JP2002122810A - Optical engine and video display device using the same - Google Patents

Optical engine and video display device using the same

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JP2002122810A
JP2002122810A JP2000316900A JP2000316900A JP2002122810A JP 2002122810 A JP2002122810 A JP 2002122810A JP 2000316900 A JP2000316900 A JP 2000316900A JP 2000316900 A JP2000316900 A JP 2000316900A JP 2002122810 A JP2002122810 A JP 2002122810A
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JP
Japan
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light
dichroic
optical
display element
optical system
Prior art date
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Application number
JP2000316900A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Matsuda
裕 松田
Takashi Tsunoda
隆史 角田
Takuya Shiaki
卓也 仕明
Tsutomu Nakajima
努 中島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten and equalize an optical distance, to reduce the deviation of pixel convergence and to realize high contrast in the optical system of a video display device using a display element. SOLUTION: A color separating and synthesizing optical system is provided with 1st and 2nd dichroic optical devices and two polarizing beam splitters. The 1st dichroic optical device and the two polarizing beam splitters form a 1st path for color-separating incident light from a light source side and radiating it toward the display element, and the two polarizing beam splitters and the 2nd dichroic optical device form a 2nd path for synthesizing the reflected light from the display element and emitting it to a projection optical system side. Then, the 1st dichroic optical device separates the incident light RGB into the light B and the light RG in the 1st path.

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、光源側からの光を
色分離して表示素子に照射し映像形成する映像表示技術
における色分離合成光学系等光学エンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical engine such as a color separation / synthesis optical system in an image display technique for forming an image by irradiating a light from a light source side to a display element by color separation.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の従来技術としては、例えば、米
国特許第5751384号明細書(公報)に記載された
ものがある。該特許明細書記載の技術に反射型表示素子
を組合わせてみたときの構成例を従来例として図4に示
す。本構成は、RG光とB光とを別個の光源ユニットか
ら別個の2個の偏光ビームスプリッタプリズムに入射さ
せ、それぞれの側に設けた反射型液晶表示素子に照射
し、該表示素子の反射光を、上記2個の偏光ビームスプ
リッタプリズムの一方で合成して投射レンズ側に出射す
る構成である。該2個の偏光ビームスプリッタプリズム
間には偏光回転素子(リターダ)を設け、上記表示素子
側からの反射光のうちR光につきその偏光を回転させる
ようになっている。図4において、R及びGの光を発生
する第1の光源110より放射された光はリフレクタに
より略平行な光111に変換されてR光111R及びG
光111Gとなる。該R光111RとG光111Gはと
もに偏光変換素子112によりP偏光光に変換された
後、偏光回転素子113によりG光が偏光方向を回転さ
れてS偏光光114Gに変わる。一方、R光111Rは
P偏光光のまま該偏光回転素子113を透過する。該偏
光回転素子113を出たR光のP偏光光114RとG光
のS偏光光114Gは、第1の偏光ビームスプリッタプ
リズム115に入射し、スプリッタ面115aにおいて
R光のP偏光光114Rは直進し、G光のS偏光光11
4Gは反射して、それぞれ反射型液晶表示素子116
R、116Gに入射する。該それぞれの表示素子では、
R映像光はS偏光光117R、G映像光はP偏光光11
7Gとして反射され、偏光ビームスプリッタプリズム1
15に再度入射する。偏光ビームスプリッタプリズム1
15のスプリッタ面115aでは、RのS偏光光117
Rは反射され、GのP偏光光117Gは直進する。これ
により、該偏光ビームスプリッタプリズム115におい
て2つの映像光が合成される。この、S偏光光のR光と
P偏光光のG光との合成映像光は、波長選択性の偏光回
転素子118に入射し、ここでG光のみが偏光方向を回
転されてS偏光光119Gとなる。RのS偏光光117
Rは偏光方向は変化せずS偏光光119Rとして出射さ
れる。このS偏光光とされたRG両光は、第2の偏光ビ
ームスプリッタプリズム120に入射し、スプリッタ面
120aで反射され、投射レンズ124側に出射され
る。一方、第2の光源125から放射されたB光126
Bは、偏光変換素子127によりBのS偏光光128B
に変換され、上記第2の偏光ビームスプリッタプリズム
120に入射する。該偏光ビームスプリッタプリズム1
20のスプリッタ面120aで反射されたBのS偏光光
129Bは、B光対応の反射型液晶表示素子130Bに
入射する。該表示素子では映像光をB光のP偏光光13
1Bとして反射し、該第2の偏光ビームスプリッタプリ
ズム120に再度入射させる。該B光のP偏光光131
Bは、スプリッタ面120aを透過し、投射レンズ12
4側に直進する。こうして、B光がP偏光光、R光及び
G光がS偏光光の、白色光とされた映像光は、B光のみ
の偏光を回転させる偏光回転素子122に入射され、R
GB光全てがS偏光光の映像光とされ、投射レンズ12
4によって拡大投写される。また、反射型液晶表示素子
116R、116G及び130Bにより暗く表示させる
映像光に変換された反射光は、偏光ビームスプリッタプ
リズム115、120により光源方向へと導かれる。偏
光板123は、該反射光の一部が投射レンズに到達し画
像のコントラストを劣化させるのを防止するために設け
る。
2. Description of the Related Art As a prior art of this kind, there is one described in, for example, US Pat. No. 5,751,384. FIG. 4 shows a configuration example when a reflection type display element is combined with the technique described in the patent specification as a conventional example. In this configuration, the RG light and the B light are made to enter two separate polarizing beam splitter prisms from separate light source units, irradiate the reflective liquid crystal display elements provided on each side thereof, and reflect the reflected light of the display elements. Is combined with one of the two polarizing beam splitter prisms and emitted to the projection lens side. A polarization rotation element (retarder) is provided between the two polarization beam splitter prisms to rotate the polarization of R light of the reflected light from the display element side. In FIG. 4, light emitted from a first light source 110 that generates R and G light is converted into substantially parallel light 111 by a reflector, and R light 111R and G light
It becomes light 111G. After the R light 111R and the G light 111G are both converted to P-polarized light by the polarization conversion element 112, the polarization direction of the G light is rotated by the polarization rotation element 113 to be changed to S-polarized light 114G. On the other hand, the R light 111R passes through the polarization rotation element 113 as P-polarized light. The R light P-polarized light 114R and the G light S-polarized light 114G that have exited the polarization rotator 113 are incident on a first polarization beam splitter prism 115, and the R light P-polarized light 114R travels straight on a splitter surface 115a. And S-polarized light of G light 11
4G is reflected, and each of the reflective liquid crystal display elements 116
R, incident on 116G. In each of the display elements,
R image light is S-polarized light 117R, G image light is P-polarized light 11
Reflected as 7G, polarizing beam splitter prism 1
15 again. Polarizing beam splitter prism 1
On the 15 splitter surface 115a, the R S-polarized light 117
R is reflected, and G P-polarized light 117G goes straight. As a result, the two image lights are combined in the polarizing beam splitter prism 115. The composite image light of the S-polarized light R light and the P-polarized light G light is incident on the wavelength-selective polarization rotating element 118, where only the G light is rotated in the polarization direction to produce the S-polarized light 119G. Becomes R S-polarized light 117
R is emitted as S-polarized light 119R without changing the polarization direction. The R and G light converted to the S-polarized light enter the second polarizing beam splitter prism 120, are reflected by the splitter surface 120a, and are emitted to the projection lens 124 side. On the other hand, the B light 126 emitted from the second light source 125
B is converted into B S-polarized light 128B by the polarization conversion element 127.
And enters the second polarizing beam splitter prism 120. The polarizing beam splitter prism 1
The B S-polarized light 129B reflected by the 20 splitter surface 120a enters the reflective liquid crystal display element 130B corresponding to the B light. The display element converts the image light into P-polarized light 13 of B light.
The light is reflected as 1B, and is incident on the second polarizing beam splitter prism 120 again. P-polarized light 131 of the B light
B transmits through the splitter surface 120a and
Go straight to 4 side. In this manner, the image light, which is white light, in which the B light is P-polarized light and the R light and G light are S-polarized light, is incident on the polarization rotating element 122 for rotating the polarization of only the B light.
All of the GB light is converted into S-polarized light image light, and the projection lens 12
4 is enlarged and projected. The reflected light converted into image light to be displayed dark by the reflective liquid crystal display elements 116R, 116G and 130B is guided toward the light source by the polarizing beam splitter prisms 115 and 120. The polarizing plate 123 is provided to prevent a part of the reflected light from reaching the projection lens and deteriorating the contrast of an image.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題点は、上
記従来技術に鑑みて、(1)投射レンズ系のフォーカス
性能確保のために、各表示素子から投射レンズ系までの
光学距離が互いに略等しくかつ短いこと、(2)画像の
色むらの低減化と高輝度化のために、光源から各表示素
子までの光学距離が互いに略等しくかつ短いこと、
(3)各表示素子の画素コンバーゼンスずれを抑えた構
成であること、(4)小形・軽量化が可能な構成である
こと、等である。本発明の目的は、上記課題点を解決で
きる技術を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above prior art, the problems of the present invention are as follows: (1) In order to secure the focusing performance of the projection lens system, the optical distance from each display element to the projection lens system must be mutually different. (2) optical distances from the light source to each display element are substantially equal and short to reduce color unevenness of the image and increase luminance;
(3) A configuration in which the pixel convergence deviation of each display element is suppressed, (4) A configuration capable of reducing the size and weight, and the like. An object of the present invention is to provide a technique capable of solving the above problems.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題点を解決するた
めに、本発明では、 (1)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2のダイクロイック光学素子と、上記表示素子が
側面部に配された2個の偏光ビームスプリッタとを有し
て成り、該第1のダイクロイック光学素子と該2個の偏
光ビームスプリッタが、光源側からの入射光を色分離し
上記表示素子に照射するための第1の経路を形成し、該
2個の偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック
光学素子が、該表示素子からの反射光を合成して上記投
射光学系側に出射するための第2の経路を形成し、該第
1の経路内で該第1のダイクロイック光学素子がRGB
入射光をB光とRG光とに色分離するようにした構成と
する。 (2)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2のダイクロイック光学素子と、上記表示素子が
側面部に配された第1、第2の偏光ビームスプリッタと
を有して成り、該第1、第2のダイクロイック光学素子
はそれぞれのダイクロイック反射膜が互いの略延長線上
にあるように互いに略対角位置に配され、また、該第
1、第2の偏光ビームスプリッタもそれぞれの偏光ビー
ムスプリッタ膜が互いの略延長線上にあるように互いに
略対角位置に配され、上記第1のダイクロイック光学素
子でRGB入射光をB光とRG光とに色分離するように
した構成とする。 (3)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2の2個のダイクロイック光学素子と、上記表示
素子が側面部に配された2個の偏光ビームスプリッタ
と、偏光回転素子とを有して成り、該第1のダイクロイ
ック光学素子、該2個の偏光ビームスプリッタ及び該偏
光回転素子が、光源側からの入射光を色分離して上記表
示素子に照射するための第1の経路を形成し、該2個の
偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック光学素
子が、該表示素子からの反射光を合成して上記投射光学
系側に出射する第2の経路を形成し、該第1の経路内
で、該第1のダイクロイック光学素子がRGB入射光を
B光とRG光とに色分離し、該偏光回転素子が該RG入
射光のうちG光を回転させるようにした構成とする。 (4)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第1のダイクロイック光学素子をダイクロイックミラ
ー、上記第2のダイクロイック光学素子をダイクロイッ
クプリズムとする。 (5)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、P偏光のB光を透
過、S偏光のG光及びP偏光のR光を反射する特性を有
している構成とする。 (6)上記(1)、(2)または(3)において、上記
偏光ビームスプリッタはプリズム状に形成され、上記第
2のダイクロイック光学素子と密着状態で結合された構
成とする。 (7)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、上記偏光ビームスプ
リッタよりも大寸法構成のダイクロイックプリズムとす
る。 (8)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、上記偏光ビームスプ
リッタと一体状に形成された構成とする。 (9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、上記
表示素子を3個の液晶パネルで構成する。 (10)上記(1)から(9)のいずれかの光学エンジ
ンと、該エンジンを駆動する駆動回路とを備えた映像表
示装置を構成する。上記第1のダイクロイック光学素子
のダイクロイック反射面は、S偏光光は広い帯域で反射
させ、P偏光光に対しては反射波長域が狭い特性となっ
ている。そのため該ダイクロイック反射面は、S偏光光
に対してはB光領域を含むG光のほぼ全部を反射させ、
P偏光光に対してはG光領域を含むB光を透過させ、R
光のほぼ全部を反射させる。第2のダイクロイック光学
素子のサイズを偏光ビームスプリッタのサイズよりも大
きくする構成は、プリズム内部での映像光のけられを防
止または軽減する。また、第2のダイクロイック光学素
子と偏光ビームスプリッタとを一体状にする構成は、プ
リズムの内部反射を減らす。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides: (1) light from a light source side is color-separated and applied to a display element, and reflected light from the display element is synthesized. An optical engine for a video display device having a color separation / combination optical system configured to emit light to the projection optical system side, wherein the color separation / combination optical system includes first and second dichroic optical elements, and the display element includes: The first dichroic optical element and the two polarizing beam splitters color-separate incident light from the light source side to the display element. Forming a first path for irradiation, wherein the two polarizing beam splitters and the second dichroic optical element combine reflected light from the display element and emit the reflected light to the projection optical system side; Forming a second path, In the first path, the first dichroic optical element is RGB.
The configuration is such that incident light is color-separated into B light and RG light. (2) For a video display device provided with a color separation / combination optical system configured to irradiate light from a light source side to a display element after separating the color and irradiate the display element with the reflected light from the display element. In the optical engine, the color separation / combination optical system includes first and second dichroic optical elements, and first and second polarization beam splitters each having the display element disposed on a side surface, The first and second dichroic optical elements are disposed substantially diagonally to each other such that the respective dichroic reflection films are substantially on an extension of each other, and the first and second polarizing beam splitters are also disposed at respective positions. A configuration in which the polarizing beam splitter films are disposed substantially diagonally to each other so as to be substantially on an extension of each other, and the first dichroic optical element color-separates the RGB incident light into B light and RG light. I do. (3) For a video display device equipped with a color separation / combination optical system configured to irradiate light from a light source side to a display element after separating the color and irradiate the display element with reflected light from the display element. In the optical engine of the above, the color separation / synthesis optical system includes a first and a second two dichroic optical elements, two polarization beam splitters having the display element arranged on a side surface, and a polarization rotation element. A first path through which the first dichroic optical element, the two polarization beam splitters, and the polarization rotation element separate the color of incident light from the light source side and irradiate the display element with the light. The two polarizing beam splitters and the second dichroic optical element form a second path for combining reflected light from the display element and emitting the reflected light to the projection optical system side, In one path, the first dichroic Click optical element is color separation of RGB incident light into B light and RG light, the polarization rotating element is configured such that so as to rotate the G light out of the RG incident light. (4) In the above (1), (2) or (3), the first dichroic optical element is a dichroic mirror, and the second dichroic optical element is a dichroic prism. (5) In the above (1), (2) or (3), the second dichroic optical element has a property of transmitting P-polarized B light, reflecting S-polarized G light and P-polarized R light. It is assumed to have a configuration. (6) In the above (1), (2) or (3), the polarizing beam splitter is formed in a prism shape, and is coupled to the second dichroic optical element in a close contact state. (7) In the above (1), (2) or (3), the second dichroic optical element is a dichroic prism having a larger configuration than the polarizing beam splitter. (8) In the above (1), (2) or (3), the second dichroic optical element is formed integrally with the polarizing beam splitter. (9) In any one of the above (1) to (8), the display element is constituted by three liquid crystal panels. (10) A video display device comprising the optical engine according to any one of the above (1) to (9) and a drive circuit for driving the engine. The dichroic reflection surface of the first dichroic optical element has such characteristics that S-polarized light is reflected in a wide band, and the reflection wavelength range is narrow for P-polarized light. Therefore, the dichroic reflecting surface reflects almost all of the G light including the B light region for the S polarized light,
For P-polarized light, B light including the G light region is transmitted, and R light is transmitted.
It reflects almost all of the light. The configuration in which the size of the second dichroic optical element is made larger than the size of the polarizing beam splitter prevents or reduces blurring of image light inside the prism. Further, the configuration in which the second dichroic optical element and the polarizing beam splitter are integrated reduces internal reflection of the prism.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施例を示
す。本第1の実施例は、色分離合成光学系を、ダイクロ
イックミラーとダイクロイックプリズムの2個のダイク
ロイック光学素子と、2個の偏光ビームスプリッタプリ
ズムと、偏光回転素子とを用いて構成し、該ダイクロイ
ックミラー、該2個の偏光ビームスプリッタ及び該偏光
回転素子が、光源側からの入射光を色分離して上記表示
素子に照射するための経路を形成し、該2個の偏光ビー
ムスプリッタと該ダイクロイックプリズムが、該表示素
子からの反射光を合成して上記投射光学系側に出射する
経路を形成し、該ダイクロイックミラーがRGB入射光
をB光とRG光とに色分離し、該偏光回転素子が該RG
入射光のうちG光を回転させるようにしている。該ダイ
クロイックミラー、該ダイクロイックプリズムはそれぞ
れのダイクロイック反射膜が互いの略延長線上にあるよ
うに互いに略対角位置に配され、また、該2個の偏光ビ
ームスプリッタもそれぞれの偏光ビームスプリッタ膜が
互いの略延長線上にあるように互いに略対角位置に配さ
れ、かつ、該ダイクロイックプリズムと該該2個の偏光
ビームスプリッタとは互いに、ダイクロイック膜とスプ
リッタ膜とを直交させるような位置関係で、密着状態で
結合されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the color separation / combination optical system is configured by using two dichroic optical elements, a dichroic mirror and a dichroic prism, two polarization beam splitter prisms, and a polarization rotation element. A mirror, the two polarization beam splitters, and the polarization rotator form a path for color-separating the incident light from the light source side and irradiating the display element with the light; the two polarization beam splitters and the dichroic; A prism forms a path for combining reflected light from the display element and emitting the reflected light to the projection optical system side. The dichroic mirror color-separates the RGB incident light into B light and RG light. Is the RG
The G light of the incident light is rotated. The dichroic mirror and the dichroic prism are arranged at substantially diagonal positions so that the respective dichroic reflection films are substantially on the extension of each other, and the two polarization beam splitters are also arranged at the respective polarization beam splitter films. The dichroic prism and the two polarization beam splitters are arranged at substantially diagonal positions to each other so as to lie substantially on an extension of the dichroic film and the splitter film in a positional relationship such that the dichroic film and the splitter film are orthogonal to each other. They are joined in close contact.

【0006】図1において、1は光源、3は白色光をS
偏光光に変える偏光変換素子、5は、B光を透過しR光
及びG光は反射するダイクロイックミラー、6は偏光
板、7は、G光につき偏光を回転させS偏光光をP偏光
光に変える偏光回転素子、8及び21は偏光ビームスプ
リッタプリズム、14は合成用ダイクロイックプリズ
ム、9R、11G及び22Bは反射型液晶パネル等の表
示素子である。ダイクロイックミラー5はB光を、RG
光に対して分離し、偏光ビームスプリッタプリズム8は
R光とG光を分離合成し、合成用ダイクロイックプリズ
ム14はB映像光とRG映像光とを合成する。合成用ダ
イクロイックプリズム14のサイズは、偏光ビームスプ
リッタプリズム8、21のサイズよりも大きくされ、各
表示素子からの出射映像光が、偏光ビームスプリッタプ
リズム8、21を通り、合成用ダイクロイックプリズム
14に入射したとき、その内部側面でけられが生じない
または少なくできるようになっている。また、偏光板6
は、入射光4R、4G、4Bに一部含まれるP偏光光を
吸収して画像のコントラストを高めるためのものであ
る。光源1から放射される白色光は、R光の成分2R、
G光の成分2G、B光の成分2Bから成る。該白色光
は、偏光変換素子3によりS偏光光に変換され、RのS
偏光光4R、GのS偏光光4G、BのS偏光光4Bとな
ってダイクロイックミラー5に入射する。該ダイクロイ
ックミラー5では、BのS偏光光4Bはダイクロイック
面を透過し、RのS偏光光4Rと、GのS偏光光4G
は、該ダイクロイック面で反射される。該ダイクロイッ
クミラー5のダイクロイック面を透過したS偏光光4B
は、偏光ビームスプリッタプリズム21に入射し、スプ
リッタ面21aで反射されて、表示素子22Bに照射さ
れる。該表示素子22Bでは映像信号に対応して変調さ
れ映像光(P偏光光のB映像光)として出射され、再び
偏光ビームスプリッタプリズム21を通って、合成用ダ
イクロイックプリズム14に入射される。一方、該ダイ
クロイックミラー5のダイクロイック面で反射されたR
のS偏光光4Rと、GのS偏光光4Gは、偏光板6及び
偏光回転素子7を通って偏光ビームスプリッタプリズム
8に入射する。該GのS偏光光4Gは、該偏光回転素子
7を通るときにP偏光光に変換されるため、該P偏光光
12Gとして偏光ビームスプリッタプリズム8に入射す
る。偏光ビームスプリッタプリズム8に入射したRのS
偏光光4Rは,スプリッタ面8aで反射された後表示素
子9Rに照射され、また、GのP偏光光12Gはスプリ
ッタ面8aを透過して表示素子11Gに照射される。該
表示素子9R、11Gではそれぞれ照射された偏光光が
映像信号に対応して変調され、それぞれの映像光、つま
りP偏光光のR映像光と、S偏光光のG映像光として出
射され、再び偏光ビームスプリッタプリズム8を通っ
て、合成用ダイクロイックプリズム14に入射される。
該合成用ダイクロイックプリズム14では、上記P偏光
光のB映像光と、上記P偏光光のR映像光と、上記S偏
光光のG映像光が合成されて、投射レンズ系16側に出
射される。
In FIG. 1, 1 is a light source and 3 is white light.
A polarization conversion element that converts polarized light, 5 is a dichroic mirror that transmits B light and reflects R light and G light, 6 is a polarizing plate, and 7 rotates the polarized light for G light and turns S polarized light into P polarized light. A polarization rotating element to be changed, 8 and 21 are polarization beam splitter prisms, 14 is a dichroic prism for synthesis, and 9R, 11G and 22B are display elements such as reflective liquid crystal panels. The dichroic mirror 5 emits B light, RG
The light is separated, the polarizing beam splitter prism 8 separates and combines the R light and the G light, and the combining dichroic prism 14 combines the B image light and the RG image light. The size of the combining dichroic prism 14 is made larger than the size of the polarizing beam splitter prisms 8 and 21, and the image light emitted from each display element passes through the polarizing beam splitter prisms 8 and 21 and enters the combining dichroic prism 14. In such a case, the internal side surface is designed so that no or little jolts occur. The polarizing plate 6
Is for increasing the contrast of an image by absorbing P-polarized light partially contained in the incident light 4R, 4G, and 4B. The white light emitted from the light source 1 is an R light component 2R,
It comprises a G light component 2G and a B light component 2B. The white light is converted into S-polarized light by the polarization conversion element 3, and the S light of R
The polarized lights 4R, 4G become S polarized light 4G, and B become S polarized light 4B, and enter the dichroic mirror 5. In the dichroic mirror 5, the B S-polarized light 4B passes through the dichroic surface, and the R S-polarized light 4R and the G S-polarized light 4G
Is reflected by the dichroic surface. S-polarized light 4B transmitted through the dichroic surface of the dichroic mirror 5
Is incident on the polarizing beam splitter prism 21, is reflected on the splitter surface 21a, and is irradiated on the display element 22B. In the display element 22B, the light is modulated in accordance with the image signal and emitted as image light (P-polarized light B image light). The light passes through the polarizing beam splitter prism 21 again and enters the synthesizing dichroic prism 14. On the other hand, R reflected on the dichroic surface of the dichroic mirror 5
The S-polarized light 4R and the G S-polarized light 4G pass through the polarizing plate 6 and the polarization rotating element 7 and enter the polarization beam splitter prism 8. The G S-polarized light 4G is converted into P-polarized light when passing through the polarization rotating element 7, and thus enters the polarization beam splitter prism 8 as the P-polarized light 12G. R S incident on the polarizing beam splitter prism 8
The polarized light 4R is reflected on the splitter surface 8a and then applied to the display element 9R, and the G P-polarized light 12G is transmitted through the splitter surface 8a and applied to the display element 11G. In each of the display elements 9R and 11G, the irradiated polarized light is modulated in accordance with an image signal, and emitted as respective image light, that is, R image light of P polarized light and G image light of S polarized light. The light passes through the polarizing beam splitter prism 8 and is incident on the dichroic prism 14 for synthesis.
In the combining dichroic prism 14, the B image light of the P-polarized light, the R image light of the P-polarized light, and the G image light of the S-polarized light are combined and emitted to the projection lens system 16 side. .

【0007】図2は、該第1の実施例における合成用ダ
イクロイックプリズム14のダイクロイック膜の透過波
長特性を示す。図2の特性において、横軸は光の波長、
縦軸は透過率を表す。S偏光光に対しては、B領域光
(波長略400〜500nm)を透過、R領域光(波長
略600〜700nm)及びG領域光(波長略500〜
600nm)を反射する特性であり、また、P偏光光に
対しては、B領域光及びG領域光を透過し、R領域光を
反射する特性である。第1の実施例では、B光及びR光
がP偏光光、G光がS偏光光であるため、B光は透過、
R光及びG光は反射される。
FIG. 2 shows the transmission wavelength characteristics of the dichroic film of the dichroic prism 14 for synthesis in the first embodiment. In the characteristics of FIG. 2, the horizontal axis is the wavelength of light,
The vertical axis represents the transmittance. For S-polarized light, it transmits B region light (wavelength approximately 400 to 500 nm), R region light (wavelength approximately 600 to 700 nm) and G region light (wavelength approximately 500 to 500 nm).
600 nm), and for P-polarized light, transmits B-region light and G-region light and reflects R-region light. In the first embodiment, B light and R light are P-polarized light and G light is S-polarized light.
The R light and the G light are reflected.

【0008】上記第1の実施例によれば、(1)各表示
素子から投射レンズ系までの光学距離が略等しくかつ短
いため、投射レンズのバックフォーカスも短くでき、フ
ォーカス性能を改善できる。(2)光源から各表示素子
までの光学距離が略等しくかつ短いため、画像の色むら
を少なくしかつ高輝度化できる。(3)光源側からの白
色光から最初にB光を分離する構成のため、波長選択性
の偏光回転素子等の部品を、合成用ダイクロイックプリ
ズム14と偏光ビームスプリッタ8、21との間に設け
る必要がない。(4)該(3)の結果、合成用ダイクロ
イックプリズム14と2個の偏光ビームスプリッタ8、
21とを互いに密着状態で結合できる。このため、機械
的にも、また光学的にも該両者相互間の結合性を高める
ことができ、温度変化や外力に対する耐性を高めかつ光
学的阻害要因を排除して、コンバーゼンスずれを防止ま
たは減らすことができる。また、プリズム入出射面での
反射を低減させ、画像のコントラストを向上させること
ができる。(5)G光とB光とを互いに損失のない状態
で合成でき、光利用率を改善でき明るい画面を形成でき
る。(6)2個の偏光ビームスプリッタ8、21のそれ
ぞれよりも合成用ダイクロイックプリズム14の寸法を
大きくしてあるため、合成用ダイクロイックプリズム1
4での光のけられを抑えることができ、この結果、コン
トラストを高められる。また、光の利用率を上げて明る
い画面を形成できる。(7)光学エンジン及びこれを用
いる装置を小形・軽量化できる。
According to the first embodiment, (1) since the optical distances from each display element to the projection lens system are substantially equal and short, the back focus of the projection lens can be shortened and the focusing performance can be improved. (2) Since the optical distances from the light source to each display element are substantially equal and short, it is possible to reduce the color unevenness of the image and increase the brightness. (3) A component such as a wavelength-selective polarization rotator is provided between the synthesizing dichroic prism 14 and the polarization beam splitters 8 and 21 because of the configuration for first separating the B light from the white light from the light source side. No need. (4) As a result of (3), the combining dichroic prism 14 and the two polarizing beam splitters 8,
21 can be bonded to each other in close contact with each other. Therefore, both mechanically and optically, the bonding between the two can be enhanced, the resistance to temperature changes and external forces is increased, and optical obstruction factors are eliminated to prevent or reduce convergence deviation. be able to. Further, reflection at the prism entrance / exit surface can be reduced, and image contrast can be improved. (5) G light and B light can be combined with each other without loss, and the light utilization can be improved and a bright screen can be formed. (6) Since the size of the dichroic prism 14 for synthesis is larger than each of the two polarization beam splitters 8 and 21, the dichroic prism for synthesis 1
4 can be suppressed, and as a result, the contrast can be increased. Further, a bright screen can be formed by increasing the light utilization rate. (7) The optical engine and the device using it can be reduced in size and weight.

【0009】図3は本発明の第2の実施例を示す。本第
2の実施例は、上記第1の実施例に対し、偏光ビームス
プリッタプリズムと、合成用ダイクロイックプリズムの
互いに接している部分を一体化し、新たな一体化部材3
1、32とした構成である。ここで一体化部材31及び
一体化部材32の接合面31aには、ダイクロイックミ
ラーが蒸着されている。また、偏光ビームスプリッタプ
リズム片33と一体化部材31との接合面33a、及
び、偏光ビームスプリッタプリズム片34と一体化部材
32の接合面34aには、偏光ビームスプリッタ膜が蒸
着されている。また、一体化部材31、32は、偏光ビ
ームスプリッタプリズム片33、34よりも大きな寸法
を有するようにされている。本第2の実施例によれば、
上記第1の実施例におけると同様の効果の他、プリズム
片の数を4片に減らすことができ、より簡易な構成とす
ることができる。また、プリズムの内部反射を減らすこ
とも可能で、これにより画像のコントラストを向上させ
ることができる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that the mutually contacting portions of the polarizing beam splitter prism and the synthesizing dichroic prism are integrated, and a new integrated member 3 is formed.
1, 32. Here, a dichroic mirror is deposited on the joint surface 31a of the integrated member 31 and the integrated member 32. Further, a polarizing beam splitter film is deposited on a joining surface 33a between the polarizing beam splitter prism piece 33 and the integrated member 31 and on a joining surface 34a between the polarizing beam splitter prism piece 34 and the integrated member 32. Further, the integrated members 31 and 32 are configured to have dimensions larger than those of the polarizing beam splitter prism pieces 33 and 34. According to the second embodiment,
In addition to the same effects as in the first embodiment, the number of prism pieces can be reduced to four pieces, and a simpler configuration can be achieved. It is also possible to reduce the internal reflection of the prism, thereby improving the contrast of the image.

【0010】[0010]

【発明の効果】本発明によれば、光の利用率が高く、か
つ高コントラスト化が可能な光学エンジン及び映像表示
装置を提供できる。また、また、本発明によれば、コン
バ−ゼンスずれが少なく、画像の色むらが少なく、フォ
ーカス性能の良い技術を提供できる。さらに、小型・軽
量化も実現できる。
According to the present invention, it is possible to provide an optical engine and an image display device which have a high light utilization rate and can achieve a high contrast. Further, according to the present invention, it is possible to provide a technique which has a small convergence deviation, a small color unevenness of an image, and a good focus performance. Further, the size and weight can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に用いるダイクロイック
プリズムの光学特性例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of optical characteristics of a dichroic prism used in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】従来技術の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、 3…偏光変換素子、 5…ダイクロイック
ミラー、 6、20…偏光板、 7…偏光回転素子、
8、21…偏光ビームスプリッタプリズム、9R、11
G、22B…表示素子、 14…ダイクロイックプリズ
ム、 16…投射レンズ、 31、32…一体化部材、
33、34…偏光ビ−ムスプリッタプリズム片。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 3 ... Polarization conversion element, 5 ... Dichroic mirror, 6, 20 ... Polarizer, 7 ... Polarization rotation element,
8, 21 ... polarizing beam splitter prism, 9R, 11
G, 22B: display element, 14: dichroic prism, 16: projection lens, 31, 32: integrated member,
33, 34: polarizing beam splitter prism pieces.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仕明 卓也 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 中島 努 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 Fターム(参考) 2H042 CA06 CA14 CA17 2H049 BA05 BA07 BA43 BB03 BC22 2H099 AA11 BA09 CA02 CA11 DA05 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Takuya Shomei 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Digital Media System Division of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tsutomu Nakajima Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 292 F-term in Hitachi Digital Media Systems Division (Reference) 2H042 CA06 CA14 CA17 2H049 BA05 BA07 BA43 BB03 BC22 2H099 AA11 BA09 CA02 CA11 DA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源側からの光を色分離して表示素子に照
射しかつ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側
に出射する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装
置用の光学エンジンにおいて、 上記色分離合成光学系が、第1、第2のダイクロイック
光学素子と、上記表示素子が側面部に配された2個の偏
光ビームスプリッタとを有して成り、該第1のダイクロ
イック光学素子と該2個の偏光ビームスプリッタが、光
源側からの入射光を色分離し上記表示素子に照射するた
めの第1の経路を形成し、該2個の偏光ビームスプリッ
タと該第2のダイクロイック光学素子が、該表示素子か
らの反射光を合成して上記投射光学系側に出射するため
の第2の経路を形成し、該第1の経路内で該第1のダイ
クロイック光学素子がRGB入射光をB光とRG光とに
色分離するようにした構成を特徴とする光学エンジン。
An image display having a color separation / combination optical system configured to irradiate light from a light source side to a display element after irradiating the display element with light, combine reflected light from the display element, and emit the combined light to a projection optical system side. In the optical engine for an apparatus, the color separation / synthesis optical system includes first and second dichroic optical elements, and two polarization beam splitters each including the display element arranged on a side surface. The first dichroic optical element and the two polarization beam splitters form a first path for color-separating the incident light from the light source side and irradiating the display element with the light. The second dichroic optical element forms a second path for synthesizing the reflected light from the display element and outputting the combined light to the projection optical system, and the first dichroic in the first path. Optical element converts RGB incident light to B light An optical engine characterized in that it is configured to separate colors into light and RG light.
【請求項2】光源側からの光を色分離して表示素子に照
射しかつ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側
に出射する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装
置用の光学エンジンにおいて、 上記色分離合成光学系が、第1、第2のダイクロイック
光学素子と、上記表示素子が側面部に配された第1、第
2の偏光ビームスプリッタとを有して成り、該第1、第
2のダイクロイック光学素子はそれぞれのダイクロイッ
ク反射膜が互いの略延長線上にあるように互いに略対角
位置に配され、また、該第1、第2の偏光ビームスプリ
ッタもそれぞれの偏光ビームスプリッタ膜が互いの略延
長線上にあるように互いに略対角位置に配され、上記第
1のダイクロイック光学素子でRGB入射光をB光とR
G光とに色分離するようにしたことを特徴とする光学エ
ンジン。
2. An image display comprising a color separation / combination optical system configured to irradiate light from a light source side to a display element after irradiating the display element with light, combine reflected light from the display element, and emit the combined light to a projection optical system side. In an optical engine for an apparatus, the color separation / synthesis optical system includes first and second dichroic optical elements, and first and second polarization beam splitters having the display elements arranged on side surfaces. The first and second dichroic optical elements are disposed at substantially diagonal positions so that the respective dichroic reflection films are substantially on the extension of each other, and the first and second polarization beam splitters are also provided. The respective polarizing beam splitter films are disposed substantially diagonally to each other so as to be substantially on an extension of each other, and the first dichroic optical element converts the RGB incident light into B light and R light.
An optical engine, wherein color separation into G light is performed.
【請求項3】光源側からの光を色分離して表示素子に照
射しかつ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側
に出射する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装
置用の光学エンジンにおいて、 上記色分離合成光学系が、第1、第2の2個のダイクロ
イック光学素子と、上記表示素子が側面部に配された2
個の偏光ビームスプリッタと、偏光回転素子とを有して
成り、該第1のダイクロイック光学素子、該2個の偏光
ビームスプリッタ及び該偏光回転素子が、光源側からの
入射光を色分離して上記表示素子に照射するための第1
の経路を形成し、該2個の偏光ビームスプリッタと該第
2のダイクロイック光学素子が、該表示素子からの反射
光を合成して上記投射光学系側に出射する第2の経路を
形成し、該第1の経路内で、該第1のダイクロイック光
学素子がRGB入射光をB光とRG光とに色分離し、該
偏光回転素子が該RG入射光のうちG光を回転させるよ
うにしたことを特徴とする光学エンジン。
3. An image display having a color separation / combination optical system configured to irradiate light from a light source side to a display element after irradiating the display element with light, and to combine reflected light from the display element and emit the combined light to a projection optical system side. In an optical engine for an apparatus, the color separation / synthesis optical system includes a first and a second two dichroic optical elements, and the display element is disposed on a side surface.
The first dichroic optical element, the two polarization beam splitters, and the polarization rotator, color-separate incident light from the light source side. A first method for irradiating the display element
And the two polarization beam splitters and the second dichroic optical element form a second path for combining reflected light from the display element and emitting the reflected light to the projection optical system side, In the first path, the first dichroic optical element color-separates the RGB incident light into B light and RG light, and the polarization rotation element rotates the G light among the RG incident light. An optical engine, characterized in that:
【請求項4】上記第1のダイクロイック光学素子はダイ
クロイックミラー、上記第2のダイクロイック光学素子
はダイクロイックプリズムである請求項1、2または3
に記載の光学エンジン。
4. The device according to claim 1, wherein the first dichroic optical element is a dichroic mirror, and the second dichroic optical element is a dichroic prism.
An optical engine according to claim 1.
【請求項5】上記第2のダイクロイック光学素子は、P
偏光のB光を透過、S偏光のG光及びP偏光のR光を反
射する特性を有している請求項1、2または3に記載の
光学エンジン。
5. The device according to claim 1, wherein the second dichroic optical element is
4. The optical engine according to claim 1, wherein the optical engine has a characteristic of transmitting polarized B light, and reflecting S polarized G light and P polarized R light.
【請求項6】上記偏光ビームスプリッタはプリズム状に
形成され、上記第2のダイクロイック光学素子と密着状
態で結合されている請求項1、2または3に記載の光学
エンジン。
6. The optical engine according to claim 1, wherein the polarizing beam splitter is formed in a prism shape, and is coupled to the second dichroic optical element in a tight contact state.
【請求項7】上記第2のダイクロイック光学素子は、上
記偏光ビームスプリッタよりも大寸法構成のダイクロイ
ックプリズムである請求項1、2または3に記載の光学
エンジン。
7. The optical engine according to claim 1, wherein said second dichroic optical element is a dichroic prism having a larger size configuration than said polarizing beam splitter.
【請求項8】上記第2のダイクロイック光学素子は、上
記偏光ビームスプリッタと一体状に形成される請求項
1、2または3に記載の光学エンジン。
8. The optical engine according to claim 1, wherein said second dichroic optical element is formed integrally with said polarizing beam splitter.
【請求項9】上記表示素子が3個の液晶パネルで構成さ
れる請求項1から8のいずれかに記載の光学エンジン。
9. The optical engine according to claim 1, wherein said display element comprises three liquid crystal panels.
【請求項10】請求項1から9のいずれかに記載の光学
エンジンと、該エンジンを駆動する駆動回路とを備えて
構成されることを特徴とする映像表示装置。
10. An image display device comprising: the optical engine according to claim 1; and a drive circuit for driving the engine.
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