulated light and the S-polarized blue modulated light are respectively incident on the surface, and the light exits from the dichroic prism. And the P-polarized green modulated light is incident on the light incident surface located on the opposite side to the red light. The polarization splitting optical element on the optical path for red light transmits S polarized light, which is red illumination light, and emits red light. The P-polarized light, which is the modulated light, is set to have a characteristic of reflecting the P-polarized light, and only the light in the red wavelength range is rotated by 90 ° on the incident surface side for red light of the dichroic prism to convert the red modulated light into the S-polarized light. A projection-type image display device, comprising: a narrow-band phase difference means for converting the image into a video signal.

透明基板上に対象光の波長程度若しくは波長より短い幅の線状体を前記波長程度若しくは波長より短い間隔で配置して成る偏光分離光学素子と、色合成手段としてダイクロイックプリズムとを備え、前記ダイクロイックプリズムの光入射面に対して、４５°の傾きをもって前記偏光分離光学素子が配置されており、当該偏光分離光学素子が反射型光変調素子への照明光として所定偏光の赤色、緑色、青色の色光を透過させると共に前記反射型光変調素子にて偏光方向が回転させられて反射してくる変調光を反射してダイクロイックプリズムに導くように配置されており、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射するように構成されており、青色光用の光路上の偏光分離光学素子は青色照明光であるＳ偏光を透過させ、青色変調光であるＰ偏光を反射する特性に設定されると共に、前記ダイクロイックプリズムの青色光用の入射面側には、青色波長域の光のみ回転方向を９０°回転させて青色変調光をＳ偏光に変換する狭帯域位相差手段が備えられたことを特徴とする投写型映像表示装置。A dichroic prism as a color synthesizing means, and a dichroic prism as a color combining means, wherein linear bodies having a width of about the wavelength of the target light or shorter than the wavelength are arranged on the transparent substrate at an interval of about the wavelength or shorter than the wavelength. The polarization splitting optical element is arranged at an angle of 45 ° with respect to the light incident surface of the prism, and the polarization splitting optical element emits red, green, and blue light of a predetermined polarization as illumination light to the reflective light modulation element. It is arranged so as to transmit the color light and reflect the modulated light reflected by the polarization direction being rotated by the reflection type light modulation element and guiding the modulated light to the dichroic prism, and two light incident opposite to the dichroic prism. The S-polarized red modulated light and the S-polarized blue modulated light are respectively incident on the surface, and the light exits from the dichroic prism. Is configured so that the P-polarized green modulated light is incident on the light incident surface located on the opposite side to the blue light, and the polarization separation optical element on the optical path for blue light transmits S-polarized light, which is blue illumination light, and The P-polarized light, which is the modulated light, is set to have a characteristic of reflecting the P-polarized light, and on the incident surface side of the dichroic prism for blue light, only the light in the blue wavelength range is rotated by 90 ° to rotate the blue modulated light into the S-polarized light. A projection-type image display device, comprising: a narrow-band phase difference means for converting the image into a video signal.

請求項１に記載の投写型映像表示装置において、青色光用の光路上の偏光分離光学素子は青色照明光であるＳ偏光を透過させ、青色変調光であるＰ偏光を反射する特性に設定されると共に、前記ダイクロイックプリズムの青色光用の入射面側には、青色波長域の光のみ回転方向を９０°回転させて青色変調光をＳ偏光に変換する狭帯域位相差手段が備えられたことを特徴とする投写型映像表示装置。2. The projection display apparatus according to claim 1, wherein the polarization splitting optical element on the optical path for blue light is configured to transmit S-polarized light as blue illumination light and reflect P-polarized light as blue modulated light. At the same time, a narrow band phase difference means for converting the blue modulated light into the S-polarized light by rotating only the light in the blue wavelength range by 90 ° is provided on the blue light incident surface side of the dichroic prism. A projection type video display device characterized by the above-mentioned.

透明基板上に対象光の波長程度若しくは波長より短い幅の線状体を前記波長程度若しくは波長より短い間隔で配置して成る偏光分離光学素子と、色合成手段としてダイクロイックプリズムとを備え、前記ダイクロイックプリズムの光入射面に対して、４５°の傾きをもって前記偏光分離光学素子が配置されており、当該偏光分離光学素子が反射型光変調素子への照明光として所定偏光の赤色、緑色、青色の色光を透過させると共に前記反射型光変調素子にて偏光方向が回転させられて反射してくる変調光を反射してダイクロイックプリズムに導くように配置されており、前記ダイクロイックプリズムの向かい合う二つの光入射面にＳ偏光の赤色変調光及びＳ偏光の青色変調光がそれぞれ入射すると共に、前記ダイクロイックプリズムの光出射面と反対側に位置する光入射面にＰ偏光の緑色変調光が入射するように構成されており、上記赤色用および青色用の反射型光変調素子をダイクロイックプリズムの光出射面と略同一面上で当該面に平行に配置したことを特徴とする投写型映像表示装置。A dichroic prism as a color synthesizing means, and a dichroic prism as a color combining means, wherein linear bodies having a width of about the wavelength of the target light or shorter than the wavelength are arranged on the transparent substrate at an interval of about the wavelength or shorter than the wavelength. The polarization splitting optical element is arranged at an angle of 45 ° with respect to the light incident surface of the prism, and the polarization splitting optical element emits red, green, and blue light of a predetermined polarization as illumination light to the reflective light modulation element. It is arranged so as to transmit the color light and reflect the modulated light reflected by the polarization direction being rotated by the reflection type light modulation element and guiding the modulated light to the dichroic prism, and two light incident opposite to the dichroic prism. The S-polarized red modulated light and the S-polarized blue modulated light are respectively incident on the surface, and the light exits from the dichroic prism. And the P-polarized green modulated light is incident on the light incident surface located on the opposite side of the dichroic prism. And a projection type video display device arranged in parallel to the surface.