JP4077490B2 - Projection-type image display device - Google Patents
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Description
本発明は、液晶パネルあるいは反射式液晶表示素子などのライトバルブ素子を使用しスクリーン上に映像を投影する表示装置、例えば、液晶プロジェクタ装置や、反射式映像表示プロジェクタ装置、液晶テレビジョン、投写型ディスプレイ装置等の映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device for projecting an image on a screen using a light valve element such as a liquid crystal panel or a reflective liquid crystal display device, for example, a liquid crystal projector device, a reflective video display projector device, a liquid crystal television, a projection type The present invention relates to a video display device such as a display device.
液晶パネル等のライトバルブ素子に、電球などの光源からの光を当てて、ライトバルブ素子上の画像を拡大投射する液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置が知られている。 2. Description of the Related Art There is known a projection display apparatus such as a liquid crystal projector that projects light on a light valve element such as a light bulb by irradiating light from a light source such as a light bulb.
この種の映像表示装置は、光源からの光をライトバルブ素子で画素毎の濃淡に変えて調節し、スクリーンなどに投射するものである。例えば、液晶表示素子の代表例であるツイステッド・ネマティック(TN)型液晶表示素子は、透明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を注入して成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに90°異なるように２枚の偏光板を配置したものであり、液晶の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光板の偏光成分の選択作用とを組み合わせることにより、入射光の透過光量を制御して画像情報を表示するようになっている。近年、こうした透過型あるいは反射型の映像表示素子では、素子自体の小型化が進むとともに、解像度等の性能も急速に向上している。 This type of video display device adjusts light from a light source by changing it to light and dark for each pixel with a light valve element, and projects it onto a screen or the like. For example, a twisted nematic (TN) type liquid crystal display element, which is a typical example of a liquid crystal display element, has a polarization direction before and after a liquid crystal cell formed by injecting liquid crystal between a pair of transparent substrates having a transparent electrode film. The two polarizing plates are arranged so that they are different from each other by 90 °. By combining the action of rotating the polarization plane by the electro-optic effect of the liquid crystal and the selection of the polarizing component of the polarizing plate, Image information is displayed by controlling the amount of transmitted light. In recent years, in such a transmissive or reflective video display element, the element itself has been miniaturized and the performance such as resolution has been rapidly improved.
このため、この映像表示素子等のライトバルブ素子を用いた表示装置の小型高性能化も進み、単に従来のようにビデオ信号等による映像表示を行うだけでなく、パーソナルコンピュータの画像出力装置としての投射型映像表示装置も新たに提案されている。この種の投射型映像表示装置には、特に、小型であることと、画面の隅々まで明るい画像が得られることが要求される。しかし、従来の投射型映像表示装置は、大型であったり、また、最終的に得られた画像の明るさ、画質等の性能が不十分であるといった問題があった。 For this reason, the display device using the light valve element such as the video display element has been improved in size and performance, and not only performs video display by a video signal as in the prior art, but also as an image output device of a personal computer. A projection-type image display device has also been newly proposed. This type of projection-type image display device is particularly required to be small in size and to obtain bright images at every corner of the screen. However, the conventional projection type video display device has a problem that it is large in size and has insufficient performance such as brightness and image quality of the finally obtained image.
例えば、液晶表示装置全体の小型化には、ライトバルブ素子、すなわち液晶表示素子自体の小型化が有効であるが、液晶表示素子を小型化すると液晶手段による被照射面積が小さくなるため光源が放射する全ての光束量に対する照明手段による被照射面積が小さくなるため光源が放射する全ての光束量に対する液晶表示素子上の光束量の比率（以下、これを光利用効率という）が低くなり、また、画面周辺部が暗い等の問題が生じる。さらに、液晶表示素子は一方向の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源からの光の約半分は利用されない。光源からのランダムな偏光光を一方向の偏光方向に揃えて液晶表示素子に照射する光学系としては、特開平４−６３３１８号公報に開示されているような偏光ビームスプリッターなどの偏光変換素子を利用して、光源から出射するランダムな偏光光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離してプリズムを用いて合成するものがある。 For example, miniaturization of the light valve element, that is, the liquid crystal display element itself is effective for miniaturization of the entire liquid crystal display device. However, when the liquid crystal display element is miniaturized, the area irradiated by the liquid crystal means is reduced, and the light source emits light. The ratio of the luminous flux on the liquid crystal display element to the total luminous flux emitted from the light source (hereinafter referred to as light utilization efficiency) is reduced because the illuminated area by the illumination means for all luminous flux is reduced, and Problems such as a dark screen periphery occur. Furthermore, since the liquid crystal display element can use only polarized light in one direction, about half of the light from the light source that emits randomly polarized light is not used. As an optical system for irradiating a liquid crystal display element with randomly polarized light from a light source aligned in one direction of polarization, a polarization conversion element such as a polarizing beam splitter as disclosed in JP-A-4-63318 is used. In some cases, random polarized light emitted from a light source is separated into P-polarized light and S-polarized light and synthesized using a prism.
また、これを用いて、従来の光学系においては、特に反射型液晶表示装置を用いた照明光学系では、上記偏光ビームスプリッタと反射型液晶表示素子を組合せて、映像のＯＮ及びＯＦＦ及び階調表現に応じて偏光方向を変換することで検光し、その後投射レンズにより映像をスクリーン上に投射する構成となっている。この場合、偏光ビームスプリッタに起因して、色むらやコントラスト低下が問題となる。すなわち、光の入射角度に対するＰ偏光光の透過率およびＳ偏光光の反射率の特性が変化するため、照明光学系の所定角度の光に対して偏光ビームスプリッタの透過率および反射率ムラが生じる。これにより、スクリーンに投影される画質の劣化が発生する。 In addition, in this case, in the conventional optical system, particularly in the illumination optical system using the reflective liquid crystal display device, the polarizing beam splitter and the reflective liquid crystal display element are combined to turn on and off the image and the gradation. The light is analyzed by changing the polarization direction according to the expression, and then the image is projected onto the screen by the projection lens. In this case, color unevenness and contrast reduction become a problem due to the polarization beam splitter. That is, since the characteristics of the transmittance of the P-polarized light and the reflectance of the S-polarized light with respect to the incident angle of light change, the transmittance and reflectance unevenness of the polarizing beam splitter occur with respect to the light at a predetermined angle of the illumination optical system. . As a result, the image quality projected on the screen is degraded.
特開平０９−０５４２１３号公報に開示されているようなＰＢ膜を挟み込む透過性材料を光弾性係数の絶対値を１.５×10-8cｍ2／Ｎ以下である硝材で構成をした偏光ビームスプリッタを利用して、偏光ビームスプリッタ硝材内での複屈折を低下し、スクリーン上のコントラストを向上するものがある。しかし、この発明では、偏光ビームスプリッタ硝材自体の重量が重く（従来比略２倍以上）、コストも高くなるので、利用個数を低減したい。しかし、この発明の実施例以外で、一般的な光学系はＲＧＢ３枚の反射型パネルに対し、各々３つの偏光ビームスプリッタを使用するため、光学系の大きさ、重量及びコストを
それぞれ低減することについては考慮されていない。
A polarized beam composed of a transparent material sandwiching a PB film as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-054213 made of a glass material having an absolute value of photoelastic coefficient of 1.5 × 10 −8 cm 2 / N or less. Some splitters use a splitter to reduce the birefringence in the polarizing beam splitter glass material and improve the contrast on the screen. However, in the present invention, the polarizing beam splitter glass material itself is heavy (approximately twice or more as compared with the conventional one) and the cost is increased, so it is desired to reduce the number of use. However, other than the embodiment of the present invention, the general optical system uses three polarization beam splitters for each of RGB three reflective panels, so that the size, weight and cost of the optical system can be reduced. Is not considered.
また、反射式液晶表示素子等を用いる光学系においては、色分離・合成系にダイクロイックコートを施したダイクロイックプリズムもしくはダイクロイックミラーを用い、色分離・合成系に入射及び出射する時の偏光方向により光りの方向を変えている。ダイクロイックコートは入射する光の偏光方向により特性が変化することが知られている。すなわち、P偏光光とＳ偏光光とでは、分離する波長帯域に違いが生じる。具体的に説明すると、ダイクロイック青反射面では、Ｓ偏光入射光に比べＰ偏光入射光の半値波長が低くなる。この場合、Ｓ偏光で入射した光は、青反射コーテイング面のＳ偏光半値波長λsに従い反射光と透過光に分離される。画像情報が白の時、光は青用反射型液晶表示素子にてＰ偏光光に偏光変換され、青反射コーテイング面に再入射される。今度は、Ｐ偏光半値波長λpに従い反射光と透過光に分離される。この際、半値波長が低くなっている分、反射せずに、透過してしまう波長帯域がある。この透過した波長帯域の光は、映像表示装置で活用することができないために、上記半値波長差分の光は失われ、明るさの減少及び色性能の劣化が起こる。同様のことが赤反射面でも起る。従って、この波長帯域のずれの分の光を利用できないということになる。これにより映像表示装置として、光利用効率の低下及び、色度性能の低下の問題が発生する。 In an optical system using a reflective liquid crystal display element, etc., a dichroic prism or dichroic mirror with a dichroic coat applied to the color separation / combination system is used, and light is emitted depending on the polarization direction when entering and exiting the color separation / combination system. Is changing the direction. It is known that the characteristics of a dichroic coat change depending on the polarization direction of incident light. That is, there is a difference in the wavelength band to be separated between P-polarized light and S-polarized light. More specifically, on the dichroic blue reflecting surface, the half-value wavelength of the P-polarized incident light is lower than that of the S-polarized incident light. In this case, light incident as S-polarized light is separated into reflected light and transmitted light according to the S-polarized half-value wavelength λs of the blue reflective coating surface. When the image information is white, the light is converted into P-polarized light by the blue reflective liquid crystal display element and re-incident on the blue reflective coating surface. This time, the light is separated into reflected light and transmitted light according to the P-polarized half-value wavelength λp. At this time, there is a wavelength band that is transmitted without being reflected because the half-value wavelength is lower. Since the light in the transmitted wavelength band cannot be used in the video display device, the light of the half-value wavelength difference is lost, and the brightness is reduced and the color performance is deteriorated. The same thing happens on the red reflecting surface. Therefore, it is impossible to use light corresponding to the shift of the wavelength band. As a result, the video display device has a problem of a decrease in light utilization efficiency and a decrease in chromaticity performance.
また、映像表示装置はコントラストが重要な性能の一つであるが、コントラスト向上のために、照明系と偏光ビームスプリッタの間と、偏光ビームスプリッタと投射レンズの間の両方あるいは何れか一方に、偏光板を挿入するのが効果的であるが、従来の構成では、赤色、緑色、青色の全ての光が、偏光板を通過するため、偏光板の温度上昇が発生し、コントラストの低下、偏光板のヤケ等の問題が発生していた。 In addition, contrast is one of the important performances of an image display device, but in order to improve contrast, between the illumination system and the polarizing beam splitter, and / or between the polarizing beam splitter and the projection lens, Inserting a polarizing plate is effective, but in the conventional configuration, all red, green, and blue light passes through the polarizing plate, resulting in an increase in the temperature of the polarizing plate, a decrease in contrast, and polarization. There was a problem such as burning of the board.
以上より、映像表示装置の明るさ及び画質を維持しながらの光学系および投射型映像表示装置自体の大きさ低減および重量低減およびコスト低減という観点からの対応が必要となっている。 From the above, it is necessary to take measures from the viewpoint of reducing the size, weight, and cost of the optical system and the projection type video display device itself while maintaining the brightness and image quality of the video display device.
以上の従来技術では、映像表示装置の明るさ及び画質上の性能を確保しつつ、装置自体の大きさ低減、重量低減及びコスト低減を実現する方法が課題となっている。すなわち、明るさ確保、コントラスト向上、装置自体の大きさ低減、重量低減、コスト低減のために、偏光ビームスプリッタと色分離合成手段であるダイクロイックプリズムの光効率向上と、反射型パネルに入出射するための方式の工夫と、それぞれの効率的な配置の工夫が必要となっている。 In the above prior arts, there is a problem of a method for realizing size reduction, weight reduction, and cost reduction of the device itself while ensuring the brightness and image quality performance of the video display device. That is, in order to ensure brightness, improve contrast, reduce the size of the device itself, reduce weight, and reduce costs, improve the light efficiency of the dichroic prism, which is a polarization beam splitter and color separation / combination means, and enter and exit the reflective panel. In order to achieve this, it is necessary to devise a method for efficient arrangement of each of them.
本発明では、上記した従来技術での課題事項に関して、小型・低コスト下で、明るさや高画質性能を確保できる映像表示技術の提供が目的である。 An object of the present invention is to provide a video display technique that can ensure brightness and high image quality performance at a small size and low cost with respect to the above-described problems in the prior art.
光源ユニットの出射光から映像信号に応じた光学像を形成する反射型映像表示素子と、該反射型映像表示素子に光を照射する照明光学系と、該反射型映像表示素子から出射した光を投射する投射手段とを備える映像表示装置用の光学エンジンにおいて、前記反射型映像表示素子の光軸上に、光の偏光方向を変換する偏光変換素子２個と特定波長域のみの光を反射または透過する色分離合成手段２個との組合せ構成、または、該偏光変換素子３個と該色分離合成手段１個との組合せ構成を設ける。かかる構成により、従来２〜３個色分離合成手段と３個以上の偏光ビームスプリッタを組み合わせて、ＲＧＢ各色の反射式映像表示素子に光を入出射させる方式が一般的であり、合計５〜６個の偏光ビームスプリッタと色分離合成手段を必要としていた。これを合計４個に低減できるので、小型化と軽量化及び大幅低コスト化も可能となる。 A reflective video display element that forms an optical image corresponding to a video signal from light emitted from the light source unit, an illumination optical system that irradiates light to the reflective video display element, and light emitted from the reflective video display element In an optical engine for a video display device comprising a projecting means for projecting, on the optical axis of the reflective video display element, two polarization conversion elements for converting the polarization direction of light and light only in a specific wavelength range are reflected or A combination configuration with two transmitting color separation / combination means or a combination configuration with three polarization conversion elements and one color separation / combination means is provided. With such a configuration, a conventional system in which light is incident on and emitted from a reflective image display element for each color of RGB by combining two or three color separation / combining means and three or more polarization beam splitters is common. A polarization beam splitter and color separation / synthesis means are required. Since this can be reduced to a total of four, it is possible to reduce the size, weight and cost significantly.
また、色合成手段を偏光変換素子の後の光路上で、かつ投射レンズ直前の光軸上に配置した構成とする。これにより、色合成手段のみでＲＧＢ各色の光を合成でき、光学素子の部品点数が低減できる。また、色合成の波長帯域を制御でき、かつ、傾斜膜等の色合成の誘電体多層膜を配置可能とできるので、色の均一性及び純度を高めることが可能である。また光学性能の向上とともに、小型化、軽量化、大幅低コスト化できるようになる。 Further, the color synthesizing means is arranged on the optical path after the polarization conversion element and on the optical axis immediately before the projection lens. As a result, light of each color of RGB can be synthesized only by the color synthesis means, and the number of parts of the optical element can be reduced. In addition, since the wavelength band for color synthesis can be controlled and a dielectric multilayer film for color synthesis such as an inclined film can be arranged, it is possible to improve color uniformity and purity. In addition, the optical performance can be improved, and the size, weight, and cost can be significantly reduced.
また、反射型映像表示素子のＲＧＢ各３枚に光を入出射する略直前位置に２個の偏光変換素子を用い、2個の偏光変換素子に光を入射させる略直前部位に別の偏光変換素子または色分離手段を１個組合わせ、かつ反射型映像表示素子のＲＧＢ３枚の各々を反射した映像である出射光は、2個の偏光変換素子により検光され、この出射光が通過する部位に色合成手段を1個配置し、かつ色合成手段からの出射光を投射手段によりスクリーン面等に投射する構成とする。 In addition, two polarization conversion elements are used at positions almost immediately before light enters and exits each of the three RGB elements of the reflective image display element, and another polarization conversion is performed at a position immediately before light is incident on the two polarization conversion elements. The outgoing light which is an image obtained by combining one element or color separation means and reflecting each of the three RGB colors of the reflective image display element is analyzed by the two polarization conversion elements, and the part through which the outgoing light passes One color synthesizing unit is arranged, and light emitted from the color synthesizing unit is projected onto a screen surface or the like by the projecting unit.
かかる構成では、色分離手段のみでＲＧＢ各色の光を分離でき、光学素子の部品点数が低減できる。また、各色パネルに入射する光の色に対し、色分離の波長帯域を制御でき、かつ、傾斜膜等の色分離の誘電体多層膜を配置可能とできるので、色の均一性および色純度を高めることが可能である。この構成により、さらなる光学性能の向上と、さらにこの構成により、小型化と軽量化および部材と装置が小型軽量化する効果と、これにより、コストも大幅に低減できる効果がある。 In such a configuration, it is possible to separate light of each RGB color by only the color separation means, and the number of parts of the optical element can be reduced. In addition, the color separation wavelength band can be controlled with respect to the color of light incident on each color panel, and a color separation dielectric multilayer film such as an inclined film can be arranged, so that color uniformity and color purity can be achieved. It is possible to increase. With this configuration, the optical performance is further improved, and further, this configuration has the effect of reducing the size and weight, reducing the size and weight of the members and the device, and thereby reducing the cost significantly.
さらには、反射型映像表示素子に入出射する光軸上に前記偏光変換素子２個と前記色分離合成手段２個、または前記偏光変換素子３個と前記色分離合成手段１個の組合せ構成と、特定波長帯域の光の偏光を所定角度の偏光方向に変換する特定波選択波長板と、を有する光学系構成とする。これにより構成のどの位置でも、何枚でも挿入でき、ＲＧＢ等の各色の波長帯域の光の偏光方向を自由に変換できるので、 色分離合成手段を通過するＰ偏光光とＳ偏光光によるダイクロイック膜の特性変化の影響を低減でき、かつ偏光ビームスプリッタでの色分離あるいは色合成の効率が向上し、本発明の構成が容易に実現できるようになる。 Further, two polarization conversion elements and two color separation / combination means on the optical axis entering and exiting the reflective image display element, or a combination configuration of three polarization conversion elements and one color separation / combination means, The optical system configuration includes a specific wave selection wavelength plate that converts polarization of light in a specific wavelength band into a polarization direction of a predetermined angle. As a result, any number of components can be inserted at any position in the configuration, and the polarization direction of light in the wavelength band of each color such as RGB can be freely converted. And the efficiency of color separation or color synthesis by the polarization beam splitter is improved, and the configuration of the present invention can be easily realized.
光源と、特定波長域の偏光方向を変換させる光学素子の間に、Ｇ光のみを透過または反射させることにより分離する緑色光分離手段、例えばダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズム等を配し、Ｇ光をあらかじめ分離せしめる。分離されたＧ光は専用の偏光ビームスプリッタと映像表示素子を用いて映像を得る。かかる構成により、エネルギーをＧ光と、赤、青色光とに分離でき、各光路における熱量を分散させ、偏光板等の耐熱性の低い光学部品の使用が可能となる。 Green light separating means, for example, a dichroic mirror or a dichroic prism, which separates by transmitting or reflecting only the G light is disposed between the light source and the optical element that changes the polarization direction of the specific wavelength region, and the G light is preliminarily disposed. Let me separate. The separated G light obtains an image using a dedicated polarization beam splitter and an image display element. With this configuration, energy can be separated into G light, red, and blue light, and the amount of heat in each optical path can be dispersed, so that an optical component having low heat resistance such as a polarizing plate can be used.
緑色光分離手段により、分離されたＲ光、青色光は、特定波長域の偏光方向を変換させる光学素子により、何れか一方の光のみ偏光方向を変換され偏光ビームスプリッタに入射する。この時特定波長域はＧ光の領域、即ち、略５１０〜５８０ｎｍの帯域を境に特性が変化するようにする。偏光ビームスプリッタにより偏光方向の異なるＲ光、青色光は分離され、それぞれの映像表示素子により偏光変換され、反射し、偏光ビームスプリッタにより、映像を得る。ここで、さらに再び特定波長域の偏光方向を変換させる光学素子を用いて、偏光方向をそろえてもよい。かかる構成により、一つの偏光ビームスプリッタにより、同時に二色の画像を得ることができ、ダイクロコート等による色分離を行い、それぞれの光路に偏光ビームスプリッタを配置する場合に比べ、小型かつ軽量な光学エンジンの設
計が可能となる。緑、赤及び青色光の映像は色合成手段、例えば、ダイクロイックミラーないしはダイクロイックプリズムにより合成され、一つのカラー映像として投射レンズによりスクリーンに投影される。
The R light and the blue light separated by the green light separating means are incident on the polarization beam splitter after the polarization direction of only one of the light is converted by the optical element that converts the polarization direction of the specific wavelength region. At this time, the specific wavelength region is set so that the characteristic changes with the G light region, that is, a band of about 510 to 580 nm as a boundary. R light and blue light having different polarization directions are separated by the polarization beam splitter, polarized and converted by the respective image display elements, reflected, and an image is obtained by the polarization beam splitter. Here, the polarization direction may be aligned using an optical element that converts the polarization direction of the specific wavelength region again. With this configuration, two polarizing images can be obtained at the same time with a single polarizing beam splitter, color separation by dichroic coating, etc., and a smaller and lighter optical system than when a polarizing beam splitter is placed in each optical path. The engine can be designed. The green, red, and blue light images are combined by color combining means, for example, a dichroic mirror or dichroic prism, and projected as one color image on the screen by the projection lens.
かかる構成により、色分離・合成手段を分離し、通過する光の偏光をＳ偏光もしくはＰ偏光に限定できるため、光利用効率の低下、色度性能の低下を防ぐことができる。また、Ｇ光を、映像表示素子の直前に配される偏光ビームスプリッター入射前に分離するため、光エネルギーが分散される。これにより、緑色光分離手段と映像表示素子の直前に配される偏光ビームスプリッターの間に偏光板等を挿入することが可能になり、投影画像のコントラストの向上が可能となる。偏光ビームスプリッタと投射レンズとの間も同様に、緑色のみ分離されているため、光エネルギーが分散され、偏光板の挿入が可能となる。 With this configuration, it is possible to separate the color separating / synthesizing means and limit the polarization of light passing therethrough to S-polarized light or P-polarized light, so that it is possible to prevent a decrease in light utilization efficiency and a decrease in chromaticity performance. Further, since the G light is separated before entering the polarization beam splitter disposed immediately before the image display element, the light energy is dispersed. As a result, a polarizing plate or the like can be inserted between the green light separating means and the polarizing beam splitter disposed immediately before the image display element, and the contrast of the projected image can be improved. Similarly, since only the green color is separated between the polarizing beam splitter and the projection lens, the light energy is dispersed and the polarizing plate can be inserted.
さらに、赤、青色光の光路において偏光分離素子と色合成手段との間に、特定波長帯域の光を偏光変換する光学素子を挿入し、光学素子の出射光が、色合成手段において反射されて投射手段に入射する場合にはＳ偏光、透過されて投射手段に入射する場合にはＰ偏光となるようにすることにより、色合成手段での反射、透過特性を向上させることができる。 Furthermore, an optical element that converts the polarization of light in a specific wavelength band is inserted between the polarization separation element and the color synthesis means in the optical path of red and blue light, and the emitted light from the optical element is reflected by the color synthesis means. The reflection and transmission characteristics of the color synthesizing means can be improved by making the S-polarized light when entering the projection means and the P-polarized light when transmitted and entering the projection means.
または、前記色分離合成手段はダイクロイックプリズムであり、その色分離方向の光軸に対し垂直方向の一角辺を他角辺より大きな面取り部を設け、該面取り部に構造部材あるいは、他の光学部材を配置した構成とする。この構成により、これらの光学素子を筐体に組込む場合に、大きな面取り部に対向する光学素子の角部分を配置させることで、光学配置において偏光変換素子と色分離合成手段との互いの干渉を防止でき、また、この角面取り部分に筐体を挿入し、これらの光学素子の保持を容易にすることができ、４個の光学素子及び手段を高密度に配置することが可能となる。これにより、装置全体の小型化、軽量化をさらに進歩させることができ、かつ、製造時に組み込み方向を容易に認識できるようになる。 Alternatively, the color separation / combination means is a dichroic prism, and has a chamfered portion with one corner side perpendicular to the optical axis in the color separation direction larger than the other corner side, and the chamfered portion has a structural member or another optical member. It is set as the structure which arranged. With this configuration, when these optical elements are incorporated into the casing, the corners of the optical elements that face the large chamfered portion are arranged, so that the polarization conversion element and the color separation / combination means can interfere with each other in the optical arrangement. In addition, it is possible to prevent this, and it is possible to easily hold the optical elements by inserting a casing into the chamfered portion, and it is possible to arrange the four optical elements and means at high density. As a result, the overall size and weight of the apparatus can be further improved, and the assembly direction can be easily recognized at the time of manufacture.
また、色分離合成手段の誘電体多層膜、たとえばダイクロイックコートを、色分離合成方向の光軸に対し所定角度で配置されている、誘電体多層膜の面の長手方向に対し、傾斜膜付けを施した構成とする。これにより、各色パネルに入出射する光の色に対し、色分離の波長帯域を制御でき、かつ、傾斜膜等の色分離の誘電体多層膜を配置可能とできるので、色の均一性及び色純度を高めることが可能である。この構成により、さらに光学性能を向上できる。 In addition, a dielectric multilayer film of color separation / synthesis means, for example, a dichroic coat, is provided with an inclined film with respect to the longitudinal direction of the surface of the dielectric multilayer film, which is disposed at a predetermined angle with respect to the optical axis in the color separation / synthesis direction. The applied structure. As a result, the color separation wavelength band can be controlled with respect to the color of light entering and exiting each color panel, and a color separation dielectric multilayer film such as an inclined film can be disposed. It is possible to increase the purity. With this configuration, the optical performance can be further improved.
本発明の光学エンジンでは、第１の光と、第２及び第３の光を分離する分離手段と、該第１の光を第１の映像表示素子に導く第１のプリズムと、該第２及び該第３の光を第２、第３の映像表示素子に導く第２のプリズムと、該第１〜該第３の光を合成する合成手段とを備え、該第１の光が入出射する該第１のプリズム面の一方に第１の色調整膜を設け、該第２及び該第３の光が入出射する面のいずれか一方の面に第２の色調整膜を設ける。また、この発明において、該合成手段を第３のプリズムとし、該第１の光が入出射する該第１のプリズム面及び該第１の光が入射する該第３のプリズム面のいずれか一方の面に該第１の色調整膜を設け、該第２の光及び該第３の光が入出射する該第２のプリズム面及び該第２の光及び該第３の光が入射する該第３のプリズム面の面のいずれか一方の面に該第２の色調整膜を設ける。また、第１の光の光路及び第２の光の光路の一方に偏光変換素子を設け、該色調整膜及び該偏光変換素子によって色調整する。 In the optical engine of the present invention, the first light, the separating means for separating the second and third lights, the first prism for guiding the first light to the first video display element, and the second And a second prism for guiding the third light to the second and third image display elements, and a combining means for combining the first to third lights, and the first light is incident / exited. A first color adjustment film is provided on one of the first prism surfaces, and a second color adjustment film is provided on one of the surfaces on which the second and third lights enter and exit. In the present invention, the synthesizing means is a third prism, and either the first prism surface on which the first light enters or exits or the third prism surface on which the first light enters. The first color adjusting film is provided on the surface of the first prism, and the second prism surface on which the second light and the third light enter and exit, and the second light and the third light enter. The second color adjustment film is provided on any one of the surfaces of the third prism surface. In addition, a polarization conversion element is provided in one of the optical path of the first light and the optical path of the second light, and color adjustment is performed by the color adjustment film and the polarization conversion element.
また、本発明の光学エンジンでは、第１の光と、第２及び第３の光を分離する分離手段と、該第１の光を映像表示素子に入射して検光する第１の偏光ビームスプリッタと、該第２及び該第３の光それぞれ第２及び第３の映像表示素子に入射して検光する第２の偏光ビームスプリッタと、該第１から該第３の光を合成する合成手段と、該第１の光の光路及び該第２及び該第３の光路の一方の光路に設けられた偏光変換素子とを備え、該分離手段と該偏光変換素子によって色調整する。この発明において、該第２の偏光ビームスプリッタ入出射面にそれぞれ第１、第２の特定波長域偏光変換素子を設け、該分離手段と、該第１及び該第２の特定波長域偏光変換素子で色調整する。また、該分離手段の半値と該第１及び該第２の特定波長域偏光変換素子の半値を組み合わせて５００ｎｍ近傍の光をカットす
る。
In the optical engine according to the present invention, the first light, the separating means for separating the second light and the third light, and the first polarized beam which enters the image display element and detects the first light. A splitter, a second polarization beam splitter that enters and analyzes the second and third image display elements, respectively, and a combination that combines the first to third lights. And a polarization conversion element provided in one of the optical path of the first light and the second and third optical paths, and color adjustment is performed by the separation means and the polarization conversion element. In the present invention, first and second specific wavelength band polarization conversion elements are provided on the second polarization beam splitter entrance and exit surfaces, respectively, the separating means, and the first and second specific wavelength band polarization conversion elements Use to adjust the color. Further, the light near 500 nm is cut by combining the half value of the separating means and the half value of the first and second specific wavelength band polarization conversion elements.
他の光学エンジンの発明では、色分離手段と、該色分離手段で分離された第１の光を第１の映像表示素子に入射し、該第１の映像表示素子からの光を出射する第１のプリズムと、該色分離手段で分離された第１及び第２の光を第２及び第３の映像表示素子に入射し、該第２及び第３の映像表示素子からの光を出射する第２のプリズムと、該第１から該第３の光を合成する色合成手段と、該第１及び該第２のプリズムの少なくとも一方のプリズムの近傍に配置された偏光板とを備え、該偏光板を近傍のプリズムに貼り付ける。この発明において、該色合成手段をプリズムで構成し、該プリズム近傍に配置された偏光板を該プリズムに貼り付ける。 In another invention of the optical engine, the color separation means and the first light separated by the color separation means are incident on the first image display element, and the first light is emitted from the first image display element. 1 prism and the first and second lights separated by the color separation means are incident on the second and third image display elements, and the light from the second and third image display elements is emitted. A second prism, color synthesizing means for synthesizing the first to third light, and a polarizing plate disposed in the vicinity of at least one of the first and second prisms, A polarizing plate is attached to a nearby prism. In the present invention, the color synthesizing means is constituted by a prism, and a polarizing plate disposed in the vicinity of the prism is attached to the prism.
また、本発明の光学エンジンでは、色分離手段で分離された光を映像表示素子で変調して色合成手段で合成してして出射手段で出射する光学エンジンにおいて、該色分離手段をダイクロイックミラー及びダイクロイックプリズムのいずれかで構成し、該色合成手段をダイクロイックミラー及びダイクロイックプリズムのいずれかで構成し、該色分離手段の半値波長と該色合成手段の半値波長を異なる値に設定して、色純度を向上させる。 In the optical engine according to the present invention, the light separated by the color separation means is modulated by the image display element, synthesized by the color synthesis means, and emitted by the emission means. The color separation means is a dichroic mirror. And dichroic prism, the color composition means is composed of either a dichroic mirror or a dichroic prism, and the half-value wavelength of the color separation means and the half-value wavelength of the color composition means are set to different values, Improve color purity.
また、本発明の光学エンジンでは、ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムからなるダイクロイック素子を使用する光学エンジンにおいて、該ダイクロイック素子にダイクロイックコートを設け、該ダイクロイックコートの厚さを光の入射角度によって変化させる。 In the optical engine of the present invention, in an optical engine using a dichroic element composed of a dichroic mirror or a dichroic prism, the dichroic coat is provided on the dichroic element, and the thickness of the dichroic coat is changed according to the incident angle of light.
また、本発明の光学エンジンでは、偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムからなるプリズムを使用する光学エンジンにおいて、該プリズムの用途に応じて硝材を変える。 In the optical engine of the present invention, the glass material is changed according to the use of the prism in the optical engine using a prism formed of a polarization beam splitter or a dichroic prism.
また、本発明の光学エンジンでは、色分離手段と、検光用の偏光ビームスプリッタと、色合成手段とを備え、色分離手段及び色合成手段の一方に偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムからなるプリズムを使用する光学エンジンにおいて、該検光用の偏光ビームスプリッタ及び該プリズムの硝材を用途によって変えると共に、該プリズムの体積を該検光用の偏光ビームスプリッタの体積より小さくする。 The optical engine of the present invention further includes a color separation means, a polarizing beam splitter for light detection, and a color composition means, and a prism made up of a polarization beam splitter or a dichroic prism is provided on one of the color separation means and the color composition means. In the optical engine to be used, the polarizing beam splitter for analysis and the glass material of the prism are changed depending on the application, and the volume of the prism is made smaller than the volume of the polarizing beam splitter for analysis.
また、本発明の光学エンジンでは、液晶を充填する枠と該液晶のカバーガラスとを有する液晶表示素子を偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムからなるプリズムに直接接着する。 In the optical engine of the present invention, a liquid crystal display element having a frame for filling liquid crystal and a cover glass for the liquid crystal is directly bonded to a prism formed of a polarization beam splitter or a dichroic prism.
また、本発明の光学エンジンでは、偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムからなるプリズムに調整板を接着し、該調整板に液晶を充填する枠と該液晶のカバーガラスとを有する液晶表示素子を接着する。 In the optical engine of the present invention, an adjustment plate is bonded to a prism formed of a polarizing beam splitter or a dichroic prism, and a liquid crystal display element having a frame for filling liquid crystal and a cover glass for the liquid crystal is bonded to the adjustment plate.
また、本発明の光学エンジンでは、第１のプリズム片と第のプリズム片とを貼り合わせて構成されたプリズムを有する光学エンジンにおいて、該第１のプリズム片の長さを該第２のプリズム片の長さに比べて短くして、該第１のプリズム片と該第２のプリズム片の間に段部を設けるように該第１のプリズム片と該第２のプリズム片を貼り合わせたプリズムを複数備え、該段部を用いて、複数のプリズム間の位置決めをする。この発明において、該第１のプリズム片を載置する台部と該第２のプリズム片を載置する第２の台部とを複数備えた組立金具を設け、該複数のプリズムを該組立金具に取り付ける。また、光が液晶表示素子に入射される光路に設けられたプリズムは光の入射側を第２のプリズム片とし、光の出射側を第１のプリズム片となるように配置し、光が液晶表示素子から出射される光路に設けられたプリズムは光の入射側が第１のプリズム片とし、光の出射側が第２のプリズム片になるように配置する。 Further, in the optical engine of the present invention, in the optical engine having a prism configured by bonding the first prism piece and the first prism piece, the length of the first prism piece is set to the second prism piece. The first prism piece and the second prism piece are bonded to each other so that a step portion is provided between the first prism piece and the second prism piece. And a plurality of prisms are used for positioning between the plurality of prisms. In the present invention, there is provided an assembly fitting including a plurality of base portions on which the first prism piece is placed and a second base portion on which the second prism piece is placed, and the plurality of prisms are attached to the assembly fitting. Attach to. The prism provided in the optical path through which light enters the liquid crystal display element is arranged so that the light incident side is the second prism piece and the light emission side is the first prism piece, and the light is liquid crystal The prisms provided in the optical path emitted from the display element are arranged so that the light incident side is the first prism piece and the light emission side is the second prism piece.
また、本発明の光学エンジンでは、第１のプリズム片と第のプリズム片とを貼り合わせて構成されたプリズムと、該プリズムの近傍に配置された液晶表示素子と、該プリズムと該液晶表示素子の間に配置された波長板とを有する光学エンジンにおいて、該第１のプリズム片の長さを該第２のプリズム片の長さに比べて短くして、該第１のプリズム片と該第２のプリズム片の間に段部を設けるように該第１のプリズム片と該第２のプリズム片を貼り合わせて段部を有するプリズムを構成し、該第１のプリズムの該段部と接する面を基準にして該波長板を調整する。 In the optical engine of the present invention, a prism formed by bonding the first prism piece and the first prism piece, a liquid crystal display element disposed in the vicinity of the prism, the prism and the liquid crystal display element An optical engine having a wave plate disposed between the first prism piece and the second prism piece, the length of the first prism piece being shorter than the length of the second prism piece. The first prism piece and the second prism piece are bonded to each other so as to provide a step portion between the two prism pieces, thereby forming a prism having a step portion and in contact with the step portion of the first prism. The wave plate is adjusted with respect to the surface.
また、本発明の光学エンジンでは、色分離手段で分離された光を映像表示素子で変調して色合成手段で合成して出射手段で出射する光学エンジンにおいて、該色合成手段に入射される緑色光はＳ偏光光であり、赤光及び青光はＰ偏光光であり、緑色光を変調する映像表示素子の出射光軸と該色合成手段の出射光軸を略直角とする。 In the optical engine of the present invention, in the optical engine that modulates the light separated by the color separation means by the image display element, synthesizes the light by the color synthesis means, and emits it by the emission means, the green color incident on the color synthesis means The light is S-polarized light, the red light and blue light are P-polarized light, and the outgoing optical axis of the image display element that modulates green light and the outgoing optical axis of the color synthesizing means are substantially perpendicular.
また、本発明の光学エンジンでは、色分離手段で分離された光を映像表示素子で変調して色合成手段で合成して出射手段で出射する光学エンジンにおいて、該色合成手段に入射される緑色光はＰ偏光光であり、赤光及び青光はＳ偏光光であり、緑色光を変調する映像表示素子の出射光軸と該色合成手段の出射光軸を略平行とするように構成する。 In the optical engine of the present invention, in the optical engine that modulates the light separated by the color separation means by the image display element, synthesizes the light by the color synthesis means, and emits it by the emission means, the green color incident on the color synthesis means The light is P-polarized light, the red light and blue light are S-polarized light, and the output optical axis of the image display element that modulates green light and the output optical axis of the color synthesizing means are configured to be substantially parallel. .
また、本発明の光学エンジンでは、色分離手段で分離された光を映像表示素子で変調して色合成手段で合成して出射手段で出射する光学エンジンにおいて、色分離合成手段と、該色分離合成手段に近接してそれぞれ略直交して配置された第１及び第２の映像表示素子とを備え、該色分離合成手段に入射された光を第１の光及び第２の光に分離してそれぞれ該第１及び該第２の映像表示素子に入射し、該第１及び該第２の映像表示素子から得られた該第１及び該第２の光を合成した該色分離合成手段の出射光の光軸は該色分離合成手段に入射する光の光軸と略直交し、該色分離合成手段の出射光軸は該出射手段の光軸とが略平行になるように構成する。 In the optical engine of the present invention, the light separated by the color separation means is modulated by the image display element, synthesized by the color synthesis means, and emitted by the emission means. A first image display element and a second image display element disposed substantially orthogonal to each other in the vicinity of the combining means, and separates the light incident on the color separation and combining means into a first light and a second light. Of the color separation / synthesis means that respectively enters the first and second video display elements and combines the first and second lights obtained from the first and second video display elements. The optical axis of the emitted light is substantially orthogonal to the optical axis of the light incident on the color separation / synthesis unit, and the emission optical axis of the color separation / synthesis unit is configured to be substantially parallel to the optical axis of the emission unit.
また、本発明の光学エンジンでは、色分離手段で分離された光を映像表示素子で変調して色合成手段で合成して出射手段で出射する光学エンジンにおいて、光軸変換手段を設け、該色分離手段と、該該映像表示手段と、該色合成手段とで色分離合成ユニットを構成し、該色分離合成ユニットに入射され光の光軸と該色分離ユニトから出射される光の光軸とが略平行になるように構成し、該色分離合成ユニットから出射される光を該光軸変換手段で光軸を変換して該投射手段に入射するように構成する。また、これらの光学エンジンを用いた投射型映像投射装置は、光軸を平行にするレンズを設けたスクリーンと、該投射手段の出射光の光軸を変更する光軸変換手段とを設け、該投射手段から出射された光の光軸を変換して該スクリーンに投射する。 In the optical engine of the present invention, an optical axis conversion unit is provided in the optical engine in which the light separated by the color separation unit is modulated by the image display element, synthesized by the color synthesis unit, and emitted by the emission unit. The separation means, the image display means, and the color synthesis means constitute a color separation / synthesis unit, and the optical axis of light incident on the color separation / synthesis unit and the optical axis of light emitted from the color separation unit Are arranged so as to be substantially parallel to each other, and the light emitted from the color separation / combination unit is converted into an optical axis by the optical axis conversion means and is incident on the projection means. Further, a projection-type image projection apparatus using these optical engines includes a screen provided with a lens that parallels the optical axis, and an optical axis conversion unit that changes the optical axis of the emitted light of the projection unit, The optical axis of the light emitted from the projection means is converted and projected onto the screen.
本発明による光学エンジンでは、色分離手段で分離された光を映像表示素子で変調して色合成手段で合成して出射手段で出射する光学エンジンにおいて、該映像表示素子の前にコンデンサレンズを設け、該コンデンサレンズの第一合焦点位置を該投射手段の絞り面近傍に位置するように構成する。 In the optical engine according to the present invention, a condenser lens is provided in front of the image display element in the optical engine in which the light separated by the color separation means is modulated by the image display element, synthesized by the color synthesis means and emitted by the emission means. The first focusing position of the condenser lens is configured to be located in the vicinity of the diaphragm surface of the projection means.
また、映像表示装置は、上記記載の光学エンジンを用いて構成される。 The video display device is configured using the optical engine described above.
本発明によれば、小型、軽量化を達成できるとともに、さらには色純度を自由に制御でき、色ムラ等を改善し、性能向上を同時に実現することができる。また、色分離手段を偏光ビームスプリッタと特定波長域偏光変換素子の組合せで行っているので、角度依存性にともなう影響が少なく、色性能の設計が容易になる。したがって、小型、高輝度、高画質の光学エンジンまたは投射型映像表示装置を実現できる。さらに、部品点数を削減できるので、低コスト化を達成できる。 According to the present invention, it is possible to achieve a reduction in size and weight, and furthermore, color purity can be freely controlled, color unevenness and the like can be improved, and performance improvement can be realized simultaneously. In addition, since the color separation means is a combination of a polarization beam splitter and a specific wavelength region polarization conversion element, there is little influence due to angle dependency, and design of color performance is facilitated. Therefore, a compact, high-brightness, high-quality optical engine or projection-type image display device can be realized. Furthermore, since the number of parts can be reduced, cost reduction can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を幾つかの実施例を用い、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings using some examples.
図１は本発明による投射型液晶表示装置の第１の実施例を示す概略の平面図である。図１の実施例は、液晶ライトバルブとして反射型液晶表示素子２を、いわゆる色の３原色のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色に対応して合計３枚用いた３板式投射型表示装置を示している。図１において、投射型液晶表示装置には光源１があり、光源１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、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプである。光源１は、円形または多角形の出射開口を持つ少なくとも１つの反射面鏡５と、この光源１から出る光はライトバルブ素子である液晶表示素子２を通過して投射レンズ３に向かい、スクリーン４へ投影される。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a first embodiment of a projection type liquid crystal display device according to the present invention. The embodiment of FIG. 1 uses a reflective liquid
光源１の電球から放射される光は楕円面または放物面または非球面のリフレクタ５にて集光され、この反射面鏡リフレクタ５の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズにより構成され、ランプユニットから出射した光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第一のアレイレンズ６に入射され、さらに複数の集光レンズにより構成され、前述の複数の２次光源像が形成される近傍に配置され、かつ液晶表示素子２に第一のアレイレンズ６の個々のレンズ像を結像させる第二のアレイレンズ７を通過する。この出射光は第二のアレイレンズ７の各々のレンズ光軸の横方向のピッチに適合するように配置された各々のレンズ幅の略１／２サイズの菱形プリズムの列へ入射される。このプリズム面には偏光ビームスプリッター８の膜付けが施されており、入射光は、この偏光
ビームスプリッター８にてＰ偏光光とＳ偏光光に分離される。Ｐ偏光光は、そのまま偏光ビームスプリッタ−８内を直行し、このプリズムの出射面に設けられたλ／２波長板９により、偏光方向が９０°回転され、Ｓ偏光光に変換され出射される。一方、Ｓ偏光光は、偏光ビームスプリッター８により反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してからＳ偏光光として出射される。出射光はコリメータレンズ１０に入射される。
Light emitted from the light bulb of the
従来の反射型液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置では、入射偏光板と反射液晶表示素子の組合せにより、一方向の偏光光しか反射しないため反射光量が約半分になっていた。しかし、偏光ビームスプリッター８を用いるため、光源１から出射するランダムな偏光光の偏光方向を揃えて反射型液晶表示素子２に入射するため、理想的には従来の投射型液晶表示装置の２倍の明るさが得られる。また、アレイレンズ６、７は、各レンズセルの個々の像が液晶表示素子２に重なり、均一な画質が得られるように作用する。
In a projection type liquid crystal display device using a conventional reflective liquid crystal display element, the amount of reflected light is reduced by about half because only one direction of polarized light is reflected by the combination of the incident polarizing plate and the reflective liquid crystal display element. However, since the
コリメータレンズ１０は、少なくとも1枚以上の構成であり、正の屈折力を有し、このＳ偏光光をさらに集光させる作用を持ち、このコリメータレンズ１０を通過した光は反射ミラ−１１、１２により光軸方向を所定方向９０°変換される。その後、光はコンデンサレンズ３０を通過して、各色ＲＧＢ３枚の反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを照射するために、まず色分離ミラー１３あるいは図示していないが、色分離プリズムにより、Ｇ光とＲ、Ｂ光とに2分割され、それぞれの色専用の偏光変換素子である偏光ビームスプリッタ１６Ｇ、１６ＲＢに入射される。すなわち、Ｇ光は、本発明であるＧ専用偏光ビームスプリッタ１６Ｇに入射、その後Ｓ偏光光なのでＧ専用反射型液晶表示素子２Ｇ側へ反射され、このパネルを照射する。また、 Ｂ光とＲ光はＢ−Ｒ光専用偏光板１４を通過し、本発明であるＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに入射、その後特定波長域のみ偏光方向を変換する特定波長域偏光変換素子１７を通過してＢ光あるいはＲ光のどちらかの偏光をＳ偏光光からＰ偏光光に変換して、例えば、偏光を変換されたＰ偏光光であるＢ光は、Ｒ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢを通過してＢ専用反射型液晶表示素子２Ｂを照射する。一方、Ｒ光はＳ偏光光なのでＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢにて反射された後、Ｒ専用反射型液晶表示素子２Ｒを照射する。もちろん、上記例はひとつの具体例であり、実施例はこれに限定するものではなく、ＲがＰ偏光光に変換されてもよく、これとは別にもともとの照明系の偏光光がＰ偏光であり、ＲＧＢの一つの色がＳ偏光光に変換され、残りの二色がＰ偏光光となる場合も構成としては成り立つ。また、各色専用の反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの入射側にはＳ偏光光を透過するＲＢ専用入射偏光板１４およびＧ専用入射偏光板１５を配置し、各色の偏光度、色純度を高めることも可能である。その後、各色専用の反射型映像表示素子２で偏光を変換され、光は再び各色専用偏光ビームスプリッタ１６Ｇ、１６ＲＢに入射し、Ｓ偏光光は反射され、Ｐ偏光光は透過する。
The
この反射型映像表示素子２は、表示する画素に対応する（例えば横１０２４画素縦７６８画素各３色など）数の液晶表示部が設けてある。そして、外部より駆動される信号に従って、液晶表示素子２の各画素の偏光角度が変わり、最終的に入射の偏光方向と直交方向になった光が出射され、偏光方向の一致した光が偏光ビームスプリッタ２により検光される。この途中の角度の偏光を持った光は、偏光ビームスプリッタ２の偏光度との関係で偏光ビームスプリッタを通る光の量と検光される量とが決まる。このようにして、外部より入力する信号に従った画像を投影する。この時、本発明のＧ専用偏光ビームスプリッタ１６ＧとＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢである偏光変換素子は、反射型映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが黒表示を行う場合に、偏光方向は入射光と同等であり、そのまま
入射光路に沿って光源側に戻される。しかし偏光ビームスプリッタの偏光度および消光比である検光効率が微妙に性能に影響を与え、わずかに漏れたあるいは乱れた偏光光が偏光ビームスプリッタを通過して出射側の色合成ミラー１９あるいは色合成プリズムを通過して投射レンズ２０側へ照射され、黒表示時に僅かの明るさをスクリーン上にて検知する。これによりコントラスト性能が低下する場合がある。
The reflective
当然ながら、偏光変換素子および色分離合成プリズムを構成する誘電体多層膜は、これに入射される特定波長帯域の光に対し、そのＰ偏光光の透過効率あるいは反射効率およびＳ偏光光の透過効率あるいは反射効率、あるいは円偏光光に対する透過効率あるいは反射効率が、ピーク値をとるように、限定波長域専用の誘電体多層膜付けを施した構成、たとえば５００ｎｍ近傍から６００ｎｍ近傍迄の波長帯域のＧ光専用の最適な誘電体多層膜付けを施したＧ専用偏光ビームスプリッタ１６Ｇ、４００ｎｍ近傍から５００ｎｍ近傍迄と、６００ｎｍ近傍から７００ｎｍ近傍迄の2つ以上の波長帯域でのＲ光およびＢ光専用の最適な誘電体多層膜付けを施したＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ １６ＲＢを用いることにより、誘電体多層膜の膜付けが容易となり、かつ透過効率および反射効率、さらには上記検光効率も従来よりも向上する。このため、高精度な色再現性と高輝度、高効率コントラスト等を実現した反射型液晶表示装置を提供できる。さらに、場合により傾斜膜、すなわち光の入射角度によって誘電体多層膜の厚さを変えた膜を付加することにより、より均一性の高いかつ色純度の高い映像を表示できる。 Naturally, the dielectric multilayer film constituting the polarization conversion element and the color separation / combination prism has the transmission efficiency or the reflection efficiency of the P-polarized light and the transmission efficiency of the S-polarized light with respect to light of a specific wavelength band incident thereon. Alternatively, the reflection efficiency, or the transmission efficiency or reflection efficiency for circularly polarized light has a peak value, and the dielectric multilayer film for exclusive use in a limited wavelength range is applied, for example, the G in the wavelength band from about 500 nm to about 600 nm. Dedicated G-polarized beam splitter 16G with an optimum dielectric multilayer film dedicated to light, dedicated to R light and B light in two or more wavelength bands from near 400 nm to near 500 nm and from near 600 nm to near 700 nm RB-specific polarization beam splitter 16RB with optimal dielectric multilayer coating applied to the dielectric multilayer coating It becomes easy, and transmission efficiency and the reflection efficiency, and even improved over conventional the test light efficiency. Therefore, it is possible to provide a reflective liquid crystal display device that realizes highly accurate color reproducibility, high brightness, high efficiency contrast, and the like. Furthermore, an image with higher uniformity and high color purity can be displayed by adding an inclined film, that is, a film in which the thickness of the dielectric multilayer film is changed depending on the incident angle of light.
偏光ビームスプリッタ１６ＲＢを出射した光は特定波長域偏光変換素子１８によって、Ｒ光又はＢ光の一方の偏光方向が変換され、Ｒ光、Ｂ光共に例えばＳ偏光光に変換されてダイクロイックミラー１９に入射される。その後、映像であるＲＧＢ各色の光はダイクロイックミラー等の色合成ミラー１９あるいは図示していないがダイクロイックプリズムにより再び色合成されて、光は、例えばズームレンズであるような投射手段（例えば投射レンズ）２０を通過し、スクリーンに到達する。前記投射手段２０により、反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。この３枚の反射型液晶表示素子を用いた反射型液晶表示装置は、電源２１により、ランプおよびパネル等の駆動を行っている。
The light emitted from the polarization beam splitter 16RB is converted in the polarization direction of one of the R light and B light by the specific wavelength region
従って、従来の反射型液晶表示装置では、光源の光を少なくとも１つ以上の色分離プリズム、あるいは色分離ミラーでＲＧＢの３色光に分離した後、少なくとも３つ以上の偏光ビームスプリッタにてＲＧＢ各色光を検光し、さらに色合成プリズムで3色を合成してから投射レンズにてスクリーン上へ映像を投射していたので、装置全体が大形、重量の重い、高コスト化する傾向にあった。本発明によるＧ専用およびＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタを２個用いる構成などは小型、軽量化を達成できるとともに、さらには色純度を自由に制御でき、さらに色ムラ等を改善し、性能向上を同時に実現することができる。したがって、コンパクトで高輝度、高画質の投射型映像表示装置を実現できる。さらに、部品点数を削減できるので、低コスト化を達成できる。 Therefore, in the conventional reflection type liquid crystal display device, the light of the light source is separated into RGB three-color light by at least one or more color separation prisms or color separation mirrors, and then each RGB color is separated by at least three or more polarization beam splitters. Since the light was analyzed, and the three colors were synthesized by the color synthesis prism, and then the image was projected onto the screen by the projection lens, the overall device tends to be large, heavy, and expensive. It was. The configuration using two polarizing beamsplitters dedicated for G and RB according to the present invention can achieve a reduction in size and weight, and also can freely control color purity, further improve color unevenness and improve performance. It can be realized at the same time. Therefore, a compact, high-brightness, high-quality projection-type image display device can be realized. Furthermore, since the number of parts can be reduced, cost reduction can be achieved.
図２は、本発明による第２の実施例を示す概略の平面図である。反射型映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、例えば反射型液晶表示素子、あるいは反射型強誘電映像表示素子、あるいは駆動マイクロミラー映像表示素子等、から出射され、偏光ビームスプリッタ１６Ｇと偏光ビームスプリッタ１６ＲＢである偏光変換素子で検光された映像であるＲＧＢ各色の光は、ダイクロイダイクプリズム１９ａにより、再び色合成されて、光は、例えばズームレンズであるような投射手段２０を通過し、スクリーンに到達する。投射手段２０により、反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。本発明のプリズム１９ａは、光線がケラレないように偏光ビームスプリッタよりサイズを大きくしてあるもので、全体の構成を小型化するために、偏光ビームスプリッタとの大きさが異なる構成となっている。またダイクロイックコートで傾斜膜等も単独で自由設定できるので、均一な色純度の高い映像を提供できる。
FIG. 2 is a schematic plan view showing a second embodiment according to the present invention. The light is emitted from the reflection type
また、本発明の構成により、ダイクロイックプリズム１９ａのような光学素子を筐体に角面取り部２９の支持部等を設け、これにこの光学素子の角面取り部２９を支持させることで、ダイクロイックプリズム１９ａのような光学素子の保持および位置決めを容易にし、量産時における組み付け時間を短縮、さらに投射型映像表示装置全体のコスト低減も可能となる。また、この角面取り部２９により、発生した、スペース余裕に別の光学部材、たとえばレンズあるいは他の光学素子等を配置し、高密度配置した場合の互いの干渉をさけ、小型化を達成できる。
Further, according to the configuration of the present invention, an optical element such as the dichroic prism 19a is provided on the casing with a support portion of the corner chamfered
図３は、本発明による第３の実施例を示す平面図である。照明光はコンデンサレンズ３０を通過して、各色ＲＧＢ３枚の反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを照射するために、まず特定波長域偏光変換素子２８にて所定の波長帯域の光の偏光方向を変換する。この場合は照明光がＳ偏光ならばP偏光に変換し、広帯域用偏光ビームスプリッタ１６ＲＧＢにより、各色光に分離される。例えば特定波長域偏光変換素子２８でＧ光の偏光が変換された場合、偏光ビームスプリッタ１６ＲＧＢによりＧ光とＲ、Ｂ光とに2分割され、それぞれの色専用の偏光変換素子である偏光ビームスプリッタ１６Ｇ、１６ＲＢに入射される。すなわち、Ｇ光は、特定波長域偏光変換素子２７にてＰ偏光光をＳ偏光光に偏光方向を変換し、Ｇ専用偏光ビームスプリッタ１６Ｇに入射、その後Ｓ偏光光なのでＧ専用反射型液晶表示素子２Ｇ側へ反射され、この液晶表示素子２Ｇを照射する。また、Ｂ光とＲ光はＢ−Ｒ光専用偏光板１４を通過し、Ｒ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに入射、その後特定波長域のみ偏光方向を変換する特定波長域偏光変換素子１７を通過してＢ光あるいはＲ光のどちらかの偏光をＳ偏光光からＰ偏光光に変換して、例えば、偏光を変換されたＰ偏光光であるＢ光は、Ｒ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢを通過してＢ専用反射型液晶表示素子２Ｂを照射する。一方、Ｒ光はＳ偏光光なのでＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢにて反射された後、Ｒ専用反射型液晶表示素子２Ｒを照射する。
FIG. 3 is a plan view showing a third embodiment according to the present invention. The illumination light passes through the
もちろん、上記例はひとつの具体例であり、実施例はこれに限定するものではなく、Ｒ光がＰ偏光光に変換されてもよく、これとは別にもともとの照明系の偏光光がＰ偏光であり、ＲＧＢの一つの色がＳ偏光光に変換され、残りの二色がＰ偏光光となる場合も構成としては成り立つ。また、各色専用の反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの入射側にはＳ偏光光を透過するＲＢ専用入射偏光板１４およびＧ専用入射偏光板１５を配置し、各色の偏光度およびまたは色純度を高めることも可能である。その後、各色専用の反射型映像表示素子２で偏光を変換され、光は再び各色専用偏光ビームスプリッタ１６Ｇ、１６ＲＢに入射し、Ｓ偏光光は反射され、Ｐ偏光光は透過する。
Of course, the above example is one specific example, and the embodiment is not limited to this. R light may be converted into P polarized light, and the polarized light of the original illumination system may be converted into P polarized light. In this case, the configuration also holds when one color of RGB is converted to S-polarized light and the remaining two colors are P-polarized light. Further, an RB-dedicated incident polarizing plate 14 and a G-dedicated
この反射型映像表示素子２は、表示する画素に対応する（例えば横１０２４画素縦７６８画素各３色など）数の液晶表示部が設けてある。そして、外部より駆動される信号に従って、液晶表示素子２の各画素の偏光角度が変わり、最終的に入射の偏光方向と直交方向になった光が出射され、偏光方向の一致した光が偏光ビームスプリッタ１６により検光される。この途中の角度の偏光を持った光は、偏光ビームスプリッタ１６の偏光度との関係で偏光ビームスプリッタ１６を通る光の量と検光される量とが決まる。このようにして、外部より入力する信号に従った画像を投影する。この時、Ｇ専用偏光ビームスプリッタ１６ＧとＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタ１６ＲＢである偏光変換素子は、反射型映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが黒表示を行う場合に、偏光方向は入射光と同等であり、そのまま入射光路に沿って光源側に戻される。その後、映像であるＲＧＢ各色の光はダイクロイックミラー１９あるいは図示していないがダイクロイックプリズムにより、再び色合成されて、光は、例えばズームレンズであるような投射手段２０を通過し、スクリーンに到達する。前記投射手段２０により、反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。この３枚の反射型液晶表示素子を用いた反射型液晶表示装置は、電源２１により、ランプおよびパネル等の駆動を行っている。
The reflective
従って、従来の反射型液晶表示装置では、光源の光を少なくとも１つ以上の色分離プリズム、あるいは色分離ミラーでＲＧＢの３色光に分離した後、少なくとも３つ以上の偏光ビームスプリッタにてＲＧＢ各色光を検光し、さらに色合成プリズムで3色を合成してから投射レンズにてスクリーン上へ映像を投射していたので、装置全体が大形、重量の重い、高コスト化する傾向にあった。本発明によるＧ専用およびＲ−Ｂ専用偏光ビームスプリッタを２個用いる構成などでは小型、軽量化を達成できるとともに、さらには色純度を自由に制御でき、さらに色ムラ等を改善し、性能向上を同時に実現することができる。また、色分離手段を偏光ビームスプリッタと特定波長域偏光変換素子の組合せで行っているので、角度依存性にともなう影響が少ないので、色性能の設計が容易になる。従って、コンパクトで高輝度、高画質の投射型映像表示装置を実現できる。さらに、部品点数を削減できるので、低コスト化を達成できる。 Therefore, in the conventional reflection type liquid crystal display device, the light of the light source is separated into RGB three-color light by at least one or more color separation prisms or color separation mirrors, and then each RGB color is separated by at least three or more polarization beam splitters. Since the light was analyzed, and the three colors were synthesized by the color synthesis prism, and then the image was projected onto the screen by the projection lens, the overall device tends to be large, heavy, and expensive. It was. The configuration using two polarizing beamsplitters dedicated for G and RB according to the present invention can achieve miniaturization and weight reduction, and further can control color purity freely, further improve color unevenness and improve performance. It can be realized at the same time. In addition, since the color separation means is a combination of a polarization beam splitter and a specific wavelength region polarization conversion element, the influence of the angle dependency is small, so that the design of color performance is facilitated. Therefore, a compact, high-brightness, high-quality projection-type image display device can be realized. Furthermore, since the number of parts can be reduced, cost reduction can be achieved.
図４は本発明による第４の一実施例を示す平面図である。図３の実施例の効果に加えて、反射型映像表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、から出射され、偏光ビームスプリッタ１６Ｇと偏光ビームスプリッタ１６ＲＢである偏光変換素子で検光された映像であるＲＧＢ各色の光は、ダイクロイックプリズム１９ａにより、再び色合成されて、光は投射手段２０を通過し、スクリーンに到達する。投射手段２０により、反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。本発明のプリズム１９ａは、光線がケラレないように偏光ビームスプリッタよりサイズを大きくしてあるもので、全体の構成を小型化するために、偏光ビームスプリッタとの大きさが異なる構成となっている。またダイクロイックコートで傾斜膜等も単独で自由設定できるので、均一な色純度の高い映像を表示できる。
FIG. 4 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention. In addition to the effects of the embodiment of FIG. 3, each RGB color that is an image emitted from the reflection type
また、本発明の構成により、ダイクロイックプリズム１９ａのような光学素子を筐体に角面取り部２９の支持部等を設け、これにこの光学素子の角面取り部２９を支持させることで、ダイクロイックプリズム１９ａのような光学素子の保持および位置決めを容易にし、量産時における組み付け時間を短縮、さらに投射型映像表示装置全体のコスト低減も可能となる。また、この角面取り部２９により、発生した、スペース余裕に別の光学部材、偏光変換素子である偏光ビームスプリッタ１６ＲＧＢを配置し、高密度配置した場合の互いの干渉をさけ、小型化を達成できる。 図５は本発明による映像表示装置の第５の実施例を示す平面図であり、特に光学系の構成を示している。
Further, according to the configuration of the present invention, an optical element such as the dichroic prism 19a is provided on the housing with a support portion for the corner chamfered
図５において、映像表示装置には光源１と反射リフレクタ２からなる光源ユニットが設けられ、光源ユニットから出される光は偏光整流素子３１、例えば偏光板、または偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を通過し、Ｐ偏光光として整流された光は、緑色分離ミラー１３によってＧ光（緑色光）と、Ｒ光（赤色光）およびＢ光（青色光）に分離される。分離されたＧ光は偏光ビームスプリッタ１６Ｇに入射し、Ｐ偏光光である入射光は透過し、映像表示素子である反射型液晶表示素子２Ｇに入射し、映像信号に応じた偏光変換を受け反射され、偏光ビームスプリッタ１６Ｇに再び入射する。偏光ビームスプリッタ１６Ｇは、入射光に対して、反射型液晶表示素子２Ｇにより受けた偏光変換量に応じて光を検光、すなわち入射光のうち偏光変換を受けて発生したＳ偏光成分のみを反射し映像を得る。
In FIG. 5, the video display device is provided with a light source unit including a
緑色分離ミラー１３により分離されたＲ光及びＢ光は、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１７により、Ｒ光のみＳ偏光光に偏光変換され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢにより、Ｓ偏光光であるＲ光は反射し、反射型液晶表示素子２Ｒに入射する。反射型液晶表示素子２Ｒに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに再び入射する。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｒにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し映像を得る。また、Ｂ光はＰ偏光光として偏光ビームスプリッタ１６ＲＢを透過し、反射型液晶表示素子２Ｂに入射される。反射型液晶表示素子２Ｂに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢ
に再び入射する。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｂにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し映像を得る。
The R light and B light separated by the
Is incident again. In the polarization beam splitter 16RB, light is analyzed according to the amount of polarization conversion received by the reflective liquid crystal display element 2B to obtain an image.
ここで図には示していないが、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１７により、Ｂ光のみＳ偏光光に偏光変換してもよい。このとき、偏光変換されたＢ光はＳ偏光光となり、偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢにより、Ｓ偏光光であるＢ光は反射され、反射型表示素子２Ｂに入射される。反射型液晶表示素子２Ｂに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに再び入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｂにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し、映像を得る。また、Ｒ光はＰ偏光光として偏光ビームスプリッタを透過し、反射型液晶表示素子２Ｒに入射される。反射型液晶表示素子２Ｒに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され
偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに再び入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｒにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し、映像を得る。
Although not shown in the figure, only the B light may be converted into S-polarized light by the specific wavelength region
それぞれに得られた赤、青、緑各色の映像は色合成手段１９、例えばダイクロイックミラーや、ダイクロイックプリズムにより合成され、投射レンズ２０により投影される。この時、必要に応じて、偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの出射側に特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１８を挿入し、Ｒ光とＢ光の偏光方向をそろえてもよい。さらにこの時、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光全ての光の偏光方向を揃えるよう特定波長域偏光変換素子１８の偏光変換させる波長域を設定することにより、偏光スクリーンの使用が可能となる。
The obtained red, blue, and green images are synthesized by a
あるいは、Ｇ光の光路において偏光ビームスプリッタ１６Ｇで検光された光に対し、Ｓ偏光光をＰ偏光光に変換する偏光変換素子３２を配置し、色合成ミラー等の色合成手段１９に対しＰ偏光光で入射する様にし、さらに、赤色およびＢ光路において、Ｒ光、Ｂ光の一方または両方の偏光方向をＳ偏光光になるように、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１８の偏光変換波長帯域を設定する。これにより、色合成手段１９であるダイクロイックミラーまたはダイクロイックコートの偏光特性により、Ｇ光の透過帯域を広げ、かつＲ光、Ｂ光の一方または両方の反射帯域を広げることが可能となる。
Alternatively, a
さらに、偏光ビームスプリッタ１６Ｇおよびないし、偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの入射側およびないし出射側に偏光整流素子３３、３４、３５を配置してもよい。この時、赤およびＢ光路において偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの入射前に配置する偏光整流素子３３は、特定波長域の偏光方向を変換させる光学素子１７の入射前に配置する。また、赤及びＢ光の光路において偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの入射後に配置する偏光整流素子３５は、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１８の出射後に配置する。本発明による偏光ビームスプリッタを２個用いる構成などは小型、軽量化を達成できるとともに、さらには色純度を自由に制御でき、さらに色むら等を改善できる。
Furthermore, the
図６は本発明による映像表示装置の第６の実施例を示す平面図であり、光学系の構成をしめしている。図６において、映像表示装置には、光源１、反射リフレクタ５からなる光源ユニットがあり、光源１は白色ランプである。光源ユニットから出される光は偏光整流素子８、例えば偏光板、ないしは偏光変換素子（偏光ビームスプリッタ）を通過し、Ｓ偏光光として整流された光は、緑色分離ミラー１３によってＧ光と、Ｒ光およびＢ光に分離される。
FIG. 6 is a plan view showing a sixth embodiment of the video display apparatus according to the present invention, which shows the structure of the optical system. In FIG. 6, the video display device includes a light source unit including a
分離されたＧ光は偏光ビームスプリッタ１６Ｇに入射し、Ｓ偏光光である入射光は反射し、映像表示素子である反射型液晶表示素子２Ｇに入射し、映像信号に応じた偏光変換をうけ反射され、偏光ビームスプリッタ１６Ｇに再び入射する。偏光ビームスプリッタ１６Ｇは、入射光に対して、反射型液晶表示素子２Ｇにより受けた偏光変換量に応じて光を検光、すなわち入射光の内、偏光変換を受けて発生したＰ偏光成分のみを反射し、映像を得る。
The separated G light is incident on the polarization beam splitter 16G, incident light that is S-polarized light is reflected, is incident on the reflective liquid
緑色分離ミラー１３により分離されたＲ光およびＢ光は、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１７により、Ｒ光のみＰ偏光光に偏光変換され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢにより、Ｐ偏光光であるＲ光は透過し、反射型液晶表示素子２Ｒに入射される。反射型液晶表示素子２Ｒに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに再び入射する。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｒにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し映像を得る。また、Ｂ光はＳ偏光光として偏光ビームスプリッタ１６ＲＢにより反射され、反射型液晶表示素子２Ｂに入射する。反射型液晶表示素子２Ｂに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに再び入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｂにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し、映像を得る。ここで図には示していないが、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１７により、Ｂ光のみＰ偏光光に偏光変換してもよい。このとき、偏光変換されたＢ光はＰ偏光光となり、偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢにより、Ｐ偏光光であるＢ光は透過し、反射型液晶表示素子２Ｂに入射される。反射型液晶表示素子２Ｂに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに再び入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｂにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し、映像を得る。また、Ｒ光はＳ偏光光として偏光ビ
ームスプリッタ１６ＲＢで反射され、反射型液晶表示素子２Ｒに入射される。反射型液晶表示素子２Ｒに入射した光は映像信号に応じた偏光変換を受けて反射され偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに再び入射される。偏光ビームスプリッタ１６ＲＢでは、反射型液晶表示素子２Ｒにより受けた偏光変換量に応じて光を検光し映像を得る。
The R light and B light separated by the
それぞれに得られた赤、青、緑各色の映像は色合成手段１９例えばダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムにより合成され、投射レンズ２０により投影される。この時、必要に応じて、偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの出射側に特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１８を挿入し、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光全ての光の偏光方向を揃えるよう特定波長域偏光変換素子１８の偏光変換させる波長域を設定することにより、偏光スクリーンの使用が可能となる。
The obtained red, blue and green images are synthesized by a color synthesis means 19 such as a dichroic mirror or a dichroic prism and projected by a
あるいは、このとき、Ｒ光及びＢ光の光路において、Ｒ光、Ｂ光の一方または両方の偏光方向をＳ偏光光になるように、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１８の偏光変換波長帯域を設定する。これにより、色合成手段１９であるダイクロイックミラーまたはダイクロイックコートの偏光特性により、Ｇ光の透過帯域を広げ、かつＲ光、Ｂ光の反射帯域を広げることが可能となる。 Alternatively, at this time, in the optical paths of the R light and the B light, the specific wavelength region polarization conversion element that converts the polarization direction of the specific wavelength region so that the polarization direction of one or both of the R light and the B light becomes S polarized light. 18 polarization conversion wavelength bands are set. As a result, the G light transmission band can be widened and the R light and B light reflection bands can be widened by the polarization characteristics of the dichroic mirror or dichroic coat as the color synthesizing means 19.
さらに、偏光ビームスプリッタ１６Ｇ、偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの入射側または出射側に偏光整流素子３３、３４、３５を配置してもよい。この時、赤及びＢ光の光路において偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの入射前に配置する偏光整流素子３３は、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１７の入射前に配置する。また、Ｒ光及びＢ光の光路において偏光ビームスプリッタ１６ＲＢの入射後に配置する偏光整流素子３５は、特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長域偏光変換素子１８の光出射側に配置する。
Furthermore, the
本発明による偏光ビームスプリッタを２個用いる構成などは小型、軽量化を達成できるとともに、さらには色純度を自由に制御でき、さらに色むら等を改善できる。 The configuration using two polarization beam splitters according to the present invention can achieve a reduction in size and weight, and can further freely control color purity and further improve color unevenness.
図７は本発明における投射型映像表示装置第７の実施例を示す平面図である。図７の実施例では、液晶ライトバルブとして反射型液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂをいわゆる色の３原色のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色に対応して合計３枚用いた３板式投射型表示装置を示している。図７の投射型液晶表示装置において、光源１は白色ランプである。光源１から出される光は円形ないし多角形の出射開口を持つ少なくとも１つの反
射面鏡５で反射されライトバルブ素子である液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを通過して投射レンズ２０に向かい、スクリーンへ投影される。
FIG. 7 is a plan view showing a seventh embodiment of the projection display apparatus according to the present invention. In the embodiment of FIG. 7, the reflection type liquid
偏光ビームスプリッタ８と反射型液晶表示素子２の間には光の三原色であるのＲ光、Ｇ光、Ｂ光の内、Ｇ光のみを透過、または反射する色分離手段であるダイクロイックミラー１３またはダイクロイックプリズム等が配置され、他のＲ光及びＢ光と分離される。このダイクロイックミラー１３により分離されたＧ光は偏光ビームスプリッタ１６Ｇにより透過、または反射され、液晶表示素子２Gに入射される。この時、偏光ビームスプリッタ１６Ｇの入射側およびないし、出射側にＧ光に対し偏光整流作用を持つ偏光板１５、２９を配しても良い。液晶表示素子２Ｇに入射した光は読み出し光としてそれぞれ変調されて反射して射出され、変調光が偏光ビームスプリッタ１６Ｇによって、それぞれ検光される。また、Ｇ光と分離されたＲ光および、Ｂ光は略５１０ｎｍから５８０ｎｍの内の特定の波長以上もしくは以下の帯域のみを偏光変換する特定波長域偏光変換素子１７を通過し、Ｒ光、ないしはＢ光の内いずれか一方の色光の偏光が変化し、Ｒ光とＢ光の偏光方向は直交する。その後、偏光ビームスプリッタ１６ＲＢに入射し、偏光方向の異なるＲ光とＢ光は分離され、それぞれの液晶表示素子２Ｒ及び２Ｂに入射される。この時、前記特定波長域偏光変換素子１７の入射側に偏光整流作用を持つ偏光板１４を配しても良い。およびまたは偏光ビームスプリッタ２８ＲＢの出射側に、略５１０ｎｍから５８０ｎｍの内の特定の波長以上もしくは以下の帯域のみを偏光変換する特定波長域偏光変換素子１８を配しても良い。さらにはこの時前記特定波長域偏光変換素子１８の出射側に偏光整流作用を持つ偏光板２９を配しても良い。
Between the
液晶表示素子２Ｒ、２Ｂに入射した光は読み出し光として当該各色に対応した液晶表示素子よって、それぞれ変調されて反射して射出され、当該各色の変調光が偏光ビームスプリッタ１６ＲＢによって、それぞれ検光される。検光されたＲ光および、Ｇ光及びＢ光は色合成フィルタであるダイクロイックミラー１９ないしはダイクロイックプリズムにより合成され、投射手段２０を通過し、スクリーンに到達する。この時、色合成フィルタを透過する光路の光はＰ偏光光になるように、および色合成フィルタを反射する光路の光はＳ偏光光となるように特定波長域偏光変換素子１８を設定することにより、色合成フィルタの透過および反射帯域が広がり高効率な光学系が実現できる。投射手段２０により、液晶表示素子２に形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。また偏光板を偏光ビームスプリッタの入射および出射に設けているので、コントラストを向上できる。
The light incident on the liquid
本発明による偏光ビームスプリッタを２個用いる構成は小型、軽量化を達成できるとともに、さらには色純度を自由に制御でき、さらに色ムラ等を改善し、性能向上を同時に実現することができる。したがって、コンパクトで高輝度、高画質の投射型映像表示装置を実現できる。さらに、部品点数を削減できるので、低コスト化を達成できる。 The configuration using two polarizing beam splitters according to the present invention can achieve a reduction in size and weight, and can further freely control color purity, further improve color unevenness and the like, and can simultaneously improve performance. Therefore, a compact, high-brightness, high-quality projection-type image display device can be realized. Furthermore, since the number of parts can be reduced, cost reduction can be achieved.
以下、図８を用いて、本発明の実施例について説明する。図８は本発明による投射型液晶表示装置の第８の実施例を示す概略の平面図である。図において、光源（図示せず）からの光は偏光ビームスプリッタプリズムと１／２波長板との組み合わせ構成に代表される偏光変換素子１０１を通して、Ｐ偏光光はＳ偏光光に変換され、Ｓ偏光光はそのままＳ偏光光として出射される。偏光変換素子１０１としては、Ｓ偏光光をＰ偏光光に変換されるものを用いてもよい。本実施例においては偏光変換素子１０１によって、Ｐ偏光光はＳ偏光光に変換される場合を例にとって説明する。偏光変換素子１０１を透過したＳ偏光光の内、Ｇ光はダイクロイックミラー等の色分離ミラー１０２で反射され、偏光板１０３ａ、色調整膜１０４ａを通して、偏光ビームスプリッター１０５Ｇに入射される。偏光板１０３ａは本来の光であるＳ偏光光の他に混じっているＰ偏光光を除去するために使用される。色調整膜１０４ａについてはその詳細を後述する。Ｓ偏光光であるＧ光は偏光ビームスプリッタ１０５Ｇで反射され、１／４λ波長板１０６ａを通して反射型液晶表示素子１０７Ｇに入射され、液晶表示素子１０７Ｇで反射され、Ｐ偏光光に変換されて偏光ビームスプリッタ１０５Ｇより出射され、色合成用偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズム１０５ＲＧＢに入射される。なお、１／４λ波長板１０６ａは液晶表示素子１０７Ｇの偏光軸と偏光ビームスプリッタ１０５Ｇ及び照明光学系の偏光軸を揃えることを主目的として使用される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic plan view showing an eighth embodiment of the projection type liquid crystal display device according to the present invention. In the figure, light from a light source (not shown) is converted into S-polarized light through a
色分離ミラー１０２を透過したＳ偏光光であるＲ光およびＢ光はＰ偏光光を除去するための偏光板１０３ｂを透過して特定波長域偏光変換素子１１２ａに入射される。特定波長域偏光変換素子１１２ａは本実施例ではＲ光をＳ偏光光のまま通過させ、Ｂ光をＳ偏光光からＰ偏光光に変換する。特定波長域偏光変換素子１１２ａを透過したＲ光、Ｂ光は色調整膜１０４ｂを透過して偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢに入射される。Ｓ偏光光であるＲ光は偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢで反射され、１／４λ波長板１０６ｂを透過してＲ光用の反射型液晶表示素子１０７Ｒに入射され、この液晶表示素子１０７Ｒで反射され、Ｐ偏光光として再び偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢに入射され、ここを透過して特定波長域偏光変換素子１１２ｂに入射される。
The R light and B light, which are S-polarized light transmitted through the
Ｐ偏光光に変換されたＢ光は偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢを透過し、１／４λ波長板１０６ｃを透過した後、Ｂ光用の反射型液晶表示素子１０７Ｂに入射され、この液晶表示素子１０７Ｂで反射され、Ｓ偏光光として出射される。Ｓ偏光光であるＢ光は偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢで反射されて特定波長域偏光変換素子１１２ｂに入射される。特定波長域偏光変換素子１１２ｂではＲ光のＰ偏光光をＳ偏光光に変換し、Ｂ光はＳ偏光光のまま透過し、Ｓ偏光光であるＲ光、Ｂ光は、Ｂ光のＰ偏光光成分を除去し、コントラストの劣化を防ぐための偏光板１０３ｃを透過して色合成用の偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズム１０５ＲＧＢに入射される。Ｐ偏光光であるＧ光は偏光ビームスプリッタ１０５もしくはダイクロイックプリズムＲＧＢを透過し、Ｓ偏光光であるＲ光およびＢ光は偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズム１０５ＲＧＢで反射されて投射レンズ１１３に入射される。Ｒ光およびＢ光に混入されているＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの場合は透過する。なお、図において、実線はＳ偏光光を示し、点線はＰ偏光光を示す。
The B light converted into the P-polarized light is transmitted through the polarizing beam splitter 105RB, transmitted through the quarter-
図８の実施例においては、色分離ミラー１０２に入射する光はＳ偏光光に変換されているが、Ｐ偏光光に変換された光を用いるように構成してもてもよい。また、特定波長域偏光変換素子１１２ａはＢ光をＰ偏光光に変換しているが、Ｒ光をＰ偏光光に変換するように構成してもよい。色調整膜１０４としては、例えば、誘電体多層膜を直接偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムに蒸着したもの、誘電体多層膜をガラスに蒸着して偏光ビームスプリッタやダイクロイックミラーダイクロイックミラーに張り付けたもの、カラーフィルム、又は色付きガラス等のカラーフィルタ等であり、要はある特定の波長域の透過率を下げることができるものならばなんでも適用できる。
In the embodiment of FIG. 8, the light incident on the
次に、本発明の第９番目の実施例について説明する。図９は本発明による投射型液晶表示装置の第９の実施例を示す概略の平面図である。図において、図８と同じ構成要素については同じ参照番号を付して説明する。図において、光源（図示せず）からの光は偏光変換素子１０１でＳ偏光光に変換される。Ｇ光は色分離ミラー１０２で反射され、偏光板１０３ａを透過して偏光ビームスプリッタ１０５Ｇで反射され、１／４λ波長板１０６ａを通して反射型液晶表示素子１０７Ｇに入射される。液晶表示素子１０７Ｇで反射され、Ｐ偏光光に変換されたＧ光は１／４λ波長板１０６ａを透過して再び偏光ビームスプリッタ１０５Ｇに入射され、ここを透過したＧ光は色調整膜１０４ａを透過して、１／２λ波長板１１５に入射される。Ｐ偏光光であるＧ光はこの１／２λ波長板１１５でＳ偏光光に変換され、偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズム１０５ＲＧＢに入射され、ここで反射されて投射レンズ１１３に入射される。
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic plan view showing a ninth embodiment of the projection type liquid crystal display device according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 8 will be described with the same reference numerals. In the figure, light from a light source (not shown) is converted into S-polarized light by the
一方、色分離ミラー１０２を透過したＲ光、Ｂ光は偏光板１０３ｂを透過して、特定波長域偏光変換素子１１２ａに入射される。Ｓ偏光光であるＢ光はこの特定波長域偏光変換素子１１２ａでＰ偏光光に変換され、Ｒ光はＳ偏光光のまま検光用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢに入射される。Ｓ偏光光であるＲ光は偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢで反射され、１／４λ波長板１０６ｂを透過して液晶表示素子１０７Ｒに入射される。液晶表示素子１０７Ｒで反射されたＲ光はＰ偏光光に変換され、１／４λ波長板１０６ｂを透過して再び偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢに入射される。Ｐ偏光光に変換されたＢ光は偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢを透過し、１／４λ波長板１０６ｃを透過して反射型液晶表示素子１０７Ｂに入射される。Ｂ光はここで反射され、Ｓ偏光光に変換されて、１／４λ波長板１０６ｃを透過して再び偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢに入射され、偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢで反射される。Ｐ偏光光であるＲ光とＳ偏光光であるＢ光は色調整膜１０４ｂを透過して特定波長域偏光変換素子１１２ｂに入射される。Ｓ偏光光であるＢ光はＰ偏光光に変換され、Ｒ光はＰ偏光光のまま偏光板１０３ｃを透過し、偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢを透過して投射レンズ（図示せず）に入射される。
On the other hand, the R light and B light transmitted through the
図８、図９の実施例において、色調整膜１０４で光の波長を低下させる波長帯域を選択することによって、色調整を行うことができると共に、色の再現性を良好にすることができる。例えば、色調整膜１０４ａ、１０４ｂで透過率を低下させる波長帯域を選択して、イエローの波長領域とシアンの波長領域の透過率を低下させて良好な色を得るようにしてもよい。また、明るくする場合、イエロー成分を多くしてもよい。この場合、ホワイトバランスを保つために、シアンをカットするように色調整膜で１０４で調整することができる。
In the embodiments of FIGS. 8 and 9, color selection can be performed and color reproducibility can be improved by selecting a wavelength band for reducing the wavelength of light by the color adjustment film 104. For example, the
図８の実施例において、色調整膜１０４ａは偏光ビームスプリッタ１０５ＧのＧ光の入射面に設けられているが、図９に示すように、偏光ビームスプリッタ１０５ＧのＧ光の出射面に設けてもよい。また、色調整膜１０４ａは色合成用の偏光ビームスプリッタ１０５もしくはダイクロイックプリズムＲＧＢのＧ光の入射面に設けても同様な効果を得ることができる。図８において、色調整膜１０４ｂは検光用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢのＲ光及びＢ光の入射面に設けられているが、図９に示すように、検光用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢのＲ光およびＢ光の出射面に設けてもよいし、色合成用の偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズム１０５ＲＧＢのＲ光およびＢ光の入射面に設けてもよい。すなわち、色調整膜１０４は検光用の偏光ビームスプリッタ及び色合成用偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズムの光の入出射面に設けても同様な効果を得ることができる。図８及び図９の実施例において、ダイクロイックミラー等の色分離ミラー１０２と特定波長域偏光変換素子１１２ａ、１１２ｂを調整して、色調整を行なうことができる。
In the embodiment of FIG. 8, the
この場合の一例について、図１０を用いて説明する。図１０は光の透過率を示す分光特性図であり、横軸は波長Ｗを、縦軸は光の出力Ｐを示す。図１０（ａ）はダイクロイックミラー１０２の出力特性曲線Ｐ０を示しており、例えば、半値で５００ｎｍ〜６００ｎｍの間の光が透過しないようにダイクロイックミラー１０２が構成されているとする。このダイクロイックミラー１０２を透過した光の内、図１０（ｂ）に示すように、６００ｎｍより波長が長いＳ１以下の光をＳ偏光光からＰ偏光光に変換し、波長Ｓ１以上の波長の光
はＳ偏光光まで透過させるように、特定波長域偏光変換素子１１２ａの特性曲線Ｐ１を構成する。この光は液晶表示素子１０７で反射されて偏光が変換され、Ｓ１までの波長の光はＳ偏光光に変換され、Ｓ１以上の波長の光はＰ偏光光に変換される。図１０（ｃ）に示すように、波長Ｓ２以下の光は偏光せずＳ偏光光のままとし、波長がＳ１以上の光をＰ偏光光からＳ偏光光に変化するように構成された特性曲線Ｐ2を持つ特定波長域偏光変換素子１１２ｂを通過させると、波長Ｓ２〜Ｓ１まではＰ偏光光のままなので、この領域の光は偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢで反射されず、そのまま通過するので、投写レンズには入射されない。このようにして、波長Ｓ１〜Ｓ２の光をカットすることができる。このようにして、ダイクロイックミラー１０２と特定波長域偏光変換素子１１２ａ、１１２ｂの組み合わせによって、波長の特定領域の透過率を変えることができる。
An example of this case will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a spectral characteristic diagram showing the light transmittance. The horizontal axis represents the wavelength W, and the vertical axis represents the light output P. FIG. 10A shows an output characteristic curve P0 of the
同様にして、特定波長域偏光変換素子１１２と色調整膜１０４の構成を変えて、明るさを改善することができる。例えば、輝線光を入れて明るさ向上を狙うため、色調整膜１０４の半値と特定波長域偏光変換素子１１２の半値を組み合わせて５００ｎｍ近傍の光、例えば、５００ｎｍ〜５１５ｎｍの光をカットして輝線光５８０ｎｍ近傍の光を入れて明るさ向上とホワイトバランスの改善を行うことができる。 Similarly, the brightness can be improved by changing the configuration of the specific wavelength region polarization conversion element 112 and the color adjustment film 104. For example, in order to increase the brightness by adding bright line light, the half-value of the color adjustment film 104 and the half-value of the specific wavelength region polarization conversion element 112 are combined to cut light in the vicinity of 500 nm, for example, light of 500 nm to 515 nm. Brightness and white balance can be improved by putting light in the vicinity of 580 nm.
また、ダイクロイックミラー１０２と色調整膜１０４の組み合わせによって、同様な効果を得ることができる。本実施例において、ダイクロイックミラー１０２はダイクロイックプリズムに置き換えることができる。このため、上述の説明において、ダイクロイックミラー１０２をダイクロイックプリズムに読み替えることができる。
The same effect can be obtained by combining the
図８、図９の実施例において、偏光板１０３ａは偏光ビームスプリッタ１０５Ｇの近傍に設けられ、偏光板１０３ｃは偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの近傍に設けられている。これら偏光板１０３を近傍の偏光ビームスプリッタに貼り付けると、界面が削減され、光透過率を上げることができる。また、偏光ビームスプリッタ１０５は放熱効果が大きく、偏光板１０３の熱を吸収するため、偏光板１０３の冷却性をたかめることができる。なお、図８、図９の光学エンジンをダイクロイックプリズムで構成することができる。この場合、ダイクロイックプリズムに偏光板１０３を貼り付けてもよい。この場合、偏光板１０３をフィルムで構成すると好適である。
8 and 9, the
図８、図９の実施例において、ダイクロイックミラー１０２の入射面に色調整膜を設ける場合、例えば、誘電体多層膜を蒸着する場合、光の入射角が大きい部分の厚さを厚くし、光の入射角が小さい部分の厚さが薄くなるように、膜厚を変えると、半値の波長の値がシフトして、出射光の色及び色ムラを調整することができる。
8 and 9, when a color adjustment film is provided on the incident surface of the
また、図８、図９に示す光学エンジンをダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムで構成する場合、すなわち、色分離ミラー１０２をダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムで構成し、偏光ビームスプリッタ１０５の代わりにダイクロイックプリズムを設ける場合、色調整膜をこれらの入射面に厚さを変えて設けると同様な効果を得ることができる。
When the optical engine shown in FIGS. 8 and 9 is configured with a dichroic mirror or a dichroic prism, that is, when the
図８、図９の実施例において、検光偏光ビームスプリッタ１０５Ｇ、１０５ＲＢと色合成偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの硝材を変えると好適である。例えば、検光偏光ビームスプリッタ１０５Ｇ、１０５ＲＢは検光偏光ビームスプリッタ１０５Ｇ、１０５ＲＢには、例えば、ＰＢＨ５３Ｗ等の複屈折量が少ない硝材を選択し、合成偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢには、例えばＢＫ７等の軽くて低コストの硝材を選択することによって、性能の最適化、低コスト化、低重量化が達成できる。
8 and 9, it is preferable to change the glass materials of the analyzing
色分離ミラー１０２をダイクロイックプリズムや偏光ビームスプリッタで構成し、偏光ビームスプリッタ１０５をダイクロイックプリズムで置き換える場合も同様に適用できる。この場合、分離用のダイクロイックプリズムを合成用の偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズムと同様に、軽く、低コストの硝材を使ってもよい。
The same applies to the case where the
図８、図９において、検光用の偏光ビームスプリッタ１０５Ｇ、１０５ＲＢの容積をＶ１とし、色合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの容積をＶ２とした場合、Ｖ１をＶ２より小さくし、上述したように硝材を選択すると、使用特性に合わせて性能の最適化が可能であり、また、低コスト硝材を使用でき、重量も低減できる。変形例として、色分離用のダイクロイックミラーにダイクロイックプリズムを使い、偏光ビームスプリッタ１０５の代わりにダイクロイックプリズムを使用する場合にも適用できる。特に色分離用及び色合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢやダイクロイックプリズムの大きさを大きくすると、入出射光線がケラレないようにすることができる。この場合、硝材の透過効率、あるいは反射率などの使用目的に対して、偏光ビームスプリッタやダイクロイックプリズムの硝材を変えることにより、性能向上、コストの軽減、比重の軽い硝材を利用して軽量化を狙える。例えば、検光偏光ビームスプリッタは高屈折で光り弾性定数の０．５×１０-12Ｎ／ｍ2、大きさ□３２及び応力を５．３×１０4以Ｐａ以下である硝材で消光比を良好にするが、色分離用や色合成用のダイクロイックプリズムや偏光ビームスプリッタは比重が軽く、誘電体多層膜も含めて総合的な透過効率の良い硝材を用いれば、光線のケラレ防止で体積を大きくした場合にも、性能向上と軽量化及び低コスト化を狙える。
8 and 9, when the volume of the
次に、図１１を用いて、液晶表示素子を偏光ビームスプリッタ１０５に取り付ける場合の例について説明する。図１１（ａ）、（ｂ）は偏光ビームスプリッタへの液晶表示素子の取り付け方の実施例を示す一部断面平面図である。図１１（ａ）において、液晶表示素子１０７Ｇは枠１０７に液晶材１３２が封入され、その両側にカバーガラス１３３ａ、１３３ｂが設けられている。この液晶表示素子１０７Ｇの位置を調整後、枠１３０部分を接着剤１３４ａ、１３４ｂで直接偏光ビームスプリッタ１０５Ｇに接着されている。接着剤としては例えば、ＵＶ接着剤や熱硬化接着剤などを用いて硬化させても良い。本実施例において、カバーガラス１３３ａと偏光ビームスプリッタ１０５Ｇを接着剤で接着または固定してもよい。
Next, an example in which the liquid crystal display element is attached to the polarization beam splitter 105 will be described with reference to FIG. FIGS. 11A and 11B are partial cross-sectional plan views showing examples of how to attach the liquid crystal display element to the polarization beam splitter. In FIG. 11A, a liquid
図１１（ｂ）は他の実施例を示すもので、本実施例においては調整板１３４が設けられており、この調整板１３４が偏光ビームスプリッタ１０５Ｇに接着剤１３４で接着される。液晶表示素子１０７Ｇは偏光ビームスプリッタ１０５Ｇに対して位置が調整された後、枠１３０が調整板１３４に接着または固定される。また、カバーガラス１３３ａと偏光ビームスプリッタ１０５Ｇとの間にシリコンオイルあるいは接着剤等を用いて空気層を無くすことができる。
FIG. 11B shows another embodiment. In this embodiment, an
本実施例によれば、偏光ビームスプリッタ１０５Ｇと液晶表示素子１０７Ｇ間の界面を低減させることができるため、光利用効率を上げることができる。なお、図１１の実施例では、偏光ビームスプリッタ１０５ＧとＧ光用の液晶表示素子を例にとって説明したが、Ｒ光、Ｂ光用の液晶表示素子１０７Ｒ、１０７Ｂについても同様に偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢに直接取り付けることによって、同様な効果を得ることができる。
According to the present embodiment, since the interface between the
次に、図１２を用いて、偏光ビームスプリッタの組立について説明する。図１２（ａ）は偏光ビームスプリッタの一実施例を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は偏光ビームスプリッタの組立構造部の一実施例を示す斜視図である。本実施例において、図８に示す色分離ミラー１０２を偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズムとした、４個のプリズムを使用した構成として示している。
Next, the assembly of the polarization beam splitter will be described with reference to FIG. FIG. 12A is a perspective view showing an embodiment of the polarizing beam splitter, and FIG. 12B is a perspective view showing an embodiment of the assembly structure portion of the polarizing beam splitter. In this embodiment, the
図１２（ａ）において、１５１は色分離用の偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズムであり、貼り合わせ面に段差を設けるために、長い三角柱のプリズム１５１Ｈと短い三角柱のプリズム１５１Ｌとから構成されている。１５２はＧ光用の偏光ビームスプリッタであり、貼り合わせ面に段差を設けるために、長い三角柱のプリズム１５２Ｈと短い三角柱のプリズム１５２Ｌとから構成されている。１５３はＲ光およびＢ光用の偏光ビームスプリッタであり、貼り合わせ面に段差を設けるために、長い三角柱のプリズム１５３Ｈと短い三角柱のプリズム１５３Ｌとから構成されている。光は色分離用の偏光ビームスプリッタ１５１もしくはダイクロイックプリズムで色分離され、Ｇ光は偏光ビームスプリッタもしくはダイクロイックプリズム１５２で反射されてＧ光用液晶表示素子１０７Ｇに入射され、液晶表示素子１０７Ｇで反射されたＧ光は色合成用の偏光ビームスプリッタ１５４で反射されて投射レンズ（図示せず）に入射される。偏光ビームスプリッタ１５１で分離されたＲ光およびＢ光は偏光ビームスプリッタ１５３で分離されて、それぞれ液晶表示素子１０７Ｒ、１０７Ｂに入射される。液晶表示素子１０７Ｒ、１０７Ｂで反射されたＲ光、Ｂ光は色合成用の偏光ビームスプリッタ１５４を透過して投射レンズ（図示せず）に入射される。各偏光ビームスプリッタ間の隙間には偏光板、１／２λ波長板、特定波長域偏光変換素子等が挿入される。長い三角柱のプリズムと短い三角柱のプリズムの組み合わせによって、偏光ビームスプリッタ１５１〜１５４の上下にはそれぞれ段部１５５が設けられている。図１２（ｂ）において、１５７は組立構造部であり、長い三角柱のプリズム１５１Ｈ〜１５４Ｈを載置する台部１５８Ｈ〜１６１Ｈ及び短い三角柱のプリズム１５１Ｌ〜１５４Ｌを載置する台部１５８Ｌ〜１６１Ｌが設けられている。なお、この組立構造部１５７に設けられている突起部１６３は位置決めのために使用される。
In FIG. 12A,
図１２（ａ）の偏光ビームスプリッタを組立構造部１５７に組み立てるには、長い三角柱のプリズム１５１Ｈ〜１５４Ｈの底部を台部１５８Ｈ〜１６１Ｈに位置決め用の突起部１６３に接するように配置し、短い三角柱のプリズム１５１Ｌ〜１５４Ｌを台部１５８Ｌ〜１５８Ｌに位置決め用の突起部１６３に接するように配置する。各偏光ビームスプリッタ１５１〜１５４の間には溝が施されており、偏光板や特定波長域偏光変換素子等が配置される。このとき、バネやフォーム等で位置決めされると精度良く配置できる。本実施例においては、偏光ビームスプリッタ１５１〜１５４に段部を設け、この段部で位置決めを行っているために、偏光ビームスプリッタの誘電体多層膜の面が基準面となり、組立精度が向上し、したがって、性能も向上する。
To assemble the polarizing beam splitter of FIG. 12A into the
また、図より明らかなように、本実施例においては、色分離用の偏光ビームスプリッタ１５１は光の入射側のプリズム１５１Ｈの面積を広くし、出射側偏光ビームスプリッタ、すなわち色合成用の偏光ビームスプリッタの出射側のプリズム１５４Ｈの面積を広くしている。光は液晶表示素子に到達するまでは、先に行くに従って光の透過面積を小さくする方が好適であり、液晶表示素子から出射された光は先に行くにしたがって透過面積が大きくなるように設定して光のケラレを防ぐようにすると好適である。本実施例ではこの様な効果を達成することができる。なお、図１２において、一部の偏光ビームスプリッタをダイクロイックプリズムで構成する場合においても同様な効果を得られることは言うまでもない。
Further, as is apparent from the figure, in this embodiment, the
次に、１／４λ波長板の調整機構について、図１３を用いて説明する。図１３は１／４λ波長板の取付を説明するための側面図である。図において、１６０は１／４λ波長板１０６ａの取付板であり、偏光ビームスプリッタ１４２からの光が透過するための窓が設けられている。１／４λ波長板１０６ａは軸１６１に固定されている。軸１６１は取付板１６０に回転可能に取り付けられており、液晶表示素子１０７Ｇとの光の偏光軸が合うように調整され、調整後取付板１６０に固定される。１／４λ波長板１０６ａの回転軸の中心はプリズム１５２Ｌの上面に合わせて位置決めされている。すなわち、１／４λ波長板１０６ａは偏光ビームスプリッタ１５２の上面あるい下面、もしくは出射側あるいは左右の面を基準としている。したがって、液晶表示素子交換時も基準が一定であり、もとの位置が明確なため、調整手順を明確にすることができる。上記の実施例は他の１／４λ波長板の取付にも適用できることは言うまでもない。
Next, the adjustment mechanism of the quarter-wave plate will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a side view for explaining the attachment of the quarter-wave plate. In the figure,
図８、図９において、各偏光ビームスプリッタ１０５Ｇ、１０５ＲＢ、１０５ＲＧＢには光の透過又は反射に寄与しない面があるが、これらの面での光の乱反射を防ぐために、これら光の透過又は反射に使用しない面をすりガラスにしたり、黒く塗りつぶすと好適である。偏光ビームスプリッタをダイクロイックプリズムに置き換えた場合も同様である。
8 and 9, each of the
図９を参照すると、色合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢに入射するＧ光はＳ偏光であり、ＲＢ光はＰ偏光光であり、かつＧ光用の液晶表示素子１０７Ｇからの出射光軸と色合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの出射光軸は直角になるように配置されている。色合成用の偏光ビームスプリッタＲＧＢの代わりに、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができる。
Referring to FIG. 9, the G light incident on the color combining polarization beam splitter 105RGB is S-polarized light, the RB light is P-polarized light, and the output optical axis and color from the liquid
図９に示す色合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの代わりにダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いた場合、色合成用のダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズム内で、反射光として他の光と合成される光はＳ偏光光の方が効率がよく、逆に透過光として合成される光はＰ偏光光の方が効率がよい。すなわち、反射光がＳ偏光光の場合は、ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムに設けられた誘電体多層膜の反射帯域幅が広くなり、帯域シフト等による膜特性の影響を受け難い。また、透過光がＰ偏光光の場合には、ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムに設けられた誘電体多層膜の透過帯域幅が広くなり、帯域シフト等による膜特性の影響を受け難い。従って、Ｇ光はＳ偏光で反射光とし、 ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを透過するＰ偏光と合成し、 ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムによって反射される光軸方向に出射するように構成すると効率がよい。 When a dichroic mirror or dichroic prism is used in place of the color combining polarization beam splitter 105RGB shown in FIG. 9, the light combined with other light as reflected light in the color combining dichroic mirror or dichroic prism is S Polarized light is more efficient, and conversely, light synthesized as transmitted light is more efficient with P-polarized light. That is, when the reflected light is S-polarized light, the reflection bandwidth of the dielectric multilayer film provided in the dichroic mirror or the dichroic prism is widened and is not easily affected by film characteristics due to band shift or the like. Further, when the transmitted light is P-polarized light, the transmission bandwidth of the dielectric multilayer film provided in the dichroic mirror or the dichroic prism is widened, so that it is difficult to be affected by film characteristics due to band shift or the like. Therefore, it is efficient if the G light is reflected as S-polarized light, combined with P-polarized light transmitted through the dichroic mirror or dichroic prism, and emitted in the optical axis direction reflected by the dichroic mirror or dichroic prism.
一方、色合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢを用いる場合は、Ｇ液晶表示素子１０７Ｇからの光を偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢで反射させ、ＲＢ光と合成して出射するように構成した場合、当然ながら反射光をＳ偏光光とし、透過光をＰ偏光光とする必要がある。
On the other hand, when the polarization beam splitter 105RGB for color synthesis is used, the light from the G liquid
図８においては、色合成手段である偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢに入射されるＧ光はＰ偏光光であり、ＲＢ光はＳ偏光光であり、かつ、Ｇ光用の液晶表示素子１０７Ｇからの出射光と平行になるように出射手段である偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの出射光軸が設けられる。
In FIG. 8, the G light incident on the polarization beam splitter 105RGB, which is the color combining means, is P-polarized light, the RB light is S-polarized light, and the emitted light from the liquid
図８の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの代わりにダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができる。この場合、色合成用のダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを透過される光はＰ偏光光が効率がよい。また、逆に反射光として、透過光と合成される光はＳ偏光光の方が効率がよい。すなわち透過光がＰ偏光光の場合は、 ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムに設けられた誘電体多層膜の帯域幅が広くなり、帯域シフト等による膜特性の影響を受け難い。また反射光がＳ偏光光の場合も同様の効果を得ることが出来る。 A dichroic mirror or a dichroic prism can be used instead of the polarizing beam splitter 105RGB in FIG. In this case, the P-polarized light is efficient as the light transmitted through the dichroic mirror or dichroic prism for color synthesis. On the other hand, as the reflected light, the S-polarized light is more efficient as the light combined with the transmitted light. That is, when the transmitted light is P-polarized light, the bandwidth of the dielectric multilayer film provided in the dichroic mirror or the dichroic prism is widened and is not easily affected by film characteristics due to band shift or the like. The same effect can be obtained when the reflected light is S-polarized light.
従って、Ｇ光はＰ偏光で透過光とし、ＲＢ光はＳ偏光光としてダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムで反射させ、これらの光を合成し、色合成手段であるダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを透過する光軸方向に出射する構成とすると効率がよい。 Accordingly, the G light is P-polarized and transmitted light, and the RB light is reflected as S-polarized light by a dichroic mirror or dichroic prism, and these lights are combined and transmitted through a dichroic mirror or dichroic prism as a color combining means. If the configuration emits light in the direction, it is efficient.
図８に示すように、色合成手段として、偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢを使用する場合には、Ｇ光用の液晶表示素子１０７Ｇからの光を透過光として偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢで反射光と合成して出射する構成では、当然ながら透過光はＰ偏光光であり、Ｒ光及びＢ光はＳ偏光光とする必要がある。
As shown in FIG. 8, when the polarization beam splitter 105RGB is used as the color combining means, the light from the G light liquid
また、図９を参照すると、Ｒ光用の液晶表示素子１０７ＲとＢ光用の液晶表示素子１０７Ｂは略直角に配置され、Ｒ光及びＢ光を分離合成する分離合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢの入射光軸と出射光軸とは略直角であり、この出射光軸と略平行に投射レンズ１１３が配置されるように構成されている。本実施例において、分離合成用の偏光ビームスプリッタ１０５ＲＢの代わりに、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができることは言うまでもない。
Referring to FIG. 9, the liquid
光学エンジンを図９に示すように構成することによって、図１４に示すような映像表示装置が得られる。図１４は本発明による映像表示装置の一実施例を示す概略斜視図である。図において、光学系を透視して示している。図において、１７１は照明光学系であり、１７２は図９に示すような光学エンジンである。照明光学系１７１から光の分離合成ユニット１７２に入射された光の光軸は略直角に曲げられて光の分離合成ユニット１７２から出射される。この光は投射レンズ１１８を通してキャビネットの背面に設けられた反射ミラー１７４で反射されてスクリーン１７５に投射される。この場合、分離合成ユニット１７２と投射レンズ１１８の光軸をシフトさせて背面の反射ミラー１７４への入射角度を変化させてもよい。これによりミラーサイズを小さくし、また、セットの奥行き方向サイズを小さくできる。また、この場合、検光プリズムと色合成プリズムの光軸をシフトしてもよい。さらには投射レンズ１１８の光軸と色合成プリズムの光軸を段階的にシフトしてもよい。
By configuring the optical engine as shown in FIG. 9, a video display device as shown in FIG. 14 is obtained. FIG. 14 is a schematic perspective view showing an embodiment of a video display device according to the present invention. In the figure, the optical system is shown through. In the figure,
図１５は光学系の他の実施例を示す斜視図である。図は図１４と比較して、光軸を変換するためのミラー１７６が設けられている点が異なる。本実施例ではミラー１７６を設けることによって、直接スクリーンに映像を投射することができる。
FIG. 15 is a perspective view showing another embodiment of the optical system. The figure differs from FIG. 14 in that a
図８を参照すると、図８の光学エンジンにおいては、これに入射される光の光軸、すなわち、色分離ミラー１０２に入射される光軸と、偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢから投写レンズに出射される光軸は略平行になるように構成されている。なお、図において、偏光ビームスプリッタをダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムに置き換えることができることは当業者ならば当然のことである。
Referring to FIG. 8, in the optical engine of FIG. 8, the optical axis of the light incident thereon, that is, the optical axis incident on the
図１４及び図１５の実施例においては光学系をコンパクトに配置することができる。 In the embodiment shown in FIGS. 14 and 15, the optical system can be arranged compactly.
図８に示す光学エンジンを用いた映像表示装置について、図１６を用いて説明する。図１６は本発明による映像表示装置の他の実施例を示す概略斜視図である。図において、照明光学系１７１から光学エンジン１７８に入射する光の入射軸と光学エンジン１７８から出射される光軸とは略平行になっており、光学エンジン１７９から出射された光は反射ミラー１７９で反射されて投写レンズ１１８に入射され、キャビネット１７３の背面に設けられた反射ミラー１７４で反射されてスクリーン１７５に投射される。本実施例においては、投写レンズのバックフォーカスを短くすることができるので、投射レンズの枚数を低減して小型化することができる。
A video display device using the optical engine shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a schematic perspective view showing another embodiment of the video display device according to the present invention. In the drawing, the incident axis of light incident on the
図１７は光学系の更に他の実施例を示す斜視図である。図においては反射ミラー１７９を使用しない配置例である。図１６の実施例と比較して、映像表示装置は縦方向に多少長くなるが、横方向に短くすることができる。
FIG. 17 is a perspective view showing still another embodiment of the optical system. In the drawing, an example of arrangement in which the
図１４及び図１６において、投射レンズからの出射光をキャビネット１７３の背面に設けられた反射ミラー１７４によってスクリーン１７５に投射する場合、スクリーン１７５に一体にレンズ、例えばフレネルレンズを設けて広がりのある光を略平行にするとセットの小型化を達成することができる。
14 and 16, when the light emitted from the projection lens is projected onto the
図１において、液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの前に配置されたコンデンサレンズ３０を投射レンズ２０と一体と考え、投射レンズ２０の絞り面近傍に第一合成焦点位置が存在するように構成すると、偏光ビームスプリッタ１６Ｇ、１６ＲＢ、色合成ミラー１９を通過する光束を絞ることができるため、これらを小型にすることができる。特に色合成ミラー１９の代わりに、色合成偏光ビームスプリッタ又はダイクロイックプリズムを用いた場合には、プリズムが軽くなり、安価になる効果が得られる。
In FIG. 1, the
図８または図９において、色分離ミラー１０２の代わりにダイクロイックプリズム又はダイクロイックミラーを用い、偏光ビームスプリッタ１０５ＲＧＢの代わりに、ダイクロイックプリズムまたはダイクロイックミラーを用いた場合、色分離ダイクロイックプリズム又はダイクロイックミラーの半値波長と色合成ダイクロイックプリズム又はダイクロイックミラーの半値波長とを異なる値とすることにより、不要光を排除し、色純度を向上させることができる。例えば、入射のダイクロ特性、すなわちバンドパスフィルタの低域半値波長を５００ｎｍ、高域半値波長５９０ｎｍとし、出射プリズムのダイクロ特性の低域半値波長を５１０ｎｍ、高域半値波長５８０ｎｍと規定すると、５００ｎｍ〜５１０ｎｍのシアンと５８０ｎｍ〜５９０ｎｍの間の黄色光を排除することができる。この組み合わせは特定波長域偏光変換素子とダイクロイックの組み合わせでも可能であり、さらには特定波長域偏光変換素子と偏光ビームスプリッタの組み合わせでも可能である。カットする光は近紫光、近赤外光であっても良く、組み合わせは十である。
8 or 9, when a dichroic prism or dichroic mirror is used instead of the
１…光源、２Ｇ、２Ｒ、２Ｂ、１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂ…反射型液晶表示素子、５…リフレクタ、６…第一アレイレンズ、７…第二アレイレンズ、８…偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１０…コンデンサレンズ、１１…反射ミラー、１３…ダイクロイックミラー、１４…入射偏光板、１６…Ｇ用偏光ビームスプリッタ、Ｒ−Ｂ用偏光ビームスプリッタ、１７、１１２ａ、１１２ｂ…特定波長選択偏光変換素子、２０…投射レンズ、２２…光学部材、２３…プリズム硝材、２５…誘電体多層膜、１０１…偏光変換素子、１０２…色分離ミラー、１０５Ｇ、１０５ＲＢ、１０５ＲＧＢ…偏光ビームスプリッタ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記照明光学系からの光を複数の光線に分離して、当該光線を映像表示素子で変調して色合成して出射する光学エンジンと、
前記光学エンジンから出射された色合成光を拡大して投射する投射手段と、
前記投射手段から拡大して投射された色合成光が投射されるスクリーンとを備えた投射型映像表示装置において、
前記光学エンジンは、前記照明光学系からの照明光を第１、第２の光と、第３の光とに分離する第１の偏光ビームスプリッタプリズムと、前記第１、第２及び第３の光に対応して配置された第１、第２及び第３の反射型液晶表示素子と、前記第１及び第２の光の分離を行い、前記第１及び第２の反射型液晶表示素子で反射された光の合成を行う第２の偏光ビームスプリッタプリズムと、前記第３の光が入射し、前記第３の反射型液晶表示素子で反射された光を出射する第３の偏光ビームスプリッタプリズムと、前記第２及び第３の偏光ビームスプリッタプリズムからの光が入射し合成して出射する第４の偏光ビームスプリッタプリズムと、前記第１、第２、第３及び第４の偏光ビームスプリッタプリズムをそれぞれ載置するための各偏光ビームスプリッタプリズムに設けた段差に対応する段部からなる複数の台部と、前記台部の各偏光ビームスプリッタプリズムと接触する側面に複数形成された突起部とを有する単一の組立構造体とを備え、もって、
前記各偏光ビームスプリッタプリズムの段差と前記台部の段差を用いると共に、前記台部の突起部を用いることにより、前記第１、第２、第３及び第４の偏光ビームスプリッタプリズムの位置決めを行うと共に、更に、
前記第１、第２、第３及び第４の偏光ビームスプリッタプリズムは、それぞれ、長さの異なる長い三角プリズムと短い三角プリズムを組み合わせて構成され、各三角プリズムは互いに直交する一対の面を備えており、
前記第１の偏光ビームスプリッタプリズムは、その長い三角プリズムの一の面を照明光の入射面とし、当該長い三角プリズムの他の面を前記第１と前記第２の光の出射面とし、かつ、その短い三角プリズムの一の面を前記第３の光の出射面とし、
前記第２の偏光ビームスプリッタプリズムは、その長い三角プリズムの一の面を前記第１と前記第２の光の入射面とすると共に、当該長い三角プリズムの他の面に対向して前記第１の反射型液晶表示素子を配置し、かつ、その短い三角プリズムの一の面に対向して前記第２の反射型液晶表示素子を配置すると共に、当該短い三角プリズムの他の面を前記第１と前記第２の光の出射面とし、
前記第３の偏光ビームスプリッタプリズムは、その短い三角プリズムの一の面を前記第３の光の入射面とすると共に、当該短い三角プリズムの他の面に対向して前記第３の反射型液晶表示素子を配置し、かつ、その長い三角プリズムの一の面を前記第３の光の出射面とし、
前記第４の偏光ビームスプリッタプリズムは、その短い三角プリズムの一の面を前記第２の偏光ビームスプリッタプリズムから出射される前記第１と前記第２の光の入射面とし、その長い三角プリズムの一の面を前記第３偏光ビームスプリッタプリズムから出射される前記第３の光の入射面とし、かつ、当該長い三角プリズムの他の面を前記第１、第２及び第３の光の出射面とするように設定されたことを特徴とする投射型映像表示装置。 An illumination optical system that emits illumination light,
An optical engine that separates light from the illumination optical system into a plurality of light beams, modulates the light beams with an image display element, and synthesizes and emits color; and
Projection means for enlarging and projecting the color composite light emitted from the optical engine;
In a projection-type image display device comprising a screen on which the color synthesized light projected from the projection means is projected,
The optical engine includes a first polarization beam splitter prism that separates illumination light from the illumination optical system into first, second light, and third light, and the first, second, and third light beams. The first, second and third reflective liquid crystal display elements arranged corresponding to light and the first and second reflective liquid crystal display elements are separated from each other, and the first and second reflective liquid crystal display elements are used. A second polarizing beam splitter prism that combines the reflected light, and a third polarizing beam splitter prism that receives the third light and emits the light reflected by the third reflective liquid crystal display element. A fourth polarization beam splitter prism that the light from the second and third polarization beam splitter prisms enters, combines and emits, and the first, second, third, and fourth polarization beam splitter prisms Each polarizing bee for mounting A single assembly structure having a plurality of base portions each including a step portion corresponding to a step provided on the splitter prism, and a plurality of protrusions formed on a side surface of the base portion that contacts each polarization beam splitter prism. Prepare and have
The first, second, third, and fourth polarizing beam splitter prisms are positioned by using the steps of the polarizing beam splitter prisms and the steps of the base parts, and using the protrusions of the base parts. Along with
Each of the first, second, third, and fourth polarizing beam splitter prisms is configured by combining a long triangular prism and a short triangular prism having different lengths, and each triangular prism has a pair of surfaces orthogonal to each other. And
The first polarizing beam splitter prism has one surface of the long triangular prism as an incident surface for illumination light, the other surface of the long triangular prism as the output surfaces of the first and second lights, and , One surface of the short triangular prism is the third light exit surface,
In the second polarizing beam splitter prism, one surface of the long triangular prism is used as an incident surface for the first and second lights, and the first surface is opposite to the other surface of the long triangular prism. The reflection type liquid crystal display element is disposed, and the second reflection type liquid crystal display element is disposed opposite to one surface of the short triangular prism, and the other surface of the short triangular prism is disposed on the first surface. And an exit surface of the second light,
The third polarizing beam splitter prism has one surface of the short triangular prism as the third light incident surface and faces the other surface of the short triangular prism to the third reflective liquid crystal. A display element is disposed, and one surface of the long triangular prism is used as the third light exit surface,
In the fourth polarizing beam splitter prism, one surface of the short triangular prism is used as an incident surface of the first and second light beams emitted from the second polarizing beam splitter prism, and One surface is used as an entrance surface for the third light emitted from the third polarizing beam splitter prism, and the other surfaces of the long triangular prism are used as the exit surfaces for the first, second, and third light. A projection-type image display device, characterized in that it is set as follows .
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