JP2001166273A - Color-generating device and projection display device - Google Patents

Color-generating device and projection display device

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JP2001166273A
JP2001166273A JP34530699A JP34530699A JP2001166273A JP 2001166273 A JP2001166273 A JP 2001166273A JP 34530699 A JP34530699 A JP 34530699A JP 34530699 A JP34530699 A JP 34530699A JP 2001166273 A JP2001166273 A JP 2001166273A
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智司 前田
Takakazu Aritake
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a color-generating device. SOLUTION: The color-generating device comprises at least three kinds of wavelength selective reflection elements 4r, 4b, 4g arranged in parallel with each other and reflecting three kinds of wavelength bands and a plurality of elements 1, 2, 3 for rotating the planes of polarization arranged on respective incident sides of the wavelength selective reflection element 4r, 4b, 4g.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、色生成装置及び投
影表示装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a color generation device and a projection display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶プロジェクタのような投影表示装置
に使用される色生成素子としては、赤、緑、青を表示す
る3枚のLCDパネルと3枚のダイクロイックミラーと
複数枚の鏡を用いる3板方式が一般的である。しかし、
3板方式は部品点数が多く、組立調整も困難であり、高
価な装置となっている。
2. Description of the Related Art As a color generating element used in a projection display device such as a liquid crystal projector, three LCD panels for displaying red, green and blue, three dichroic mirrors and a plurality of mirrors are used. A plate system is common. But,
The three-plate system has a large number of parts, is difficult to assemble and adjust, and is an expensive device.

【0003】また、時分割方式の色生成素子として、
赤、青、緑の3つの領域を円盤に設け、それら3つの領
域に白色光を順次透過させて赤の光束、青の光束、緑の
光束に変換する機構のものが特開平8−51633号公
報に記載されている。そのような色生成装置から照射さ
れた光束は、DMD(digital micromirror device)アレ
イに照射され、これによりシーケンシャル・カラー画像
が表示される。
Further, as a time-division type color generating element,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-51633 discloses a mechanism in which three regions of red, blue, and green are provided on a disk, and white light is sequentially transmitted through these three regions to convert them into a red light beam, a blue light beam, and a green light beam. It is described in the gazette. A light beam emitted from such a color generator is emitted to a digital micromirror device (DMD) array, thereby displaying a sequential color image.

【0004】DMDアレーは、例えばXGAの場合に1
7mm×13mmの長方形の中に約80万個の微細なミラー
を並べ、一枚のパネルにしたものである。そのような微
細なミラーは、シリコン基板の上に反射角度を一つ一つ
変えて形成され、光源からの光をON、OFFするしく
みになっている。そして、ON、OFFというデジタル
により色諧調を制御して、カラー画像を得るようにして
いる。
[0004] The DMD array is, for example, one in the case of XGA.
Approximately 800,000 fine mirrors are arranged in a 7 mm x 13 mm rectangle to form a single panel. Such fine mirrors are formed on a silicon substrate by changing reflection angles one by one, and turn on and off light from a light source. Then, color gradation is controlled by ON and OFF digitally to obtain a color image.

【0005】そのシーケンシャル・カラー画像装置の光
学系は、例えば図1(a) に示すような構造を有してい
る。図1(a) において、光源101 から放射された光はリ
フレクタ102 により反射された後に、色生成素子103 、
レンズ104 を通してDMDアレー105 に照射され、DM
Dアレー105 により反射された光を投影レンズ106 を通
してスクリーン(不図示)に投影するようになってい
る。
The optical system of the sequential color image device has a structure as shown in FIG. 1A, for example. In FIG. 1A, light emitted from a light source 101 is reflected by a reflector 102, and then reflected by a color generating element 103,
The light is irradiated to the DMD array 105 through the lens 104,
The light reflected by the D array 105 is projected through a projection lens 106 onto a screen (not shown).

【0006】その色生成素子103 は、図1(b) に示すよ
うに、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタ
103R, 103G, 103B、若しくはそれらにダイクロイックミ
ラーを組み合わせた回転円盤から構成されていて、DM
Dアレー105 の表示と同期して回転される。
As shown in FIG. 1B, the color generating element 103 includes a red (R), green (G), and blue (B) color filter.
103R, 103G, 103B, or a rotating disk that combines them with a dichroic mirror, DM
It is rotated in synchronization with the display of the D array 105.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、時分割方式の
色生成素子103 は、機械的に駆動して照明光を順次変化
させ、しかもサイズが大きいために、光学系の小型化に
支障をきたす。本発明の目的は、小型化が図れる色生成
装置とこの色生成装置を有する投影表示装置を提供する
ことにある。
However, the time-division type color generating element 103 is mechanically driven to sequentially change the illumination light and has a large size, which hinders miniaturization of the optical system. . SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a color generation device that can be reduced in size and a projection display device having the color generation device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記した課題は、平行に
配置され且つ3種類の波長帯域を反射する少なくとも3
種類の波長選択反射素子と、前記波長選択反射素子のそ
れぞれの光入射側に配置された複数の偏光面回転素子と
を有することを特徴とする色生成装置によって解決され
る。
An object of the present invention is to provide at least three light sources arranged in parallel and reflecting three wavelength bands.
The problem is solved by a color generation device comprising: a plurality of types of wavelength-selective reflective elements; and a plurality of polarization plane rotation elements disposed on each light incident side of the wavelength-selective reflective elements.

【0009】上記した色生成装置において、複数の前記
偏光面回転素子のうち隣り合う前記偏光面回転素子は、
偏光面回転作用が相反する方向となる構造を有するもの
であってもよい。上記した色生成装置において、複数の
前記偏光面回転素子は、ホモジニアス配向したネマティ
ック液晶が封入されて、隣り合う前記偏光面回転素子の
配向方向を90゜傾けて配置されるようにしてもよい。
In the above-described color generating apparatus, the adjacent one of the plurality of polarization plane rotation elements may be:
It may have a structure in which directions of polarization plane rotation are opposite to each other. In the above-described color generating apparatus, the plurality of polarization plane rotation elements may be arranged such that a nematic liquid crystal that is homogeneously aligned is sealed and the orientation direction of the adjacent polarization plane rotation elements is inclined by 90 °.

【0010】上記した色生成装置において、複数の前記
偏光回転素子は、複屈折性の機能を有し、位相差がλ/
4(λ;波長)以上であってもよい。上記した色生成装
置において、複数の前記偏光面回転素子は、電圧制御に
よって位相差が変化する機能を有し、前記波長選択反射
素子による反射の前記波長帯域における位相差がλ/4
(λ;波長)近傍となる電圧とその位相差が十分小さく
なる電圧のいずれかを複数の前記偏光面回転素子に別々
に与える電圧制御部とを有するようにしてもよい。
In the above-described color generating apparatus, the plurality of polarization rotators have a birefringence function and have a phase difference of λ /.
4 (λ; wavelength) or more. In the above-described color generation device, the plurality of polarization plane rotation elements have a function of changing a phase difference by voltage control, and a phase difference in the wavelength band of reflection by the wavelength selective reflection element is λ / 4.
There may be provided a voltage control unit for separately applying a voltage near (λ; wavelength) or a voltage whose phase difference is sufficiently small to the plurality of polarization plane rotating elements.

【0011】次に、本発明の作用について説明する。本
発明によれば、3種類の波長帯域を反射する少なくとも
3種類の波長選択反射素子と、波長選択反射素子のそれ
ぞれの光入射側(光源に近い側)に配置された複数の偏
光面回転素子とを組み合わせて色生成装置を構成してい
る。この場合、各偏光面回転素子の偏光状態をそれぞれ
調整し、波長選択反射素子によって赤、青、緑の光束を
選択して反射する。
Next, the operation of the present invention will be described. According to the present invention, at least three types of wavelength selective reflection elements that reflect three types of wavelength bands, and a plurality of polarization plane rotation elements arranged on the respective light incident sides (closer to the light source) of the wavelength selective reflection elements Are combined to form a color generation device. In this case, the polarization state of each polarization plane rotation element is adjusted, and red, blue and green light fluxes are selected and reflected by the wavelength selection reflection element.

【0012】したがって、色生成装置を回転させるよう
な機械的な機構が不要となり、装置の小型化が図れる。
そのような色生成装置として、例えば複屈折性のある液
晶パネルがあり、その液晶パネルでの光の通過前後で位
相差λ/4をもつ円偏光状態にしたり、位相差を生じさ
せない状態にしたりと、変化させることにより、特定の
波長帯の光の偏光面を他の光の偏光面と異ならせること
ができる。
Therefore, a mechanical mechanism for rotating the color generation device is not required, and the size of the device can be reduced.
As such a color generation device, for example, there is a liquid crystal panel having birefringence, and a circularly polarized state having a phase difference of λ / 4 before and after light passes through the liquid crystal panel, or a state in which a phase difference is not generated. The polarization plane of light in a specific wavelength band can be made different from the polarization plane of other light.

【0013】また、本発明の投影表示装置によれば、波
長帯の異なる色の光を順次選択出力する反射型且つ静止
型の色生成素子を使用して、その光の波長変化に連動し
てカラー画像を生成する画像表示体を使用し、選択され
た光を画像表示体に反射又は透過させてさらに投射レン
ズに透過させる構造を採用しているので、投影表示装置
の小型化が図れる。
Further, according to the projection display apparatus of the present invention, a reflective and stationary color generating element for sequentially selecting and outputting light of different colors in a wavelength band is used, and the light is interlocked with a change in the wavelength of the light. Since a structure is used in which an image display for generating a color image is used and the selected light is reflected or transmitted to the image display and transmitted to the projection lens, the size of the projection display device can be reduced.

【0014】この場合、光の光路を偏光する素子とし
て、偏光ビームスプリッタを使用すると、光路の偏光が
容易になって表示素子に垂直入射、垂直反射させること
ができ、光学系の小型化が実現できる。
In this case, if a polarizing beam splitter is used as an element for polarizing the optical path of light, the polarization of the optical path is facilitated, and the light can be vertically incident on and reflected from the display element, and the size of the optical system can be reduced. it can.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 (第1の実施の形態)図2は、本発明の第1の実施形態
に係る色生成装置(色生成素子)の基本構成を示す断面
図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 2 is a sectional view showing a basic configuration of a color generation device (color generation element) according to a first embodiment of the present invention.

【0016】図2において、第1〜第3の液晶パネル
(偏光面回転素子)1,2,3は光進行方向に順に平行
に配置され、それらのうちの第1及び第2の液晶パネル
の1、2の間には第1のダイクロイックミラー4rが挟
まれ、また、第2及び第3の液晶パネル2、3の間には
第2のダイクロイックミラー4bが挟まれ、さらに第3
の液晶パネル3のうちの第2の液晶パネル2配置位置と
反対側には第3のダイクロイックミラー4gが配置され
ている。
In FIG. 2, first to third liquid crystal panels (polarization plane rotating elements) 1, 2, and 3 are arranged in parallel in the light traveling direction in order, and the first and second liquid crystal panels of the first and second liquid crystal panels are arranged in parallel. A first dichroic mirror 4r is sandwiched between 1 and 2, a second dichroic mirror 4b is sandwiched between the second and third liquid crystal panels 2 and 3, and a third dichroic mirror 4b is further sandwiched between
A third dichroic mirror 4g is arranged on the side of the liquid crystal panel 3 opposite to the position where the second liquid crystal panel 2 is arranged.

【0017】第1〜第3の液晶パネル1,2,3は、そ
れぞれ、一対の透明電極1a,2a,3aに挟まれた液
晶層1b,2b,3bをさらに一対の透明基板1c,2
c,3cで挟む構造を有し、しかも、透過光にλ/4
(λ;波長)程度の位相差が生じるように作製されてい
る。第1の液晶表示パネル1の一対の透明電極1aには
制御信号V1 が接続され、また、第2、第3の液晶表示
パネル2,3の各一対の透明電極2a,3aにはそれぞ
れ制御信号V2 ,V3 が接続される。
The first to third liquid crystal panels 1, 2 and 3 respectively include liquid crystal layers 1b, 2b and 3b sandwiched between a pair of transparent electrodes 1a, 2a and 3a and a pair of transparent substrates 1c and 2 respectively.
c, 3c, and the transmitted light is λ / 4
It is manufactured so that a phase difference of about (λ; wavelength) occurs. The control signal V 1 is connected to the pair of transparent electrodes 1 a of the first liquid crystal display panel 1, and the control signal V 1 is connected to the pair of transparent electrodes 2 a and 3 a of the second and third liquid crystal display panels 2 and 3. The signals V 2 and V 3 are connected.

【0018】第1〜第3の液晶パネル1,2,3は、そ
れぞれ、透明電極1a,2a,3aに高レベル電圧が印
加された時には、光を偏光させずに透過させる一方で、
透明電極1a,2a,3aに低レベル電圧が印加された
時には、光の偏光面を90゜回転させるように構成され
ている。また、第1〜第3の液晶パネル1,2,3は、
それぞれ、一方向から入射した光の偏光面を正方向に回
転させ、また、反対方向から入射した光の偏光面を逆方
向に回転させるように構成されている。さらに、第2の
液晶パネル2は、同じ方向に進む光の偏光面を第1、第
3の液晶パネル1,3とは逆回転で回転するように構成
されている。
The first to third liquid crystal panels 1, 2, and 3 respectively transmit light without polarization when a high level voltage is applied to the transparent electrodes 1a, 2a, 3a.
When a low level voltage is applied to the transparent electrodes 1a, 2a, 3a, the polarization plane of light is rotated by 90 °. Also, the first to third liquid crystal panels 1, 2, 3
Each is configured to rotate the polarization plane of light incident from one direction in the forward direction and rotate the polarization plane of light incident from the opposite direction in the opposite direction. Further, the second liquid crystal panel 2 is configured to rotate the plane of polarization of light traveling in the same direction in a direction opposite to that of the first and third liquid crystal panels 1 and 3.

【0019】液晶層1b,2b,3bの材料としては、
例えば、ホモジニアス配向のネマティック液晶、強誘電
性の液晶、VA液晶、あるいは、45゜配向方向を変え
た45゜ツイステッドネマテック液晶等を用いる。以下
の説明では、ホモジニアス配向のネマティック液晶を採
用する。この液晶は、λ/4位相差板のように、光が透
過すると円偏光となり、その光がダイクロイックミラー
で反射されて再度透過するとλ/2位相差板のように偏
光面が90゜回転するものである。
As a material of the liquid crystal layers 1b, 2b, 3b,
For example, a nematic liquid crystal having a homogeneous alignment, a ferroelectric liquid crystal, a VA liquid crystal, or a 45 ° twisted nematic liquid crystal in which the 45 ° alignment direction is changed is used. In the following description, a nematic liquid crystal having a homogeneous alignment is employed. This liquid crystal becomes circularly polarized when light is transmitted, as in a λ / 4 retardation plate, and the light is reflected by a dichroic mirror and, when transmitted again, rotates the polarization plane by 90 ° as in a λ / 2 retardation plate. Things.

【0020】なお、それらの液晶層1b,2b,3b
は、特に図示しないが、液晶層1b,2b,3bと透明
電極1a、2a、3aの間には配向膜が介在されてい
る。第1のダイクロイックミラー4rは、赤(R)の波
長を反射させてそれ以外の波長の色を透過させるミラー
であり、また、第2のダイクロイックミラー4bは、青
(B)の波長を反射させてそれ以外の波長の色を透過さ
せるミラーであり、さらに、第3のダイクロイックミラ
ー4gは、緑(G)の波長を反射させてそれ以外の波長
の色を透過させるミラーである。
The liquid crystal layers 1b, 2b, 3b
Although not particularly shown, an alignment film is interposed between the liquid crystal layers 1b, 2b, 3b and the transparent electrodes 1a, 2a, 3a. The first dichroic mirror 4r is a mirror that reflects the wavelength of red (R) and transmits colors of other wavelengths, and the second dichroic mirror 4b reflects the wavelength of blue (B). Further, the third dichroic mirror 4g is a mirror that reflects the wavelength of green (G) and transmits the colors of other wavelengths.

【0021】第1〜第3のダイクロイックミラー4r、
4b、4gは、例えばガラス基板の上に形成された誘電
体の多層膜から構成されている。そのような多層膜が形
成されるガラス基板として、図3に示すように、第1〜
第3の液晶パネル1,2,3を構成する光反射側のガラ
ス基板1c,2c,3cを利用してもよいし、図4に示
すように、液晶パネル1,2,3とは別のガラス基板5
を用いてもよい。液晶パネル1,2,3のガラス基板1
c,2c,3cの上にダイクロイックミラー4r、4
b、4gを形成することは部品点数の軽減に有効であ
る。また、ダイクロイックミラー4r、4b、4gの露
出を防止するためには別のガラス基板5を利用すること
が有効である。
The first to third dichroic mirrors 4r,
Reference numerals 4b and 4g each include a dielectric multilayer film formed on a glass substrate, for example. As shown in FIG. 3, glass substrates on which such a multilayer film is formed are first to first.
The glass substrates 1c, 2c, 3c on the light reflection side that constitute the third liquid crystal panels 1, 2, 3 may be used, or as shown in FIG. Glass substrate 5
May be used. Glass substrate 1 for liquid crystal panels 1, 2, 3
Dichroic mirrors 4r, 4c, 4c, 2c, 3c
Forming b and 4g is effective in reducing the number of parts. In order to prevent the dichroic mirrors 4r, 4b, and 4g from being exposed, it is effective to use another glass substrate 5.

【0022】ダイクロイックミラー4r、4b、4gを
構成する多層膜の形成面は、図5に示すようにガラス基
板1c,2c,3cの液晶層1b,2b,3b側であっ
てもよい。この構造によれば、作製中にダイクロイック
ミラー4r、4b、4gが損傷を受けることはない。な
お、ガラス基板1c,2c,3c,5同士、又は、ガラ
ス基板1c,2c,3cとダイクロイックミラー4r、
4b、4gを接着する場合には、ガラスの屈折率に近い
透明な接着剤を用いることにより、界面反射の少ない色
生成装置が構成される。
The surface on which the multi-layer films forming the dichroic mirrors 4r, 4b, 4g are formed may be on the liquid crystal layers 1b, 2b, 3b side of the glass substrates 1c, 2c, 3c as shown in FIG. According to this structure, the dichroic mirrors 4r, 4b, and 4g are not damaged during fabrication. In addition, the glass substrates 1c, 2c, 3c, 5 or the glass substrates 1c, 2c, 3c and the dichroic mirror 4r,
In the case of bonding 4b and 4g, a color generation device with less interfacial reflection is configured by using a transparent adhesive having a refractive index close to that of glass.

【0023】ところで、図6に示すように、4枚のガラ
ス基板6の間に液晶層1b,2b,3bを挟み、さらに
その液晶層1b,2b,3bの反射側の面にダイクロイ
ックミラー(多層膜)4r、4b、4gを形成すると、
ガラス基板同士を接着する接着層が不要となり、光の吸
収量を少なくし、薄型の素子が実現される。なお、第3
のダイクロイックミラー4gは、可視光の全領域を反射
する一般的な金属膜、例えばアルミニウム膜であっても
よい。
As shown in FIG. 6, a liquid crystal layer 1b, 2b, 3b is sandwiched between four glass substrates 6, and a dichroic mirror (multilayer) is provided on the reflection side surface of the liquid crystal layer 1b, 2b, 3b. When films 4r, 4b and 4g are formed,
An adhesive layer for adhering the glass substrates to each other is not required, the amount of light absorbed is reduced, and a thin device is realized. The third
The dichroic mirror 4g may be a general metal film that reflects the entire visible light region, for example, an aluminum film.

【0024】なお、ダイクロイックミラーは波長選択反
射素子の一例であって、ダイクロイックミラーの変わり
に他の素子を使用してもよい。上記した第1〜第3のダ
イクロイックミラー4r,4b,4gの配置は、上記し
た順に限られるものではなく、透過光の光損失を考慮す
ると光源の光スペクトル分布に合わせることが望まし
い。即ち、光生成装置において、その光スペクトルの
赤、青、緑のうち強度が最も高い色を反射するダイクロ
イックミラーを光入射方向に対して後方に配置し、強度
が最も低い色を反射するダイクロイックミラーを光入射
方向に対して前方に配置することが好ましい。
The dichroic mirror is an example of a wavelength selective reflection element, and another element may be used instead of the dichroic mirror. The arrangement of the above-described first to third dichroic mirrors 4r, 4b, 4g is not limited to the above-described order, and is desirably adjusted to the light spectrum distribution of the light source in consideration of the light loss of transmitted light. That is, in the light generation device, a dichroic mirror that reflects a color having the highest intensity among red, blue, and green of the light spectrum is disposed rearward in the light incident direction, and a dichroic mirror that reflects a color having the lowest intensity. Is preferably arranged in front of the light incident direction.

【0025】例えば、光源が超高圧水銀灯であれば、
緑、青、赤の順に光強度が高い(G>B>R)ので、上
記したように光源から遠ざかる方向で赤反射用、青反射
用、緑反射用の順にダイクロイックミラーを配置する。
また、光源が、メタルハライドランプやハロゲンランプ
の場合には、緑、赤、青の順に光強度が高い(G>R>
B)ので、光源から遠ざかる方向で青反射用、赤反射
用、緑反射用の順でダイクロイックミラーを配置する。
For example, if the light source is an ultra-high pressure mercury lamp,
Since the light intensity is higher in the order of green, blue, and red (G>B> R), the dichroic mirrors are arranged in the direction away from the light source in the order of red reflection, blue reflection, and green reflection as described above.
When the light source is a metal halide lamp or a halogen lamp, the light intensity is higher in the order of green, red, and blue (G>R>
B) Therefore, dichroic mirrors are arranged in the order of blue reflection, red reflection, and green reflection in the direction away from the light source.

【0026】色生成法 以上のような構成を有する色生成装置によって赤と青と
緑の光を色生成する方法を次に説明する。色生成装置に
おいて、第1〜第3の液晶パネル1,2,3のそれぞれ
の透明電極1a,2a,3aには、電源V1 ,V2 ,V
3 から例えば、図7に示す交流のパルス電圧Vr ,Vb
,Vg を印加する。
Color Generation Method A method for generating red, blue and green light by the color generation apparatus having the above configuration will be described below. In the color generator, first to third respective transparent electrodes 1a of the liquid crystal panel 1, 2, 3, 2a, the 3a, power source V 1, V 2, V
3 , for example, the AC pulse voltages Vr and Vb shown in FIG.
, Vg.

【0027】パルス電圧Vr ,Vb ,Vg が、ある一定
電圧(一般的には5V程度)以上になると、各液晶層1
b,2b,3bは等方的になり、偏光面を回転する作用
は消失する。したがって、電圧値を調整することにより
ダイクロイックミラーで反射した光束の偏光面を回転さ
せることが可能になる。印加させる液晶層を順次変化さ
せることによって、必要な波長帯域の光を順次、第1の
液晶パネル1から出すことが可能になる。
When the pulse voltages Vr, Vb, Vg exceed a certain fixed voltage (generally about 5 V), each liquid crystal layer 1
b, 2b, 3b become isotropic, and the function of rotating the plane of polarization disappears. Therefore, by adjusting the voltage value, it becomes possible to rotate the polarization plane of the light beam reflected by the dichroic mirror. By sequentially changing the liquid crystal layer to be applied, it becomes possible to sequentially emit light of a necessary wavelength band from the first liquid crystal panel 1.

【0028】第1〜第3の液晶パネル1,2,3の液晶
層1b,2b,3bでλ/4の位相差を生じさせるため
に、λ/2の位相差を生じさせる一般的な液晶パネルの
液晶層よりも層の厚さが薄く、高速駆動が可能になる。
超高速駆動が実現できる強誘電性液晶を使用してもよ
い。また、ネマティック液晶で垂直配向が可能なVA液
晶でも実現できる。なお、λ/4位相差板相当の液晶及
び配向を実現できれば、この色生成素子に応用すること
が可能である。
In order to generate a λ / 4 phase difference in the liquid crystal layers 1b, 2b, 3b of the first to third liquid crystal panels 1, 2, 3, a general liquid crystal generating a λ / 2 phase difference The layer is thinner than the liquid crystal layer of the panel, and high-speed driving is possible.
A ferroelectric liquid crystal capable of realizing ultra-high-speed driving may be used. Further, a VA liquid crystal that can be vertically aligned with a nematic liquid crystal can be realized. It should be noted that if a liquid crystal and an orientation equivalent to a λ / 4 retardation plate can be realized, it can be applied to this color generating element.

【0029】そのパルス電圧Vr ,Vb ,Vg は、例え
ば60Hzとなっている。また、一般的な液晶駆動と同
様に交流電流を印加することが望ましい。次に、0〜1
/3周期目と1/3〜2/3周期目と2/3〜3/3周
期目のそれぞれについて説明する。 (i) 0〜1/3周期 まず、図7に示すようにパルス電圧Vr ,Vb ,Vg の
始めの1/3周期においては、図8(a) に示すような光
反射と偏光がなされる。
The pulse voltages Vr, Vb, Vg are, for example, 60 Hz. Further, it is desirable to apply an alternating current in the same manner as in general liquid crystal driving. Then, 0-1
The third cycle, the 1/3 to 2/3 cycle, and the 2/3 to 3/3 cycle will be described. (i) 0 to 1/3 period First, as shown in FIG. 7, in the first 1/3 period of the pulse voltages Vr, Vb, Vg, light reflection and polarization as shown in FIG. .

【0030】即ち、図8(a) に示すように、第1及び第
2の液晶パネル1,2のそれぞれの一対の透明電極1
a,2aへの電圧印加をoffとする一方で、第3の液
晶パネル3の一対の電極間3aへの電圧印加をonにす
る。この期間では、白色光は後述する偏光素子によって
直線偏光化されて第1の液晶パネル1の一面に向けて照
射される。
That is, as shown in FIG. 8A, a pair of transparent electrodes 1 of each of the first and second liquid crystal panels 1 and 2 is provided.
The voltage application to the a and 2a is turned off, while the voltage application to the space 3a between the pair of electrodes of the third liquid crystal panel 3 is turned on. In this period, the white light is linearly polarized by a polarizing element described later and is irradiated toward one surface of the first liquid crystal panel 1.

【0031】白色光に含まれる赤い光束(R)は、図8
(a) に示すように、第1の液晶パネル1によって正回転
で円偏光化されてλ/4の位相差で透過して第1のダイ
クロイックミラー4rに照射される。そして、第1のダ
イクロイックミラー4rでは、赤い光束の円偏光が反射
且つ反転される。反射された赤い光束は、再び第1の液
晶パネル1を透過して逆回転されて直線偏光化される。
これによって第1の液晶パネル2の一面から戻された赤
い光束は、入射する赤い光束に対して90゜回転し、こ
れにより例えば紙面に垂直な偏光面の光となっている。
従って、紙面に垂直な偏光面の光を透過させる偏光素子
によって赤い光束を選択的に取り出すことができる。
The red luminous flux (R) contained in the white light is shown in FIG.
As shown in (a), the light is circularly polarized by the first liquid crystal panel 1 in the normal rotation, transmitted through a phase difference of λ / 4, and radiated to the first dichroic mirror 4r. Then, the first dichroic mirror 4r reflects and inverts the circularly polarized light of the red light beam. The reflected red light beam passes through the first liquid crystal panel 1 again, is reversely rotated, and is linearly polarized.
As a result, the red light flux returned from one surface of the first liquid crystal panel 2 is rotated by 90 ° with respect to the incident red light flux, and thereby becomes, for example, light having a polarization plane perpendicular to the paper surface.
Accordingly, a red light beam can be selectively extracted by a polarizing element that transmits light having a polarization plane perpendicular to the paper surface.

【0032】また、白色光に含まれる青の光束(B)
は、図8(a) に示すように、第1の液晶パネル1を透過
して正回転で円偏光化されて透過し、そのままの状態で
第1のダイクロイックミラー4rを透過する。さらに、
第1のダイクロイックミラー4rを透過した青の光束
は、第2の液晶パネル2を透過して逆回転されて当初の
直線偏光に戻され、そのままの状態で第2のダイクロイ
ックミラー4bに照射される。第2のダイクロイックミ
ラー4bにより反射された青の光束は、第2の液晶パネ
ル2、第1のダイクロイックミラー4r、第1の液晶パ
ネル1の順に透過する。第2の液晶パネル2と第1の液
晶パネル1では互いに逆回転で円偏光化及び直線偏光化
されるために、第1の液晶パネル1の一面から出た青色
の光は、その一面から入射したと同じ角度の直線偏光に
なる。
The blue light flux (B) contained in the white light
As shown in FIG. 8 (a), the light passes through the first liquid crystal panel 1, is circularly polarized by the forward rotation, is transmitted, and is transmitted through the first dichroic mirror 4r as it is. further,
The blue luminous flux transmitted through the first dichroic mirror 4r is transmitted through the second liquid crystal panel 2, reversely rotated and returned to the original linearly polarized light, and irradiated as it is on the second dichroic mirror 4b. . The blue light flux reflected by the second dichroic mirror 4b is transmitted through the second liquid crystal panel 2, the first dichroic mirror 4r, and the first liquid crystal panel 1 in this order. Since the second liquid crystal panel 2 and the first liquid crystal panel 1 are circularly and linearly polarized by the opposite rotation, blue light emitted from one surface of the first liquid crystal panel 1 is incident from one surface thereof. It becomes a linearly polarized light of the same angle as that of the above.

【0033】さらに、白色光に含まれる緑の光束(G)
は、図8(a) に示すように、青い光束と同様な状態で第
1、第2の液晶パネル1,2及び第一のダイクロイック
ミラー4rを透過して第2のダイクロイックミラー4b
に照射される。第2のダイクロイックミラー4bを透過
した緑の光束は、第3の液晶パネル3を偏光されずに透
過して第3のダイクロイックミラー4gによって反射さ
れる。反射された緑の光束は、そのままの状態で第3の
液晶パネル3、第2のダイクロイックミラー4bを透過
した後に、青い光束と同じように、第2の液晶パネル
2、第1のダイクロイックミラー4r、第1の液晶パネ
ル1を順に透過する。第1の液晶パネル1の一面から出
た緑の光束は、第2の液晶パネル2と第1の液晶パネル
1では互いに逆回転で円偏光化及び直線偏光化されるた
めに、第一の液晶パネル1に入射した時と同じ偏光面を
有する。
Further, a green luminous flux (G) contained in white light
As shown in FIG. 8 (a), the light passes through the first and second liquid crystal panels 1 and 2 and the first dichroic mirror 4r in the same state as the blue light flux, and the second dichroic mirror 4b
Is irradiated. The green light flux transmitted through the second dichroic mirror 4b is transmitted through the third liquid crystal panel 3 without being polarized, and is reflected by the third dichroic mirror 4g. The reflected green light beam passes through the third liquid crystal panel 3 and the second dichroic mirror 4b as it is, and then, like the blue light beam, the second liquid crystal panel 2 and the first dichroic mirror 4r. , Through the first liquid crystal panel 1 in order. The green luminous flux emitted from one surface of the first liquid crystal panel 1 is circularly and linearly polarized by the second liquid crystal panel 2 and the first liquid crystal panel 1 by rotations opposite to each other. It has the same polarization plane as when entering the panel 1.

【0034】以上のようなことから、第1の液晶パネル
1から出た赤の光束は、青と緑の光束とは偏光面が90
゜異なる光となるので、白色光を偏光したものとは別の
偏光素子によって選別することができることになる。な
お、赤、青、緑の光束以外の光は第1〜第3の液晶パネ
ルと第1〜第3のダイクロイックミラー4e,4b,4
gを透過するので、図8(a) に示したように第1の液晶
パネル1の一面側に戻ることはない。
As described above, the red light beam emitted from the first liquid crystal panel 1 has a polarization plane of 90 degrees with the blue and green light beams.
゜ Because the light is different, the white light can be selected by a polarizing element different from the polarized light. The light other than the red, blue, and green light fluxes is transmitted to the first to third liquid crystal panels and the first to third dichroic mirrors 4e, 4b, 4
8A, the light does not return to the first surface of the first liquid crystal panel 1 as shown in FIG.

【0035】(ii)1/3〜2/3周期 まず、図7に示したパルス電圧Vr ,Vb ,Vg の1/
3〜2/3周期においては、図8(b) に示すような光反
射と偏光がなされる。即ち、図8(b) では、第2及び第
3の液晶パネル2,3のそれぞれの一対の透明電極2
a,3aへの電圧印加をoffとする一方で、第1の液
晶パネル1の一対の透明電極1aへの電圧印加をonに
する。この場合、白色光は第1の直線偏光板によって直
線偏光されて第1の液晶パネル1の一面に向けて照射さ
れる。その直線偏光された光は、紙面に対して例えば平
行な偏光面上を伝搬する。
(Ii) 1/3 to 2/3 period First, 1/3 of the pulse voltages Vr, Vb and Vg shown in FIG.
In the period of 3 to 2/3, light reflection and polarization are performed as shown in FIG. That is, in FIG. 8B, a pair of transparent electrodes 2 of each of the second and third liquid crystal panels 2 and 3 is shown.
The voltage application to the pair of transparent electrodes 1a of the first liquid crystal panel 1 is turned on while the voltage application to the a and 3a is turned off. In this case, the white light is linearly polarized by the first linear polarizing plate and is irradiated toward one surface of the first liquid crystal panel 1. The linearly polarized light propagates, for example, on a plane of polarization parallel to the paper surface.

【0036】白色光に含まれる赤い光束(R)は、図8
(b) に示すように、偏光面が回転されずに第1の液晶パ
ネル1を透過した後に第1のダイクロイックミラー4r
に照射され、第1のダイクロイックミラー4rでは赤い
光束がそのままの状態で反射され、さらに反射された赤
い光束は再び第1の液晶パネル1でその偏光面が回転さ
れずに透過する。これによって第1の液晶パネル1の一
面から出た赤い光束は、その一面に入射する赤い光束と
同じ偏光面となる。従って、赤い光束は、紙面に垂直な
直線偏光の光だけを透過させる偏光素子によって進行が
妨げられる。
The red luminous flux (R) contained in the white light is shown in FIG.
As shown in (b), the first dichroic mirror 4r passes through the first liquid crystal panel 1 without rotating the polarization plane.
The first dichroic mirror 4r reflects the red light beam as it is, and the reflected red light beam passes through the first liquid crystal panel 1 again without rotating its polarization plane. As a result, the red light beam emitted from one surface of the first liquid crystal panel 1 has the same polarization plane as the red light beam incident on the one surface. Therefore, the red light beam is prevented from traveling by the polarizing element that transmits only linearly polarized light perpendicular to the paper surface.

【0037】また、白色に含まれる青の光束(B)は、
図8(b) に示すように、第1の液晶パネル1、第1のダ
イクロイックミラー4r、第2の液晶パネル2を透過し
て第2のダイクロイックミラー4bによって反射され
る。青の光束は、第2の液晶パネル2を通過することに
よって逆回転で円偏光化され、さらに、第2のダイクロ
イックミラー4bで反射且つ反転される。そして、反射
された青の光束は、第2の液晶パネル2を通過して正回
転で円偏光化され、これにより第1の液晶パネル1に入
射した状態に対して90゜回転した直線偏光となり、さ
らにそのままの状態で第1のダイクロイックミラー4
r、第1の液晶パネル1を透過して第1の液晶パネル1
の一面側に出射されることになる。
The blue luminous flux (B) contained in white is
As shown in FIG. 8B, the light passes through the first liquid crystal panel 1, the first dichroic mirror 4r, and the second liquid crystal panel 2 and is reflected by the second dichroic mirror 4b. The blue luminous flux passes through the second liquid crystal panel 2 to be circularly polarized by reverse rotation, and is further reflected and inverted by the second dichroic mirror 4b. Then, the reflected blue light beam passes through the second liquid crystal panel 2 and is circularly polarized by positive rotation, thereby becoming linearly polarized light rotated by 90 ° with respect to the state of being incident on the first liquid crystal panel 1. And the first dichroic mirror 4 as it is
r, the first liquid crystal panel 1 transmitting through the first liquid crystal panel 1
Is emitted to one surface side of.

【0038】さらに、白色に含まれる緑の光束(G)
は、図8(b) に示すように、第1の液晶パネル1、第1
のダイクロイックミラー4r、第2の液晶パネル2、第
2のダイクロイックミラー4b、第3の液晶パネル3を
透過し、第3のダイクロイックミラー4gによって反射
される。この場合、緑の光束は、第2液晶パネル2によ
って逆回転で円偏光化されるが、第3の液晶パネル3に
よって正回転で元の直線偏光に戻されるために第3のダ
イクロイックミラー4gでは直線偏光の状態で反射され
る。さらに、第3のダイクロイックミラー4gによって
反射された緑の光束は、第1の液晶パネル1に向けて進
行するが、第2及び第3の液晶パネル2,3を通過する
際に逆回転と正回転で円偏光化及び直線偏光化されて結
果的に元の状態に戻されて第1の液晶パネル1の一面側
から出ることになる。
Further, a green luminous flux (G) contained in white
Are the first liquid crystal panel 1 and the first liquid crystal panel 1 as shown in FIG.
Through the dichroic mirror 4r, the second liquid crystal panel 2, the second dichroic mirror 4b, and the third liquid crystal panel 3, and is reflected by the third dichroic mirror 4g. In this case, the green luminous flux is circularly polarized by the second liquid crystal panel 2 in the reverse rotation, but is returned to the original linearly polarized light by the third liquid crystal panel 3 by the normal rotation, so that the third dichroic mirror 4 g It is reflected in the state of linearly polarized light. Further, the green luminous flux reflected by the third dichroic mirror 4g proceeds toward the first liquid crystal panel 1, but when passing through the second and third liquid crystal panels 2 and 3, the green luminous flux reverses to the normal rotation. The light is turned into a circularly polarized light and a linearly polarized light by rotation, and consequently returns to the original state and exits from one surface side of the first liquid crystal panel 1.

【0039】以上のようなことから、第1の液晶パネル
1から出た青の光束は、赤と緑の光束とは90゜異なる
直線偏光となるので、選択的に取り出すことができる。
なお、赤、青、緑の光束以外の光は第1〜第3の液晶パ
ネル1,2,3と第1〜第3のダイクロイックミラー4
r,4b,4gを透過するので、図8(b) に示したよう
に、第1の液晶パネル1の一面側に戻ることはない。
As described above, the blue light beam emitted from the first liquid crystal panel 1 has a linear polarization different from the red and green light beams by 90 °, and can be selectively extracted.
The light other than the red, blue, and green light fluxes is applied to the first to third liquid crystal panels 1, 2, 3 and the first to third dichroic mirrors 4.
Since the light passes through r, 4b, and 4g, it does not return to the one surface side of the first liquid crystal panel 1 as shown in FIG.

【0040】(iii) 2/3〜3/3周期 まず、図7に示すようにパルス電圧Vr ,Vb ,Vg の
2/3〜3/3周期においては、図8(c) に示すような
光反射と偏光がなされる。即ち、図8(c) に示すよう
に、第1及び第2の液晶パネル1,2のそれぞれの一対
の透明電極1a,2aへの電圧印加をonとする一方
で、第3の液晶パネル3の一対の透明電極3aへの電圧
印加をoffにする。この場合、白色光は第1の直線偏
光板によって直線偏光されて第1の液晶パネル1の一面
に向けて照射される。その直線偏光面は、例えば、紙面
に平行とする。
(Iii) 2/3 to 3/3 period First, as shown in FIG. 7, in the 2/3 to 3/3 period of the pulse voltages Vr, Vb and Vg, as shown in FIG. Light reflection and polarization are performed. That is, as shown in FIG. 8C, while the voltage application to the pair of transparent electrodes 1a and 2a of the first and second liquid crystal panels 1 and 2 is turned on, the third liquid crystal panel 3 is turned on. The voltage application to the pair of transparent electrodes 3a is turned off. In this case, the white light is linearly polarized by the first linear polarizing plate and is irradiated toward one surface of the first liquid crystal panel 1. The linear polarization plane is, for example, parallel to the paper.

【0041】白色光に含まれる赤い光束(R)は、図8
(c) に示すように、その偏光面が回転されずに第1の液
晶パネル1を透過した後に第1のダイクロイックミラー
4rにより照射される。そして、第1のダイクロイック
ミラーでは赤い光束がそのままの状態で反射され、さら
に反射された赤い光束はその偏光面が回転されずに再び
第1の液晶パネル1を透過する。これによって第1の液
晶パネル1の一面から出射された赤い光束は、入射する
赤い光束と同じ偏光面上を伝搬される。
The red luminous flux (R) included in the white light is shown in FIG.
As shown in (c), the light is irradiated by the first dichroic mirror 4r after passing through the first liquid crystal panel 1 without rotating its polarization plane. The first dichroic mirror reflects the red light beam as it is, and the reflected red light beam passes through the first liquid crystal panel 1 again without rotating its polarization plane. As a result, the red light beam emitted from one surface of the first liquid crystal panel 1 propagates on the same polarization plane as the incident red light beam.

【0042】また、白色光に含まれる青の光束(B)
は、図8(c) に示すように、その偏光面が回転されずに
第1の液晶パネル1、第1のダイクロイックミラー4
r、第2の液晶パネル2を透過して第2のダイクロイッ
クミラー4bによって反射され、反射された青の光束は
逆方向に進行して第1の液晶パネル1の一面から出射さ
れる。
The blue luminous flux (B) contained in the white light
As shown in FIG. 8C, the first liquid crystal panel 1 and the first dichroic mirror 4 are rotated without rotating their polarization planes.
r, the blue light flux transmitted through the second liquid crystal panel 2 and reflected by the second dichroic mirror 4b travels in the opposite direction and is emitted from one surface of the first liquid crystal panel 1.

【0043】さらに、白色光に含まれる緑の光束(G)
は、図8(c) に示すように、第1の液晶パネル1、第1
のダイクロイックミラー4r、第2の液晶パネル2、第
2のダイクロイックミラー4b、第3の液晶パネル3を
透過し、第3のダイクロイックミラー4gによって反射
される。この場合、緑の光束は、第3液晶パネル3によ
って正回転で円偏光化されるが、第3のダイクロイック
ミラー4gによって反射且つ反転された後に、第3のダ
イクロイックミラー4gを透過する際に逆回転で直線偏
光化されて直線偏光となる。この青の光束の偏光面は、
第1の液晶パネル1に入射する緑の光束の偏光面に対し
て90゜回転した状態となっている。そして、直線偏光
状態の緑の光束は、その後その偏光面はさらに回転され
ずに第1の液晶パネル1の一面側から出射される。
Further, a green luminous flux (G) contained in white light
The first liquid crystal panel 1 and the first liquid crystal panel 1, as shown in FIG.
Through the dichroic mirror 4r, the second liquid crystal panel 2, the second dichroic mirror 4b, and the third liquid crystal panel 3, and is reflected by the third dichroic mirror 4g. In this case, the green light beam is circularly polarized by the third liquid crystal panel 3 in the forward rotation, but is reflected and inverted by the third dichroic mirror 4g, and then reversely transmitted through the third dichroic mirror 4g. The light is linearly polarized by rotation and becomes linearly polarized light. The polarization plane of this blue light beam is
The green light flux incident on the first liquid crystal panel 1 is rotated by 90 ° with respect to the polarization plane. Then, the green light flux in the linearly polarized state is emitted from one surface side of the first liquid crystal panel 1 without further rotating its polarization plane.

【0044】以上のようなことから、第1の液晶パネル
1から出た緑の光束は、赤と青の光束とは90゜異なる
直線偏光となるので、選択的に取り出すことが可能であ
る。なお、赤、青、緑の光束以外の光は第1〜第3の液
晶パネル1,2,3と第1〜第3のダイクロイックミラ
ー4r,4b,4gを透過するので、図8(c) に示した
ように、第1の液晶パネル1の一面側に戻ることはな
い。
As described above, the green light beam emitted from the first liquid crystal panel 1 has a linear polarization different from the red and blue light beams by 90 °, and can be selectively extracted. Note that light other than the red, blue, and green light fluxes is transmitted through the first to third liquid crystal panels 1, 2, 3 and the first to third dichroic mirrors 4r, 4b, 4g. Does not return to the one surface side of the first liquid crystal panel 1 as shown in FIG.

【0045】以上のような色生成装置によれば、気化器
的な回転機構などの大がかりな構造を必要とせずに、図
9に示すように赤、青、緑の光を周期的に出射すること
が可能になる。 なお、第一の液晶パネル1に入射する
光の直線偏光面は、上記したように紙面に平行に限られ
るものではない。液晶パネルの配置 上記した第1〜第3の液晶パネル1,2,3は、次のよ
うに配置される。
According to the above-described color generator, red, blue, and green light are periodically emitted as shown in FIG. 9 without requiring a large-scale structure such as a rotary mechanism such as a vaporizer. It becomes possible. Note that the linear polarization plane of the light incident on the first liquid crystal panel 1 is not limited to being parallel to the paper as described above. Arrangement of Liquid Crystal Panels The above-described first to third liquid crystal panels 1, 2, 3 are arranged as follows.

【0046】第1、第3の液晶パネル1,3の間に配置
される第2の液晶パネル2は、第1、第3の液晶パネル
1,3が偏光面を回転させる作用と逆の作用を生じるよ
うに配置されている。即ち、第1、第3の液晶パネル
1,3が直線偏光を円偏光に変える場合には、第2の液
晶パネル2は円偏光を直線偏光に変えるように配置さ
れ、又は、第1、第3の液晶パネル1,3が円偏光を直
線偏光に変える場合には、第2の液晶パネル2は直線偏
光を円偏光に変えるように配置される。
The second liquid crystal panel 2 disposed between the first and third liquid crystal panels 1 and 3 has a function opposite to the function of rotating the polarization plane by the first and third liquid crystal panels 1 and 3. Are arranged to produce That is, when the first and third liquid crystal panels 1 and 3 change linearly polarized light into circularly polarized light, the second liquid crystal panel 2 is arranged so as to change circularly polarized light into linearly polarized light. When the third liquid crystal panels 1 and 3 change circularly polarized light into linearly polarized light, the second liquid crystal panel 2 is arranged to change linearly polarized light into circularly polarized light.

【0047】例えば、それらの液晶パネル1,2,3が
ネマティック液晶ホモジニアス配向を有している場合に
は、図10に示すように、第1の液晶パネル1の液晶層
1bを角度θ(例えば45゜)傾けた配向方向とし、第
2の液晶パネル2の液晶層2bをθ+90゜又は90゜
−θ(例えば135゜)、第3の液晶パネル3の液晶層
3bをθ(例えば45゜)傾けた配向方向とする。それ
らの配向方向は、液晶層を挟む配向膜のラビング方向を
調整することによって決まる。
For example, when the liquid crystal panels 1, 2, and 3 have a nematic liquid crystal homogeneous alignment, as shown in FIG. 10, the liquid crystal layer 1b of the first liquid crystal panel 1 has an angle θ (for example, 45 °) The liquid crystal layer 2b of the second liquid crystal panel 2 is set to θ + 90 ° or 90 ° −θ (for example, 135 °), and the liquid crystal layer 3b of the third liquid crystal panel 3 is set to θ (for example, 45 °). The orientation is inclined. The alignment direction is determined by adjusting the rubbing direction of the alignment film sandwiching the liquid crystal layer.

【0048】ところで、一般的な液晶の波長と屈折率分
散の関係から、液晶層の波長と位相差は図11のような
関係になる。例えば、緑(G)の波長でλ/4(π/
2)の位相差となる液晶層を作製すると、その液晶層で
は赤(R)の波長では位相差はλ/4よりも小さく、逆
に青(B)の波長では位相差はλ/4よりも大きくなっ
ている。そのような液晶層によれば、液晶層を透過した
光線は各波長間で偏光の回転量が異なり、複数の液晶層
を透過した各波長の偏光量のバラツキはさらに増加す
る。
By the way, from the general relationship between the wavelength of liquid crystal and the dispersion of the refractive index, the wavelength and the phase difference of the liquid crystal layer have the relationship shown in FIG. For example, at the wavelength of green (G), λ / 4 (π /
When a liquid crystal layer having a phase difference of 2) is prepared, the phase difference is smaller than λ / 4 at the wavelength of red (R) in the liquid crystal layer, and is smaller than λ / 4 at the wavelength of blue (B). Is also getting bigger. According to such a liquid crystal layer, the amount of polarization rotation of the light transmitted through the liquid crystal layer differs between the wavelengths, and the variation in the amount of polarization at each wavelength transmitted through the plurality of liquid crystal layers further increases.

【0049】例えば、第1〜第3の液晶パネル1,2,
3の配向方向を全て同一に揃えたり、それらの液晶パネ
ル1,2,3の偏光量を1つの波長に合わせると、ダイ
クロイックミラーを反射した光束は、偏光の回転量が波
長毎に異なり、特定の波長の光だけを選択的に分離抽出
することが困難になる。そこで、図10,図12に示す
ように、配向方向を互い違いにすることによって、2枚
の液晶パネルによって直線偏光を円偏光し、さらに直線
偏光に戻すときに、各波長の位相差のバラツキが全てキ
ャンセルされる。この結果、理想的な偏光回転量を各波
長において、付加することが可能になる。つまり、全波
長に対して、直線偏光を円偏光に変換した光束をその後
に完全に直線偏光に戻すことが可能になり、偏光素子に
よって特定波長の光を分離抽出することが容易になる。
For example, the first to third liquid crystal panels 1, 2, 2
If the alignment directions of the liquid crystal panels 3 are all the same, or if the amounts of polarization of the liquid crystal panels 1, 2, and 3 are adjusted to one wavelength, the luminous flux reflected by the dichroic mirror differs in the amount of rotation of the polarized light for each wavelength. It is difficult to selectively separate and extract only light having a wavelength of. Therefore, as shown in FIG. 10 and FIG. 12, when the alignment directions are alternated, when the linearly polarized light is circularly polarized by the two liquid crystal panels and then returned to the linearly polarized light, the dispersion of the phase difference of each wavelength is reduced. All are canceled. As a result, an ideal amount of polarization rotation can be added for each wavelength. In other words, it is possible to completely return the light beam obtained by converting the linearly polarized light into the circularly polarized light to the linearly polarized light with respect to all the wavelengths later, and it becomes easy to separate and extract the light of the specific wavelength by the polarizing element.

【0050】液晶パネルの電圧への印加電圧値 上記した第1〜第3の液晶パネルは、作製プロセスの簡
略化から、同じものを使用することが望ましい。即ち、
全ての液晶材料及び液晶ギャップが同じであることが低
コスト化に有利となる。そこで、第1〜第3の液晶パネ
ルにおいて全て同じネマティック液晶を用いた場合に、
赤い光束、青い光束、緑の光束の全てに対してλ/4
(π/2)の位相差を生じさせる手法を以下に説明す
る。
Applied Voltage Value to Voltage of Liquid Crystal Panel It is desirable to use the same first to third liquid crystal panels in order to simplify the manufacturing process. That is,
It is advantageous for cost reduction that all liquid crystal materials and liquid crystal gaps are the same. Therefore, when the same nematic liquid crystal is used in all of the first to third liquid crystal panels,
Λ / 4 for all red, blue, and green luminous flux
A method for generating a phase difference of (π / 2) will be described below.

【0051】まず、最も長波長である赤の光束をλ/4
だけ位相差を生じさせる液晶パネルを3枚作製する。そ
して、第1〜第3の液晶パネル内で液晶層を挟む一対の
電極に、それぞれ、赤、青、緑の色に応じた基準電圧を
印加してλ/4の位相差で円偏光させる。即ち、ネマテ
ィック液晶を封入した同じ構造の液晶パネルにおいて、
赤と青と緑の各光束についての印加電圧値と位相差の関
係は図11に示すようになり、印加電圧を異ならせるこ
とによって赤と青と緑の各光束の位相差をそれぞれλ/
4とすることが可能になる。また、十分に位相差を無く
すための電圧は色の違いによらずVm となっている。
First, the red light beam having the longest wavelength is λ / 4.
Three liquid crystal panels that produce only a phase difference are produced. Then, reference voltages corresponding to red, blue, and green colors are applied to a pair of electrodes sandwiching the liquid crystal layer in the first to third liquid crystal panels, respectively, and circularly polarized light with a phase difference of λ / 4. That is, in a liquid crystal panel of the same structure that encapsulates nematic liquid crystal,
The relationship between the applied voltage value and the phase difference for each of the red, blue, and green light beams is as shown in FIG. 11, and the phase difference between each of the red, blue, and green light beams is changed by λ /
4 is possible. The voltage for sufficiently eliminating the phase difference is Vm irrespective of the color difference.

【0052】ここで、赤の光束にλ/4の位相差を生じ
させる基準電圧をVr0とし、青の光束にλ/4の位相差
を生じさせる基準電圧をVb0とし、緑の光束にλ/4の
位相差を生じさせる基準電圧をVg0とする。したがっ
て、同じ構造の液晶パネルを3枚使用して図2に示した
色生成装置を構成する場合には、図7で示した電圧を、
図14に示すように変えるとともに、赤、青、緑のいず
れかの光束を選択する場合には、第1〜第3の液晶パネ
ルの電極に印加する電圧の値は図15に示すような組み
合わせとなり、これにより図8(a) 〜図8(c) に示した
と同じような偏光を行うことができる。
Here, a reference voltage which causes a phase difference of λ / 4 in the red light beam is V r0 , a reference voltage which causes a phase difference of λ / 4 in the blue light beam is V b0, and a reference voltage which causes a phase difference of green light beam is V b0. The reference voltage that causes a phase difference of λ / 4 is V g0 . Therefore, when the color generating device shown in FIG. 2 is configured by using three liquid crystal panels having the same structure, the voltage shown in FIG.
When changing as shown in FIG. 14 and selecting any one of red, blue and green light fluxes, the value of the voltage applied to the electrodes of the first to third liquid crystal panels is a combination as shown in FIG. Thus, polarized light similar to that shown in FIGS. 8A to 8C can be obtained.

【0053】また、液晶パネルが光照射によって温度が
上昇すると、液晶層による位相差を減少させることにな
る。そこで、液晶パネルの液晶層の厚さ、即ち透明基板
1c(2c,3c)間のギャップを多少厚めにして位相
差を十分に確保し、各液晶パネルに印加する基準電圧を
最適化して位相調整を行う。温度変化が大きい場合に
は、センサ等のモニタ部データをフィードバックさせる
回路系の改良により、温度変化に合わせて最適な電圧調
整を行うことができる。
When the temperature of the liquid crystal panel rises due to light irradiation, the phase difference due to the liquid crystal layer is reduced. Therefore, the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel, that is, the gap between the transparent substrates 1c (2c, 3c) is made slightly thicker to secure a sufficient phase difference, and the reference voltage applied to each liquid crystal panel is optimized to adjust the phase. I do. When the temperature change is large, an optimum voltage adjustment can be performed in accordance with the temperature change by improving the circuit system for feeding back monitor unit data such as a sensor.

【0054】さらに、液晶パネルの液晶層1b,23
b,3bの応答速度が遅い場合には、図16に示すよう
に、電圧の印加のタイミングを少し進めることによっ
て、色生成装置で反射されて偏光面が90゜回転された
各色の光束を図17に示すようにDMDアレイのような
表示素子の表示に同期させることができる。図2に示し
た第1〜第3の液晶パネル1,2,3の透明電極1a,
2a,3aに、図7に示す電圧を印加する場合には、例
えば、図18に示すように、第1の液晶パネル1の一面
側に偏光子としてプリズム形状の偏光ビームスプリッタ
(PBS)7を配置する。これにより、偏光ビームスプ
リッタ7の正面に向けて白色光線を入射すると、光生成
装置10により発生した赤、青、緑の光束を偏光ビーム
スプリッタ7の側方に順に抽出することができる。
Further, the liquid crystal layers 1b and 23 of the liquid crystal panel
In the case where the response speeds of b and 3b are slow, as shown in FIG. 16, by slightly advancing the timing of voltage application, the luminous flux of each color reflected by the color generation device and whose polarization plane is rotated by 90 ° is plotted. As shown in FIG. 17, the display can be synchronized with the display of a display element such as a DMD array. The transparent electrodes 1a and 1a of the first to third liquid crystal panels 1, 2 and 3 shown in FIG.
When the voltage shown in FIG. 7 is applied to 2a and 3a, for example, as shown in FIG. 18, a prism-shaped polarizing beam splitter (PBS) 7 is used as a polarizer on one surface side of the first liquid crystal panel 1. Deploy. Thus, when a white light beam enters the front of the polarization beam splitter 7, the red, blue, and green light beams generated by the light generation device 10 can be sequentially extracted to the side of the polarization beam splitter 7.

【0055】そのような偏光ビームスプリッタ7と色生
成装置10を用いて、投影表示装置を構成する場合に
は、図19に示すような構成を採用する。図19におい
て、偏光ビームスプリッタ7は、例えば2つの直角プリ
ズムの底面同士を接着したものであり、それらの底面同
士の境界には、紙面に対して平行な直線偏光の光を透過
するとともに、それ以外の光を反射する偏光膜7aが形
成されている。
When a projection display device is constructed using such a polarization beam splitter 7 and a color generation device 10, a configuration as shown in FIG. 19 is employed. In FIG. 19, the polarizing beam splitter 7 is, for example, one in which the bottom surfaces of two right-angle prisms are adhered to each other. A polarizing film 7a that reflects other light is formed.

【0056】偏光ビームスプリッタ7のうち色生成装置
10と反対側には白色光源11が配置されている。その
白色光用の光源11の周囲にはリフレクタ12が配置さ
れていて、光源11から出た光をリフレクタ12によっ
て平行光に変換して偏光ビームスプリッタ7を通して色
生成装置10に向けて照射するようになっている。ま
た、偏光ビームスプリッタ7のうち、偏光膜7aにより
反射された光源11からの光の進行方向には直線偏光の
光束を透過する偏光子13が配置されている。その偏光
子13は、例えば紙面に平行な偏光面の光束のみを透過
し、それ以外の光を吸収するような構造となっている。
その偏光子13の光進行方向に対して前方には投射レン
ズ14が配置されている。
A white light source 11 is disposed on the opposite side of the polarization beam splitter 7 from the color generator 10. A reflector 12 is arranged around the light source 11 for white light, and the light emitted from the light source 11 is converted into parallel light by the reflector 12 and emitted to the color generator 10 through the polarization beam splitter 7. It has become. In the polarization beam splitter 7, a polarizer 13 that transmits a linearly polarized light beam is disposed in the traveling direction of light from the light source 11 reflected by the polarization film 7a. The polarizer 13 has a structure in which, for example, only a light beam having a polarization plane parallel to the paper surface is transmitted, and other light is absorbed.
A projection lens 14 is disposed in front of the light traveling direction of the polarizer 13.

【0057】さらに、偏光ビームスプリッタ7のうち偏
光素子13と反対側にはDMDアレーのような表示素子
15が配置されている。その表示素子15は、入射した
光束を90゜回転させて反射するような構造となってい
る。なお、偏光ビームスプリッタ7のうち、光源11に
対向する側の面を第1面とし、偏光子13に対向する側
の面を第2面とし、色生成装置10に対向する側の面を
第3面とし、表示素子15に対向する側の面を第4面と
する。
Further, a display element 15 such as a DMD array is arranged on the side of the polarization beam splitter 7 opposite to the polarization element 13. The display element 15 has a structure in which the incident light beam is rotated by 90 ° and reflected. In the polarizing beam splitter 7, the surface facing the light source 11 is the first surface, the surface facing the polarizer 13 is the second surface, and the surface facing the color generator 10 is the first surface. The surface facing the display element 15 is the fourth surface.

【0058】そのような投影表示装置は、次のようにし
てカラー表示を得る。まず、白色光用の光源11から出
た光は、偏光ビームスプリッタ7の第1面を通って偏光
膜7aに照射される。偏光膜7aに照射された白色光の
うち、紙面に平行な光は偏光膜7aを透過して色生成装
置10に照射される一方、その他の光は反射されて偏光
子13で吸収される。
Such a projection display device obtains a color display as follows. First, the light emitted from the light source 11 for white light passes through the first surface of the polarizing beam splitter 7 and irradiates the polarizing film 7a. Of the white light applied to the polarizing film 7a, light parallel to the paper surface passes through the polarizing film 7a and is applied to the color generator 10, while the other light is reflected and absorbed by the polarizer 13.

【0059】色生成装置10に照射された白色光は、上
記した液晶パネル1,2,3、ダイクロイックミラー4
r,4b,4gによって赤、青、緑の光束を選択且つ反
射して偏光膜7aに戻す。色生成装置10で反射された
赤、青、緑のうちの2つの光束は、例えば紙面に対して
平行な偏光面となり、残り1つの光束は紙面に対して垂
直に偏光される。
The white light applied to the color generator 10 is applied to the liquid crystal panels 1, 2, 3 and the dichroic mirror 4.
The red, blue and green light fluxes are selected and reflected by r, 4b and 4g and returned to the polarizing film 7a. Two light beams of red, blue, and green reflected by the color generation device 10 have, for example, a polarization plane parallel to the paper surface, and the other light beam is polarized perpendicular to the paper surface.

【0060】色生成装置10で生成された赤、青、緑の
光束のうち紙面に垂直な偏光面の光束は、偏光膜7aで
反射されて表示装置15に照射され、さらに、紙面に平
行な偏光面の光は偏光膜7aを透過して光源11へ再帰
する。表示素子15に照射された光束は、表示素子15
によって90゜回転されて反射され、さらに偏光膜7
a、偏光子13、投射レンズ14を通ってスクリーンS
へ直進する。
Of the red, blue, and green luminous fluxes generated by the color generator 10, the luminous flux having a polarization plane perpendicular to the paper is reflected by the polarizing film 7a and radiated to the display device 15, and is further parallel to the paper. The light on the polarization plane passes through the polarizing film 7a and returns to the light source 11. The light beam applied to the display element 15 is
The light is reflected by being rotated by 90 ° by the
a, the polarizer 13, the projection lens 14 and the screen S
Go straight to.

【0061】周期的に順次表示される表示素子の変化と
同期させて、偏光膜7aを反射させる波長帯域(色)が
順次切り換わり、必要な波長帯域(色)の光束を順次、
表示素子15に照射させる。これにより、スクリーン等
にカラー画像が表示される。なお、偏光ビームスプリッ
タ7を構成するプリズムは体積が大きく、高価なので、
プリズムを使用したくない場合には、図20に示すよう
に、上記した色生成装置10の前面に平行で一方向のみ
に透過軸を有する偏光子16をその前方に配置し、さら
に、図21、図22に示すような電圧Vr ,Vb ,Vg
を第1〜第3の液晶パネル1,2,3の透明電極1a,
2a,3aに印加することによって、選択したい色の光
を偏光させずに第1の液晶パネルから出射させ、選択し
たくない色の光を90゜回転させて偏光子16に吸収さ
せるようにする。
The wavelength band (color) for reflecting the polarizing film 7a is sequentially switched in synchronization with the change of the display element that is periodically displayed sequentially, and the luminous flux in the required wavelength band (color) is sequentially changed.
The display element 15 is irradiated. Thereby, a color image is displayed on a screen or the like. Since the prism constituting the polarizing beam splitter 7 has a large volume and is expensive,
When the prism is not desired to be used, as shown in FIG. 20, a polarizer 16 having a transmission axis in only one direction parallel to the front surface of the above-described color generator 10 is disposed in front of the polarizer 16, and FIG. , Vr, Vb, Vg as shown in FIG.
To the transparent electrodes 1a, 1a,
By applying the light to 2a and 3a, the light of the color to be selected is emitted from the first liquid crystal panel without being polarized, and the light of the color not to be selected is rotated by 90 ° and absorbed by the polarizer 16. .

【0062】これによれば、図20に示すように、白色
光を入射する際に直線偏光させるための偏光子を、色選
択のための偏光子として兼用できることになり、色生成
装置の構成を簡素且つ安価にすることができる。なお、
色生成装置は、概念として、偏光子を含めたものであっ
てもよいし、含めないものであってもよい。 (第2の実施の形態)第1の実施形態では、色生成装置
によって時分割して3色の色を抽出しているために、1
/3の光束が使用されて他の波長の光は損失となってい
る。
According to this, as shown in FIG. 20, a polarizer for linearly polarizing white light when it is incident can be used also as a polarizer for color selection. Simple and inexpensive. In addition,
The color generation device may or may not include a polarizer as a concept. (Second Embodiment) In the first embodiment, three colors are extracted in a time-division manner by the color generation device.
A light beam of 波長 is used, and light of other wavelengths is lost.

【0063】しかし、プロジェクタ等の表示装置におい
ては、白黒(モノラル)表示をすることもある。そこ
で、白黒表示の際に光束を有効に使用する方法を以下に
説明する。図19に示した偏光ビームスプリッタ7を備
えた投影表示装置では、RGBの光束が全て90゜回転
した線偏光となれば、RGBの全ての光束が投射レンズ
14に照射されることになって光損失は少なくなる。
However, a display device such as a projector may display in black and white (monaural). Therefore, a method of effectively using a light beam in displaying black and white will be described below. In the projection display device provided with the polarization beam splitter 7 shown in FIG. 19, if all the RGB light beams become linearly polarized light rotated by 90 °, all the RGB light beams will be irradiated on the projection lens 14, Loss is reduced.

【0064】そこで、図23に示すように、第1の液晶
パネル1の透明電極1aに印加する電圧をVg0とし、第
2、第3の液晶パネル2,3の透明電極2a,3aに印
加する電圧をVm として全ての光を90゜回転させて偏
光ビームスプリッタ7から出射させることができる。こ
の場合、第1の液晶パネル1の透明電極1aに電圧Vr0
ではなくて電圧Vg0を印加したのは、中間的な電圧Vg0
によってRGBの波長の相違による回転量の差を少なく
するためである。
Therefore, as shown in FIG. 23, the voltage applied to the transparent electrode 1a of the first liquid crystal panel 1 is set to V g0, and the voltage applied to the transparent electrodes 2a and 3a of the second and third liquid crystal panels 2 and 3 is set. Assuming that the applied voltage is Vm, all the light can be rotated by 90 ° and emitted from the polarization beam splitter 7. In this case, the voltage V r0 is applied to the transparent electrode 1a of the first liquid crystal panel 1.
Instead of applying the voltage V g0 , the intermediate voltage V g0
This is to reduce the difference in the amount of rotation due to the difference in RGB wavelength.

【0065】なお、図20に示すように直線偏光のため
の偏光子16を第1の液晶パネル1の前方に配置する場
合には、図24に示すように、第1〜第3の液晶パネル
1,2,3の各透明電極1a,2a,3aに全て同じ電
圧Vm を印加すると、RGBの全ての光束は偏光子16
を透過して色生成装置10に入射された後に、そのまま
第1〜第3のダイクロイックミラー4r,4b,,4g
に反射されて偏光子16から出射されることになる。こ
の場合、液晶パネル1,2,3による偏光はないので、
光損失は少なくなる。
When the polarizer 16 for linearly polarized light is arranged in front of the first liquid crystal panel 1 as shown in FIG. 20, the first to third liquid crystal panels are arranged as shown in FIG. When the same voltage Vm is applied to all of the transparent electrodes 1a, 2a, 3a of 1, 2, and 3, all the RGB light beams are
, And incident on the color generation device 10, the first to third dichroic mirrors 4 r, 4 b, 4 g
And is emitted from the polarizer 16. In this case, there is no polarization due to the liquid crystal panels 1, 2, and 3,
Light loss is reduced.

【0066】なお、第1実施形態で説明したカラー表示
と本実施形態のモノクロ表示の中間をとることは可能で
ある。電圧印加の組み合わせで調整が可能である。 (第3の実施の形態)第1、第2実施形態で説明した色
生成装置をカラープロジェクタのようなカラー表示装置
に用いるためには、180Hzで色変化を実現しなけれ
ばならない。人間の目は、残像効果で60Hz程度まで
映像は自然に見える。そのために、60Hzの間にカラ
ーを実現させるためには3倍の180Hz(5.5m
s)の高速な色切換速度が必要となる。液晶の応答速度
は、液晶ギャップの二乗に反比例することが知られてい
る。
The color display described in the first embodiment and the monochrome display in the present embodiment can be in the middle. Adjustment is possible by a combination of voltage application. (Third Embodiment) In order to use the color generation device described in the first and second embodiments in a color display device such as a color projector, a color change at 180 Hz must be realized. To the human eye, the image looks natural up to about 60 Hz due to the afterimage effect. Therefore, in order to realize a color between 60 Hz, three times 180 Hz (5.5 m) is required.
s) A high-speed color switching speed is required. It is known that the response speed of liquid crystal is inversely proportional to the square of the liquid crystal gap.

【0067】一般に使用されているネマティック液晶
は、電極1a(2a,3a)間距離が5μmギャップで
20ms程度の応答速度であり、180Hzを実現する
ためには、5μm/√(20ms/5.5ms)≒2.
6μm以下の電極間ギャップで実現可能となる。したが
って、応答速度180Hzで色を変化させるためには、
電極間ギャップ、即ち液晶層の厚さを2.6μm以下に
する必要がある。 (第4の実施の形態)本実施形態では光学特性を向上さ
せる手法を示す。
A commonly used nematic liquid crystal has a response speed of about 20 ms with a gap of 5 μm between the electrodes 1 a (2 a, 3 a), and 5 μm / √ (20 ms / 5.5 ms) in order to realize 180 Hz. ) ≒ 2.
This can be realized with a gap between electrodes of 6 μm or less. Therefore, to change the color at a response speed of 180 Hz,
The gap between the electrodes, that is, the thickness of the liquid crystal layer needs to be 2.6 μm or less. (Fourth Embodiment) In this embodiment, a method for improving optical characteristics will be described.

【0068】偏光の回転が適切でなく、直線偏光が楕円
偏光状態であると、偏光子による色の分離抽出時にノイ
ズが含まれたり、必要な光束をカットしたりしてしま
う。そこで、上記した実施形態の手法において、液晶層
による位相差を零にするための電圧印加(Vm )時に
は、液晶層による位相差を完全に消去させたい。しか
し、図25に示すように、液晶層1bと配向膜8との界
面で頑丈に配向されている液晶分子が存在し、ある程度
の電圧印加では位相差を完全に消去することが困難であ
る。図13にもその特性が現れている。
If the rotation of the polarized light is not appropriate and the linearly polarized light is in an elliptically polarized state, noise is included or a necessary light beam is cut off at the time of color separation and extraction by the polarizer. Therefore, in the method of the above-described embodiment, it is desired to completely eliminate the phase difference caused by the liquid crystal layer when applying a voltage (Vm) for reducing the phase difference caused by the liquid crystal layer to zero. However, as shown in FIG. 25, there are liquid crystal molecules that are firmly aligned at the interface between the liquid crystal layer 1b and the alignment film 8, and it is difficult to completely eliminate the phase difference by applying a certain amount of voltage. FIG. 13 also shows the characteristics.

【0069】印加電圧Vm を高くすることにより、液晶
層による位相差は縮小するが、液晶駆動回路に負担がか
かるために現実的ではない。そこで、改善可能な方法を
図26に示す。図26(a) には、液晶パネル1の電極1
aに高レベルの電圧Vm を印加しても直線偏光が、位相
差零で透過せずに、残存する位相差により楕円偏光にな
った状態を示す。
[0069] By increasing the applied voltage V m, the phase difference due to the liquid crystal layer is reduced, but not practical to burden the liquid crystal driving circuit. Therefore, a method that can be improved is shown in FIG. FIG. 26 (a) shows the electrode 1 of the liquid crystal panel 1.
This shows a state in which even if a high-level voltage Vm is applied to a, the linearly polarized light is not transmitted at a phase difference of zero, but becomes elliptically polarized light due to the remaining phase difference.

【0070】そこで、図26(b) に示すように、残存す
る位相差を少しの位相差で逆回転を与える位相差フィル
ム9を液晶パネル1(2,3)に配置し、残位相差をキ
ャンセルする。位相差フィルム9は、ポリマーを延伸し
て作製することができる。図26(b)の位相差フィルム
9上の矢印の向きは延伸方向又は延伸垂直方向を示して
いる。矢印の配置角度は、位相差量によって最適角度が
ある。
Therefore, as shown in FIG. 26 (b), a phase difference film 9 for giving a reverse rotation to the remaining phase difference with a small phase difference is arranged on the liquid crystal panel 1 (2, 3), and the remaining phase difference is reduced. Cancel. The retardation film 9 can be produced by stretching a polymer. The direction of the arrow on the retardation film 9 in FIG. 26B indicates the stretching direction or the stretching perpendicular direction. The arrangement angle of the arrow has an optimum angle depending on the phase difference amount.

【0071】位相差フィルム9の位相差が大きい場合に
は、その矢印を入射偏光の向きに対して平行か垂直かに
近づけることによって最適配置角度となる。その逆に、
位相差が小さければ入射偏光に対して45゜付近に矢印
を傾けて配置すると残位相差量を最適にキャンセルする
ことが可能になる。位相差フィルム9の配置で重要なの
は、残位相差による直線偏光の回転の向きを逆回転させ
てキャンセルさせる配置にすることである。正回転で直
線偏光を作り出すことも可能であるが、大きな偏光の回
転量は波長によって差が生じてしまう。逆回転を与える
配置は、例えば図26(a) に示している液晶パネル1
(2,3)の配向膜のラビング方向の矢印の向きが高屈
折率方向であって、図26(b)の位相差フィルム9の矢
印方向が高屈折率方向だと仮定すると、入射する偏光方
向に対して、それらの高屈折率方向を左右逆向きに配置
することにより実現できる。この補正用の位相差フィル
ム9は、複屈折率の結晶板を薄くスライスしたものでも
代用できる。また、補正液晶パネルを配置することも考
えられるが、吸収損失が大きく、コストが高いので現実
的ではない。
When the retardation of the retardation film 9 is large, the optimum arrangement angle is obtained by moving the arrow closer to parallel or perpendicular to the direction of the incident polarized light. Conversely,
If the phase difference is small, the residual phase difference amount can be optimally canceled by arranging the arrow at an angle of about 45 ° with respect to the incident polarized light. What is important in the arrangement of the retardation film 9 is an arrangement in which the direction of rotation of the linearly polarized light due to the residual retardation is reversed and canceled. Although it is possible to produce linearly polarized light by positive rotation, the amount of rotation of large polarized light differs depending on the wavelength. For example, the liquid crystal panel 1 shown in FIG.
Assuming that the direction of the arrow in the rubbing direction of the alignment film of (2, 3) is the high refractive index direction and the direction of the arrow of the retardation film 9 in FIG. This can be realized by arranging the high refractive index directions in the left and right directions with respect to the direction. The phase difference film 9 for correction may be a thin slice of a crystal plate having a birefringence. It is also conceivable to arrange a correction liquid crystal panel, but this is not realistic because absorption loss is large and cost is high.

【0072】第1〜第3の液晶パネル1,2,3の全て
に補正用の位相差フィルム9a〜9cを配置した概略図
を示すと、図27のようになる。図27の左側が入射面
である。なお、第2又は第3の液晶パネル2,3の残位
相差は、第1又は第2の液晶パネル1,2の残位相差と
キャンセルする方向なので、この場合には省略してもよ
い。
FIG. 27 is a schematic diagram in which the first to third liquid crystal panels 1, 2, 3 are all provided with the retardation films 9a to 9c for correction. The left side of FIG. 27 is the incident surface. Note that the residual phase difference of the second or third liquid crystal panels 2 and 3 cancels the residual phase difference of the first or second liquid crystal panels 1 and 2 and may be omitted in this case.

【0073】上記実施形態で示した駆動法においては、
第2の液晶パネル2に残位相差があるときには第1の液
晶パネル1にも残位相差があるので、キャンセルされる
ため、補正用位相差フィルム9を省略することができ
る。第3の液晶パネル3は、第1及び第2の液晶パネル
1,2への印加電圧の微調整で補正することも可能なの
で、補正用位相差フィルムを省略してもよい。しかし、
第1の液晶パネル1は、光入射側に他の液晶パネルが存
在しないので、補正手段が無く、少なくともこの液晶パ
ネル1の光入射側には位相差フィルムが配置されている
ことが好ましい。 (第5の実施の形態)第1の実施の形態では、図19に
示すように、表示装置15と偏光子13を偏光ビームス
プリッタ7を挟んで配置している。このような構成にお
いては、偏光ビームスプリッタ7を3度通過した光束が
投影レンズ14に照射されるために、偏光ビームスプリ
ッタ7による光損失を減らしたい。この場合には図28
に示すような構成を採用することが好ましい。
In the driving method shown in the above embodiment,
When the second liquid crystal panel 2 has a residual phase difference, the first liquid crystal panel 1 also has a residual phase difference and is canceled, so that the correction phase difference film 9 can be omitted. Since the third liquid crystal panel 3 can perform correction by finely adjusting the voltage applied to the first and second liquid crystal panels 1 and 2, the phase difference film for correction may be omitted. But,
Since the first liquid crystal panel 1 has no other liquid crystal panel on the light incident side, it is preferable that there is no correction means, and that a retardation film is disposed at least on the light incident side of the liquid crystal panel 1. (Fifth Embodiment) In the first embodiment, as shown in FIG. 19, a display device 15 and a polarizer 13 are arranged with a polarizing beam splitter 7 interposed therebetween. In such a configuration, since the light beam that has passed through the polarization beam splitter 7 three times is applied to the projection lens 14, it is desired to reduce light loss due to the polarization beam splitter 7. In this case, FIG.
It is preferable to adopt a configuration as shown in FIG.

【0074】図28において、第1実施形態で用いた偏
光ビームスプリッタ7を構成する2つの直角プリズムの
底面は互いに貼り合わされ、それら底面同士の境界(貼
り合わせ面)7bは、紙面に平行な偏光面の光を透過す
るとともにそれ以外の光を反射する偏光面7bとなって
いる。光源11は、偏光ビームスプリッタ7を介して色
生成装置10に対向して配置されている。色生成装置1
0から出射されて偏光面7bに反射される光の進行方向
には、表示装置15と偏光子13と投射レンズ14が順
に配置されている。
In FIG. 28, the bottom surfaces of two right-angle prisms constituting the polarizing beam splitter 7 used in the first embodiment are bonded to each other, and a boundary (bonding surface) 7b between the bottom surfaces is a polarized light parallel to the paper surface. The polarizing surface 7b transmits the light of the surface and reflects the other light. The light source 11 is arranged to face the color generation device 10 via the polarization beam splitter 7. Color generation device 1
A display device 15, a polarizer 13, and a projection lens 14 are sequentially arranged in the traveling direction of the light emitted from 0 and reflected on the polarization plane 7b.

【0075】色生成装置10は、第1実施形態と同じ構
造を有している。また、表示装置15としては、DMD
アレイは適用されず、液晶表示装置のような透過型が使
用される。そのような配置によれば、光源11から出た
白色光は、偏光ビームスプリッタ7を透過し且つ紙面に
平行な偏光面の光束に偏光されて色生成装置10に照射
される。そして、その色生成装置10では、第1実施形
態で説明したように、その白色光のうち赤、青、緑の光
束を反射して偏光ビームスプリッタ7に戻す。色生成装
置10から反射された赤、青、緑の光は、それぞれ順
に、紙面に対して垂直面に直線偏光されるので、偏光ビ
ームスプリッタ7の偏光面7bでは、色生成装置10に
より偏光面が90゜偏光された色の光束が反射されて表
示装置15、偏光素子13、投射レンズ14を透過する
ことになる。
The color generator 10 has the same structure as that of the first embodiment. Further, as the display device 15, a DMD
No array is applied, and a transmissive type such as a liquid crystal display device is used. According to such an arrangement, the white light emitted from the light source 11 is transmitted through the polarization beam splitter 7 and is polarized into a light beam having a polarization plane parallel to the sheet of paper, and is emitted to the color generator 10. Then, as described in the first embodiment, the color generation device 10 reflects the red, blue, and green light fluxes of the white light and returns the light flux to the polarization beam splitter 7. The red, blue, and green lights reflected from the color generator 10 are linearly polarized in the plane perpendicular to the paper in order, so that the polarization plane 7b of the polarization beam splitter 7 is Is reflected by 90 °, and is transmitted through the display device 15, the polarizing element 13, and the projection lens 14.

【0076】したがって、光源11から出た光は、偏光
ビームスプリッタ7を2度透過して投射レンズ14に達
するために、第1実施形態に比べて光損失が少なくな
る。 (第6の実施の形態)第1実施形態における偏光ビーム
スプリッタ7の特性は、光束が平行光であることが最も
好ましい。
Therefore, the light emitted from the light source 11 passes through the polarization beam splitter 7 twice and reaches the projection lens 14, so that the light loss is smaller than in the first embodiment. (Sixth Embodiment) Regarding the characteristics of the polarizing beam splitter 7 in the first embodiment, it is most preferable that the light beam is parallel light.

【0077】発散又は収束する光束が偏光ビームスプリ
ッタ7に入射する場合には、入射角度が一様でなくため
に、偏光ビームスプリッタ7の偏光分離特性が悪くな
る。そこで、光源11の周囲に配置されるリフレクタ1
2は、光源11からの光を平行光に変換するとして想定
されている。しかし、表示素子15は、光源11及びリ
フレクタ12に比べて小さいことがある。そのために、
平行な光束を用いると、表示素子15に効率良く光束を
照射することができなくなる。
When a diverging or converging light beam enters the polarizing beam splitter 7, the angle of incidence is not uniform, so that the polarization splitting characteristics of the polarizing beam splitter 7 deteriorate. Therefore, the reflector 1 arranged around the light source 11
2 is assumed to convert light from the light source 11 into parallel light. However, the display element 15 may be smaller than the light source 11 and the reflector 12 in some cases. for that reason,
When a parallel light beam is used, the display device 15 cannot be efficiently irradiated with the light beam.

【0078】そこで、偏光ビームスプリッタ7の特性の
良い方向と相反する収束光を用いることによって、光束
を効率良く表示素子に照射することができるようにな
る。偏光ビームスプリッタ7の特性は、±10゜程度の
入射角の変化であれば、90%程度の偏光特性を確保す
ることができる。収束光でも入射角変化を±10゜以内
とすれば特性に問題は無く、光の利用効率を高くするこ
とができる。
Therefore, by using convergent light which is opposite to the direction in which the characteristics of the polarization beam splitter 7 is good, it is possible to efficiently irradiate the display device with a light beam. As for the characteristics of the polarization beam splitter 7, if the incident angle changes by about ± 10 °, about 90% of the polarization characteristics can be secured. If the change in the incident angle is within ± 10 ° even with convergent light, there is no problem in the characteristics, and the light use efficiency can be increased.

【0079】そのような収束光をリフレクタ12から放
出した場合の光の進行状態を図29に示す。図29にお
いて、リフレクタ12による収束光の集光点を、偏光ビ
ームスプリッタ7等を通して表示素子15の近傍に設定
すれば、色生成装置10よりも小さな表示装置15にも
対応できる。そのような収束光を使用する場合には、図
30に示すように、投射レンズ14近傍に絞り(アパー
チャ)17を設けることにより、投射レンズ14にノイ
ズ光が入射することが抑制できる。即ち、絞り17の中
またはその付近に焦点を設定すると、偏光ビームスプリ
ッタ7内で多重反射する光束等の不要な光が投射レンズ
14に入ることが抑制される。これにより、画像のコン
トラストを向上させて、良質な画像を得ることができ
る。
FIG. 29 shows the traveling state of light when such convergent light is emitted from the reflector 12. In FIG. 29, if the converging point of the convergent light by the reflector 12 is set near the display element 15 through the polarizing beam splitter 7 or the like, the display device 15 smaller than the color generation device 10 can be supported. In the case of using such convergent light, as shown in FIG. 30, by providing a stop (aperture) 17 near the projection lens 14, it is possible to suppress noise light from being incident on the projection lens 14. That is, when a focus is set in or near the stop 17, unnecessary light such as a light beam that is multiple-reflected in the polarization beam splitter 7 is suppressed from entering the projection lens 14. This makes it possible to improve the contrast of the image and obtain a high-quality image.

【0080】ところで、そのような不要な光(ノイズ
光)は、例えば図31の破線で示すような光束である。
即ち、偏光ビームスプリッタ7による偏光分離特性は、
100%完全ではない。光源11から偏光ビームスプリ
ッタ7に入射した光束、例えば紙面に対して垂直な偏光
面の光束は、数%程度、偏光ビームスプリッタ7の偏光
面7bで反射されて偏光子13に照射され、ここで吸収
される。しかし、その反射された光束の数%は、偏光素
子13を透過してしまう。
By the way, such unnecessary light (noise light) is, for example, a light flux indicated by a broken line in FIG.
That is, the polarization splitting characteristic of the polarizing beam splitter 7 is
Not 100% perfect. A light beam incident on the polarization beam splitter 7 from the light source 11, for example, a light beam having a polarization plane perpendicular to the plane of the paper is reflected by the polarization plane 7b of the polarization beam splitter 7 and is irradiated on the polarizer 13 by about several%. Absorbed. However, a few percent of the reflected light flux passes through the polarizing element 13.

【0081】そこで、図31に示すように、偏光ビーム
スプリッタ7を中心から少し回転させた状態で配置す
る。これによれば、偏光ビームスプリッタ7で反射した
不要光と表示素子15を反射した表示用の光束とは方向
が変わることになる。プロジェクタの投射レンズ14
は、一般的に、取り込める光線の角度は数度である。非
現実的な大口径のサイズの投射レンズを用いない限り、
光の入射角が±10゜以上では、投射できない。そこ
で、入射角が±10゜以上の場合には、小さい口径サイ
ズの投影レンズや投射レンズの絞りを利用することによ
って、取り込み角をもっと小さくすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 31, the polarizing beam splitter 7 is disposed with a slight rotation from the center. According to this, the direction of the unnecessary light reflected by the polarization beam splitter 7 and the display light flux reflected by the display element 15 change. Projection lens 14 for projector
Generally, the angle of the light beam that can be captured is several degrees. Unless you use an unrealistic large-diameter projection lens,
If the incident angle of light is more than ± 10 °, the light cannot be projected. Therefore, when the incident angle is ± 10 ° or more, the take-in angle can be further reduced by using a projection lens having a small aperture size and a stop of the projection lens.

【0082】最も小型な光学系は、第1実施形態で示し
たように、光束の軸を表示素子15に垂直に入射するも
のであり、不要光が少なければそのような構成を採用す
ることが好ましい。しかし、偏光子13に入射する不要
光を少なくする場合には、図31に示したように、表示
素子15への入射角を10゜以内、即ち数度とするよう
に偏光ビームスプリッタ7を傾けることが好ましい。
As shown in the first embodiment, the smallest optical system is one in which the axis of the light beam is perpendicularly incident on the display element 15. If the amount of unnecessary light is small, such a configuration may be adopted. preferable. However, when the unnecessary light incident on the polarizer 13 is reduced, as shown in FIG. 31, the polarization beam splitter 7 is inclined so that the incident angle on the display element 15 is within 10 °, that is, several degrees. Is preferred.

【0083】表示素子への入射角度を±10゜以内にす
る場合には、図32に示すように、偏光ビームスプリッ
タ7の内部の偏光面(反射面)7bを色生成装置10の
入射面に対して45゜傾斜させるとともに、表示素子1
5への光束の入射角に対して、表示素子15、偏光子1
3及び投射レンズ14の光軸を数度、傾斜させるように
してもよい。
When the angle of incidence on the display element is within ± 10 °, the polarization plane (reflection plane) 7b inside the polarization beam splitter 7 is placed on the entrance plane of the color generator 10 as shown in FIG. Display element 1
5 and the display element 15 and the polarizer 1
The optical axes of 3 and the projection lens 14 may be inclined by several degrees.

【0084】そのような構造を採用すると、光源11か
らの光束が、偏光ビームスプリッタの7入射面に対して
垂直方向となるので、図31に比べて小さな偏光ビーム
スプリッタを使用することができ、小型の光学系とな
る。(第7の実施の形態)上記した実施形態の光学系で
は、直角プリズムを利用した偏光ビームスプリッタを使
用しているために、偏光分離特性が良く、高画質、高輝
度を実現することが可能であるが、その反面、高価にな
る。
When such a structure is adopted, the light beam from the light source 11 is in a direction perpendicular to the seven incidence planes of the polarizing beam splitter, so that a polarizing beam splitter smaller than that of FIG. 31 can be used. It becomes a small optical system. (Seventh Embodiment) In the optical system of the above-described embodiment, since a polarization beam splitter using a right-angle prism is used, polarization separation characteristics are good, and high image quality and high luminance can be realized. However, it is expensive.

【0085】そこで、図33に示すように、直角プリズ
ムではなく、平板の偏光ビームスプリッタ18を使用す
ることもできる。平板状の偏光ビームスプリッタ18と
しては、例えばガラス基板上に多層構造の偏光膜を形成
したものや、或いは、フィルム状の偏光分離素子を使用
する。偏光分離素子として、例えば3M社製の商品名D
−BEFがある。
Therefore, as shown in FIG. 33, a flat polarizing beam splitter 18 can be used instead of a right-angle prism. As the polarization beam splitter 18 having a plate shape, for example, a polarization beam splitter having a multilayer structure formed on a glass substrate or a film-shaped polarization separation element is used. As a polarization separation element, for example, a trade name D manufactured by 3M Company
-There is BEF.

【0086】図33においては、平板の偏光ビームスプ
リッタ18の一面を、リフレクタ12から出射された光
束の進行方向に対して45゜傾斜した状態で、偏光ビー
ムスプリッタ18を第1実施形態の偏光ビームスプリッ
タの偏光面17aの位置に配置する。そのよう平板の偏
光ビームスプリッタ18は安価であるために、光学系全
体のコストを低下させることが可能になる。 (第8の実施の形態)従来の液晶プロジェクタは、偏光
子が2枚構成か、又は反射を利用する往復透過の1枚構
成であった。偏光子は、必要な偏光面の光束を10%程
度吸収するので、その枚数が少ない方が透過率が良く、
高輝度化が可能である。しかし、出力の高い光源を使用
すると、1枚の偏光子により不要な全ての光束を吸収さ
せることになるので、その耐久性が問題となる。
In FIG. 33, the polarizing beam splitter 18 is rotated in a state where one surface of the polarizing beam splitter 18 is inclined by 45 ° with respect to the traveling direction of the light beam emitted from the reflector 12, and It is arranged at the position of the polarization plane 17a of the splitter. Since the flat polarizing beam splitter 18 is inexpensive, the cost of the entire optical system can be reduced. (Eighth Embodiment) A conventional liquid crystal projector has two polarizers or one reciprocating transmission using reflection. Since the polarizer absorbs about 10% of the luminous flux of the required polarization plane, the smaller the number of the sheets, the better the transmittance,
High brightness can be achieved. However, when a light source with a high output is used, all unnecessary light fluxes are absorbed by one polarizer, so that its durability becomes a problem.

【0087】そこで、耐久性を高めたい場合には、例え
ば図34に示すように、偏光ビームスプリッタ7と光源
11の間に偏光生成素子19を介在させて、偏光生成素
子19によって紙面に平行な偏光面の光を選択的に偏光
ビームスプリッタ7に照射する。偏光生成素子15とし
ては、偏光子、フィルム状偏光分離素子等を使用する。
In order to increase the durability, for example, as shown in FIG. 34, a polarization generation element 19 is interposed between the polarization beam splitter 7 and the light source 11, and the polarization generation element 19 causes the polarization generation element 19 to be parallel to the paper. Light on the polarization plane is selectively irradiated on the polarization beam splitter 7. As the polarization generation element 15, a polarizer, a film-like polarization separation element, or the like is used.

【0088】これによれば、偏光生成素子19は、不要
な偏光面の光束を吸収し、反射するので、投影レンズ1
4側の偏光素子13は、表示素子15から反射された光
束だけが入射する。したがって、その偏光素子15の耐
久性が向上する。なお、上記した各実施形態において、
紙面に水平な偏光面を垂直な偏光面として、垂直な偏光
面を水平面としてもよい。 {付 記} (1) 平行に配置され且つ3種類の波長帯域を反射する少
なくとも3種類の波長選択反射素子と、前記波長選択反
射素子のそれぞれの光入射側に配置された複数の偏光面
回転素子とを有することを特徴とする色生成装置。 (2) 複数の前記偏光面回転素子のうち隣り合う前記偏光
面回転素子は、偏光面回転作用が相反する方向となる構
造を有していることを特徴とする(1) に記載の色生成装
置。 (3) 複数の前記偏光面回転素子は、ホモジニアス配向し
たネマティック液晶が封入されて、隣り合う前記偏光面
回転素子の配向方向を90゜傾けて配置されることを特
徴とする(1) 又は(2) に記載の色生成装置。 (4) 複数の前記偏光回転素子は、複屈折性の機能を有
し、位相差がλ/4(λ;波長)以上であることを特徴
とする(1) 又は(2) に記載の色生成装置。 (5) 複数の前記偏光面回転素子は、電圧制御によって位
相差が変化する機能を有し、前記波長選択反射素子によ
る反射の前記波長帯域における位相差がλ/4(λ;波
長)近傍となる電圧とその位相差が十分小さくなる電圧
のいずれかを複数の前記偏光面回転素子に別々に与える
電圧制御部とを有することを特徴とする(1) に記載の色
生成装置。 (6) 前記偏光面回転素子は、液晶パネルであって、前記
電圧制御部による位相差切り換え速度を180Hzまた
はそれ以上とすることを特徴とする(5) に記載の色生成
装置。 (7) 前記偏光面回転素子は、ネマティックの液晶が封入
され、液晶のギャップが2.6μm以下であることを特
徴とする(3) 又は(7) に記載の色生成装置。 (8) 複数の前記偏光面回転素子は、白黒表示又は白黒表
示に近づける機能を有することを特徴とする(1) に記載
の色生成装置。 (9) 前記偏光面回転素子の光入射又は出射部分に位相差
フィルム又は複屈折性結晶板のいずれかを配置したこと
を特徴とする(1) 〜(8) のいずれかに記載の色生成装
置。 (10)前記位相差フィルム又は前記複屈折結晶板は、その
偏光面回転作用が前記偏光面回転素子による偏光面回転
作用と相反する方向であることを特徴とする請求項10
に記載の色生成装置。 (11)3つの前記ダイクロイックミラーの1つは金属膜反
射板であることを特徴とする(1) に記載の色生成装置。 (12)複数の前記偏光面回転素子は一対の透明板に挟まれ
た液晶からなり、前記ダイクロイックミラーは反射膜を
透明基板の上に形成した構造を有し、前記偏光面回転素
子と前記ダイクロイックミラーは、間に接着層を介して
接着されていることを特徴とする(1) に記載の色生成装
置。 (13)複数の前記偏光面回転素子は一対の透明板に挟まれ
た液晶層からなり、前記ダイクロイックミラーは、複数
の前記偏光面回転素子のそれぞれの前記透明板の一方の
面に形成された反射膜から構成され、前記偏光面回転素
子同士は、前記ダイクロイックミラーと接着層を挟んで
一体となっていることを特徴とする(1) に記載の色生成
装置。 (14)複数の前記偏光面回転素子は一対の透明板に挟まれ
た液晶層からなり、前記ダイクロイックミラーは、前記
偏光面回転素子の前記液晶層と前記透明板の一方の間に
はさまれた反射膜から構成され、前記偏光面回転素子同
士は、接着層を介して接着されることを特徴とする(1)
に記載の色生成装置。 (15)複数の前記偏光面回転素子は、複数の透明基板の各
間隙に液晶層を挟んで一体的に構成され、前記ダイクロ
イックミラーは、前記液晶層と前記透明板の間に形成さ
れていることを特徴とする(1) に記載の色生成装置。 (16)光照射部からの光を反射して複数の波長帯域の光を
順次生成する反射型の色生成素子と、前記色生成素子か
ら照射された前記複数の波長帯域の前記光が順次照射さ
れ、前記複数の波長帯の光の変化に連動してカラー画像
を生成する画像表示体と、前記画像表示体を反射又は透
過した前記光を拡大する投射レンズとを有する投影表示
装置。 (17)前記色生成素子は、前記複数の波長帯域の前記光の
偏光面を個々に変調する機能を備え、前記色生成素子か
ら出力された前記光の偏光面を変調することによって特
定の波長帯域の光を前記画像表示体に照射する偏光ビー
ムスプリッタをさらに有することを特徴とする(16)に記
載の投影表示装置。 (18)前記画像表示体に入射する前記光の軸が、前記画像
表示体の表示面に対して垂直方向から10゜以内の角度
に設定されていることを特徴とする(16)に記載の投影表
示装置。 (19)前記画像表示体から前記投影レンズまでの前記光の
経路中には偏光子が配置されていることを特徴とする(1
6)に記載の投影表示装置。 (20)前記光照射部と前記偏光ビームスプリッタとの間
に、偏光生成素子が配置されていることを特徴する(17)
に記載の投影表示装置。 (21)前記光照射部から出射された前記光を少なくとも2
度透過し、少なくとも1度反射する偏光ビームスプリッ
タをさらに有することを特徴とする(16)に記載の投影表
示装置。 (22)前記光照射部から出射された前記光を少なくとも1
度透過し、少なくとも1度反射する前記偏光ビームスプ
リッタをさらに有することを特徴とする(16)に記載の投
影表示装置。 (23)前記色生成素子は、(1) 〜(10)のいずれかに記載さ
れた色生成装置であることを特徴とする(16)又は(17)に
記載の投影表示装置。
According to this, since the polarization generating element 19 absorbs and reflects the light beam of the unnecessary polarization plane, the projection lens 1
Only the light beam reflected from the display element 15 enters the polarization element 13 on the fourth side. Therefore, the durability of the polarizing element 15 is improved. In each of the embodiments described above,
The plane of polarization horizontal to the plane of the paper may be the plane of perpendicular polarization, and the plane of polarization perpendicular to the plane may be the plane of plane. << Appendix >> (1) At least three types of wavelength-selective reflective elements that are arranged in parallel and reflect three types of wavelength bands, and a plurality of polarization plane rotations that are disposed on respective light incident sides of the wavelength-selective reflective elements A color generation device, comprising: an element; (2) The color generation device according to (1), wherein the adjacent one of the plurality of polarization plane rotation elements has a structure in which the polarization plane rotation action is in the opposite direction. apparatus. (3) The plurality of polarization plane rotation elements are filled with homogeneously aligned nematic liquid crystal, and are arranged so that the orientation direction of the adjacent polarization plane rotation elements is inclined by 90 ° (1) or (2). The color generator according to 2). (4) The color according to (1) or (2), wherein the plurality of polarization rotators have a function of birefringence and have a phase difference of λ / 4 (λ; wavelength) or more. Generator. (5) The plurality of polarization plane rotation elements have a function of changing a phase difference by voltage control, and a phase difference in the wavelength band of reflection by the wavelength selective reflection element is in the vicinity of λ / 4 (λ; wavelength). The color generation device according to (1), further comprising: a voltage control unit that separately applies one of the following voltages and a voltage having a sufficiently small phase difference to the plurality of polarization plane rotation elements. (6) The color generator according to (5), wherein the polarization plane rotation element is a liquid crystal panel, and a phase difference switching speed by the voltage controller is 180 Hz or more. (7) The color generating device according to (3) or (7), wherein the polarization plane rotation element is filled with nematic liquid crystal and a gap of the liquid crystal is 2.6 μm or less. (8) The color generating apparatus according to (1), wherein the plurality of polarization plane rotating elements have a function of making a black-and-white display or a function close to a black-and-white display. (9) The color generation according to any one of (1) to (8), wherein any one of a retardation film and a birefringent crystal plate is arranged at a light incidence or emission portion of the polarization plane rotation element. apparatus. (10) The retardation film or the birefringent crystal plate has a polarization plane rotation action in a direction opposite to a polarization plane rotation action by the polarization plane rotation element.
The color generation device according to 1. (11) The color generator according to (1), wherein one of the three dichroic mirrors is a metal film reflector. (12) The plurality of polarization plane rotation elements are composed of liquid crystal sandwiched between a pair of transparent plates, and the dichroic mirror has a structure in which a reflection film is formed on a transparent substrate, and the polarization plane rotation element and the dichroic The color generator according to (1), wherein the mirror is bonded via an adhesive layer therebetween. (13) The plurality of polarization plane rotation elements are formed of a liquid crystal layer sandwiched between a pair of transparent plates, and the dichroic mirror is formed on one surface of each of the plurality of polarization plane rotation elements. The color generating device according to (1), wherein the color generating device is formed of a reflective film, and the polarization plane rotating elements are integrated with the dichroic mirror with an adhesive layer interposed therebetween. (14) The plurality of polarization plane rotation elements include a liquid crystal layer sandwiched between a pair of transparent plates, and the dichroic mirror is sandwiched between the liquid crystal layer of the polarization plane rotation element and one of the transparent plates. Wherein the polarizing plane rotation elements are bonded to each other via an adhesive layer (1).
The color generation device according to 1. (15) The plurality of polarization plane rotators are integrally formed with a liquid crystal layer interposed in each gap between a plurality of transparent substrates, and the dichroic mirror is formed between the liquid crystal layer and the transparent plate. The color generator according to (1), which is characterized in that: (16) a reflection type color generating element that sequentially generates light in a plurality of wavelength bands by reflecting light from the light irradiation unit, and the light in the plurality of wavelength bands irradiated from the color generating element is sequentially irradiated. A projection display device, comprising: an image display for generating a color image in association with a change in light in the plurality of wavelength bands; and a projection lens for enlarging the light reflected or transmitted by the image display. (17) The color generating element has a function of individually modulating the polarization plane of the light in the plurality of wavelength bands, and modulates the polarization plane of the light output from the color generation element to a specific wavelength. The projection display device according to (16), further including a polarization beam splitter that irradiates the image display body with light in a band. (18) The axis according to (16), wherein the axis of the light incident on the image display is set at an angle of 10 ° or less from a vertical direction with respect to a display surface of the image display. Projection display device. (19) A polarizer is arranged in a path of the light from the image display to the projection lens (1)
The projection display device according to 6). (20) A polarization generating element is disposed between the light irradiation unit and the polarization beam splitter (17).
3. The projection display device according to 1. (21) The light emitted from the light irradiator is at least 2
The projection display device according to (16), further including a polarizing beam splitter that transmits light at least once and reflects light at least once. (22) The light emitted from the light irradiating unit is at least 1
The projection display device according to (16), further comprising the polarization beam splitter that transmits light at least once and reflects light at least once. (23) The projection display device according to (16) or (17), wherein the color generation element is the color generation device according to any one of (1) to (10).

【0089】[0089]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、3種
類の波長帯域を反射する少なくとも3種類の波長選択反
射素子と、前記波長選択反射素子のそれぞれの光入射側
に配置された複数の偏光面回転素子とを組み合わせて色
生成装置を構成しているので、色生成装置を回転させる
ような機械的な機構が不要となり、装置の小型化が図れ
る。
As described above, according to the present invention, at least three types of wavelength-selective reflective elements that reflect three types of wavelength bands, and a plurality of wavelength-selective reflective elements disposed on the respective light incident sides of the wavelength-selective reflective elements. Since the color generator is constituted by combining the polarization plane rotating element of the above, a mechanical mechanism for rotating the color generator is not required, and the apparatus can be downsized.

【0090】また、本発明の投影表示装置によれば、波
長帯の異なる色を順次出力する反射型且つ静止型の色生
成素子を使用して、その光の変化に連動してカラー画像
を生成する画像表示体にその光を反射又は透過させてさ
らに投射レンズに透過させるようにしているので、投影
表示装置の小型化が図れる。
Further, according to the projection display apparatus of the present invention, a color image is generated in conjunction with a change in the light by using a reflection type and stationary type color generation element which sequentially outputs colors having different wavelength bands. Since the light is reflected or transmitted by the image display member to be transmitted and further transmitted by the projection lens, the size of the projection display device can be reduced.

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

【図1】図1(a) は、従来技術の投影表示装置の構成
図、図1(b) は、色生成装置を示す図である。
FIG. 1A is a configuration diagram of a conventional projection display device, and FIG. 1B is a diagram illustrating a color generation device.

【図2】図2は、本発明の第1実施形態の原理的な色生
成装置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a basic color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図3は、本発明の第1実施形態の色生成装置の
第1の分解図である。
FIG. 3 is a first exploded view of the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図4は、本発明の第1実施形態の色生成装置の
第2の分解図である。
FIG. 4 is a second exploded view of the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図5は、本発明の第1実施形態の色生成装置の
第3の分解図である。
FIG. 5 is a third exploded view of the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】図6は、本発明の第1実施形態の色生成装置の
第4の分解図である。
FIG. 6 is a fourth exploded view of the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】図7は、本発明の第1実施形態の色生成装置に
印加する第1の電圧波形図である。
FIG. 7 is a first voltage waveform diagram applied to the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】図8(a) 〜(c) は、本発明の第1実施形態の色
生成装置において、赤、青、緑を選択的に偏光する動作
を示す図である。
FIGS. 8A to 8C are diagrams illustrating an operation of selectively polarizing red, blue, and green in the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】図9は、本発明の第1実施形態の色生成装置か
ら反射される光のうち偏光面が異なる光の色の出力状態
を示す波形図である。
FIG. 9 is a waveform diagram illustrating an output state of a color of light having a different polarization plane among lights reflected from the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】図10は、本発明の第1実施形態の色生成装
置を構成する液晶パネルの配向方向と配置の関係を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between an alignment direction and an arrangement of a liquid crystal panel included in the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】図11は、本発明の第1実施形態の色生成装
置を構成する液晶パネルにおける位相差と波長との関係
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a phase difference and a wavelength in a liquid crystal panel included in the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図12】図12は、本発明の第1実施形態の色生成装
置を構成する液晶パネルによる光の偏光動作を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram illustrating a polarization operation of light by a liquid crystal panel included in the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図13】図13は、本発明の第1実施形態の色生成装
置を構成する液晶パネルへの印加電圧と位相差の関係を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a voltage applied to a liquid crystal panel and a phase difference included in the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図14】図14は、本発明の第1実施形態の色生成装
置に印加する第2の電圧波形図である。
FIG. 14 is a diagram of a second voltage waveform applied to the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図15】図15は、本発明の第1実施形態の色生成装
置を構成する複数の液晶パネルに印加する電圧と偏光さ
せる色の関係を示す図表である。
FIG. 15 is a table showing a relationship between voltages applied to a plurality of liquid crystal panels constituting the color generation device according to the first embodiment of the present invention and colors to be polarized.

【図16】図16は、本発明の第1実施形態の色生成装
置に印加する第3の電圧波形図である。
FIG. 16 is a third voltage waveform diagram applied to the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図17】図17は、図16に示した電圧波形によって
出力される光のうち偏光子を透過する光の出力の色の変
化を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a change in color of an output of light transmitted through a polarizer among lights output according to the voltage waveform illustrated in FIG. 16;

【図18】図18は、本発明の第1実施形態の色生成装
置の入射光と出射光の光路を偏光する偏光ビームスプリ
ッタと色生成装置の配置を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating an arrangement of a polarization beam splitter that polarizes optical paths of incident light and output light and a color generation device of the color generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図19】図19は、本発明の第1実施形態の投影表示
装置の光学系の構成図である。
FIG. 19 is a configuration diagram of an optical system of the projection display device according to the first embodiment of the present invention.

【図20】図20は、本発明の第1実施形態の投影表示
装置において、入射光の直線偏光と出射光の色選択を兼
用する偏光子の配置を示す斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view showing an arrangement of a polarizer that also serves as linearly polarized light of incident light and color selection of emitted light in the projection display device according to the first embodiment of the present invention.

【図21】図21は、図20に示した偏光子を使用する
場合の色生成装置に印加する電圧と偏光を回転させない
色との関係を示す図表である。
FIG. 21 is a chart showing a relationship between a voltage applied to a color generator and a color that does not rotate polarized light when the polarizer shown in FIG. 20 is used.

【図22】図22は、図20に示した偏光子を使用する
場合の色生成装置に印加する電圧波形図である。
FIG. 22 is a diagram showing voltage waveforms applied to the color generator when the polarizer shown in FIG. 20 is used.

【図23】図23は、本発明の第2実施形態に係る白黒
表示用のの色生成装置に印加する電圧波形図の第1例で
ある。
FIG. 23 is a first example of a voltage waveform diagram applied to a color generator for monochrome display according to the second embodiment of the present invention.

【図24】図24は、本発明の第2実施形態に係る白黒
表示用のの色生成装置に印加する電圧波形図の第2例で
ある。
FIG. 24 is a second example of a voltage waveform diagram applied to the color generator for monochrome display according to the second embodiment of the present invention.

【図25】図25は、本発明の第4実施形態に係る色生
成装置を構成する液晶パネルに電圧を印加した場合の液
晶分子の向きを示す図である。
FIG. 25 is a diagram illustrating directions of liquid crystal molecules when a voltage is applied to a liquid crystal panel included in a color generation device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図26】図26(a) は、本発明の第4実施形態に係る
色生成装置を構成する液晶パネルの楕円偏光状態を示す
斜視図、図26(b) は、その楕円偏光を補正する位相差
フィルムを液晶パネルの一方の面に配置した斜視図であ
る。
FIG. 26 (a) is a perspective view showing an elliptically polarized state of a liquid crystal panel constituting a color generation device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 26 (b) corrects the elliptically polarized light. FIG. 3 is a perspective view in which a retardation film is arranged on one surface of a liquid crystal panel.

【図27】図27は、本発明の第4実施形態に係る色生
成装置を構成する液晶パネルとダイクロイックミラーと
位相差フィルムとの配置関係を示す分解図である。
FIG. 27 is an exploded view showing an arrangement relationship among a liquid crystal panel, a dichroic mirror, and a retardation film that constitute a color generation device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図28】図28は、本発明の第5実施形態に係る投影
表示装置の構成図である。
FIG. 28 is a configuration diagram of a projection display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図29】図29は、本発明の第6実施形態に係る投影
表示装置の第1例を示す構成図である。
FIG. 29 is a configuration diagram showing a first example of a projection display device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図30】図30は、本発明の第6実施形態に係る投影
表示装置の第2例を示す構成図である。
FIG. 30 is a configuration diagram illustrating a second example of the projection display device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図31】図31は、本発明の第6実施形態に係る投影
表示装置の第3例を示す構成図である。
FIG. 31 is a configuration diagram showing a third example of the projection display device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図32】図32は、本発明の第6実施形態に係る投影
表示装置の第4例を示す構成図である。
FIG. 32 is a configuration diagram showing a fourth example of the projection display apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.

【図33】図33は、本発明の第7実施形態に係る投影
表示装置のを示す構成図である。
FIG. 33 is a configuration diagram showing a projection display device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図34】図34は、本発明の第8実施形態に係る投影
表示装置を示す構成図である。
FIG. 34 is a configuration diagram showing a projection display device according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3…液晶パネル、4r,4b,4g…ダイクロ
イックミラー、5,6…ガラス板、7…偏光ビームスプ
リッタ、9…位相差フィルム、10…色生成装置(色生
成素子)、11…発光源、12…リフレクタ、13…偏
光子、14…投射レンズ、15…表示装置、16…偏光
子、17…アパーチャ、18…平板状偏光ビームスプリ
ッタ、19…偏光生成素子。
1, 2, 3: liquid crystal panel, 4r, 4b, 4g: dichroic mirror, 5, 6: glass plate, 7: polarization beam splitter, 9: retardation film, 10: color generation device (color generation element), 11: Light-emitting source, 12 reflector, 13 polarizer, 14 projection lens, 15 display device, 16 polarizer, 17 aperture, 18 plate-shaped polarization beam splitter, 19 polarization generator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有竹 敬和 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA12 EA15 GA02 HA13 HA18 HA20 HA24 JA17 MA16 MA20 2H091 FA05X FA05Z FA08X FA08Z FA10X FA10Z FA26X FA26Z HA12 LA11 LA15 MA07 5C060 BC05 EA00 HC00 HC24 JA00 JB06 5G435 AA18 BB12 BB17 CC12 DD02 DD04 FF03 FF05 GG01 GG04 GG28 GG46  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takakazu Aritake 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term within Fujitsu Limited (reference) 2H088 EA12 EA15 GA02 HA13 HA18 HA20 HA24 JA17 MA16 MA20 2H091 FA05X FA05Z FA08X FA08Z FA10X FA10Z FA26X FA26Z HA12 LA11 LA15 MA07 5C060 BC05 EA00 HC00 HC24 JA00 JB06 5G435 AA18 BB12 BB17 CC12 DD02 DD04 FF03 FF05 GG01 GG04 GG28 GG46

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平行に配置され且つ3種類の波長帯域を反
射する少なくとも3種類の波長選択反射素子と、 前記波長選択反射素子のそれぞれの光入射側に配置され
た複数の偏光面回転素子とを有することを特徴とする色
生成装置。
At least three types of wavelength-selective reflective elements are arranged in parallel and reflect three types of wavelength bands, and a plurality of polarization plane rotation elements are arranged on respective light incident sides of the wavelength-selective reflective elements. A color generation device comprising:
【請求項2】複数の前記偏光面回転素子のうち隣り合う
前記偏光面回転素子は、偏光面回転作用が相反する方向
となる構造を有していることを特徴とする請求項1に記
載の色生成装置。
2. The device according to claim 1, wherein adjacent ones of the plurality of polarization plane rotators have a structure in which the polarization plane rotation actions are in opposite directions. Color generator.
【請求項3】複数の前記偏光面回転素子は、ホモジニア
ス配向したネマティック液晶が封入されて、隣り合う前
記偏光面回転素子の配向方向を90゜傾けて配置される
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の色生成
装置。
3. A plurality of polarization plane rotation elements, wherein a nematic liquid crystal having a homogeneous alignment is sealed therein, and adjacent polarization plane rotation elements are arranged at an inclination of 90 °. Alternatively, the color generation device according to claim 2.
【請求項4】複数の前記偏光回転素子は、複屈折性の機
能を有し、位相差がλ/4(λ;波長)以上であること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の色生成装
置。
4. The method according to claim 1, wherein the plurality of polarization rotators have a function of birefringence, and a phase difference is λ / 4 (λ; wavelength) or more. Color generator.
【請求項5】複数の前記偏光面回転素子は、電圧制御に
よって位相差が変化する機能を有し、 前記波長選択反射素子による反射の前記波長帯域におけ
る位相差がλ/4(λ;波長)近傍となる電圧とその位
相差が十分小さくなる電圧のいずれかを複数の前記偏光
面回転素子に別々に与える電圧制御部とを有することを
特徴とする請求項1に記載の色生成装置。
5. The plurality of polarization plane rotation elements have a function of changing a phase difference by voltage control, and a phase difference in the wavelength band of reflection by the wavelength selective reflection element is λ / 4 (λ; wavelength). 2. The color generating apparatus according to claim 1, further comprising: a voltage control unit that separately applies one of a nearby voltage and a voltage having a sufficiently small phase difference to the plurality of polarization plane rotation elements.
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