JP2004094192A

JP2004094192A - Projection display device

Info

Publication number: JP2004094192A
Application number: JP2003098536A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 田中　孝明; Atsushi Hatayama; 畑山　淳; Narumasa Yamagishi; 山岸　成多
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-03-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection display device which makes a pixel grid as a noneffective part in a pixel of a light valve inconspicuous. <P>SOLUTION: The projection display device is provided with a birefringent element 43 which spatially separates light from a liquid crystal light valve 39 of a transmission type. The birefringent element 43 is composed of a first birefringent plate 40 to which the light from the liquid crystal light valve 39 is made incident, a second birefringent plate 41 to which the light from the first birefringent plate 40 is made incident and a third birefringent plate 42 to which the light from the second birefringent plate 41 is made incident. The angle between the polarization direction of the light made incident on the first birefringent plate 40 and the optical axis of the first birefringent plate 40 projected to the incident surface of the first birefringent plate 40 is n×45°(n is an integer other than 0). The optical axis of the second birefringent plate 41 projected to the incident surface of the second birefringent plate 41 is in the direction perpendicular to the optical axis of the first birefringent plate 40 projected to the incident surface of the first birefringent plate 40 The optical axis of the third birefringent plate 42 projected to the incident surface of the third birefringent plate 42 is in the horizontal direction or in the perpendicular direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライトバルブ上に形成される画像を照明光で照射し、投写レンズによってスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大画面の画像を得るために、映像信号に応じた画像を形成する小型のライトバルブに、光源からの光を照明し、投写レンズによってその光学像をスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置が用いられている。この場合、ライトバルブとしては、アクティブマトリクス方式であって、偏光を利用して光を変調する透過型の液晶ライトバルブが広く実用的に用いられている。透過型の液晶ライトバルブは、対向する２枚のガラス基板間に、配向方向が９０度捩れたネマチック液晶を封入した液晶セルと、その両側に透過軸が互いに直交するように配置された２枚の偏光フィルムとにより構成されている。そして、このような透過型の液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置により、装置の小型化が可能になると共に、高輝度で高画質の大画面の画像を得ることが可能となってきた。しかし、固定画素構造を有するライトバルブを用いる場合には、投写像の画素格子が目立ち、画像品位が劣化するという問題が指摘されている。特に、透過型の液晶ライトバルブの場合には、反射型のライトバルブに比べて、画素面積に対する有効画素面積の比である開口率が４０％〜７０％と低いために、画素の非有効部（配線やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）部）である画素格子が顕著に目立つという問題がある。そして、この場合、観察する画角が大きいほど（投写画面サイズが大きくなる、又は、観察距離が短い）、その画素格子がより顕著に目立ってしまう。
【０００３】
この画素格子を目立ちにくくするために、入射する光線を常光線と異常光線とに分離すると複屈折素子と偏光を解消する１／４波長板とを組み合わせた画素分離光学素子を、ライトバルブと投写レンズとの間に配置し、投写像の画素を２つ以上の方向に分離させるという手法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
図９に、従来の投写型表示装置の概略構成を示す。図９に示すように、従来の投写型表示装置は、光源１と、光源１からの光を集光するコンデンサレンズ２と、コンデンサレンズ２によって集光された光が照明され、映像信号に応じた画像を形成する液晶ライトバルブ３と、液晶ライトバルブ３から出射される直線偏光の光を円偏光に変換する第１の１／４波長板４と、第１の１／４波長板４によって円偏光に変換された光を空間的に２つの光に分離し、かつ、互いに直交する直線偏光に変換する第１の複屈折板５と、空間的に２つに分離されたそれぞれの直線偏光の光を円偏光に変換する第２の１／４波長板６と、第２の１／４波長板６によって円偏光に変換されたそれぞれの光を、第１の複屈折板５による場合とは直交する方向の直線偏光に分離する第２の複屈折板７と、第２の複屈折板７によって分離された光をスクリーン上に拡大投写する投写レンズ８とにより構成されている。そして、以上のような構成により、投写像の画素を空間的に４つに分離して、画素の非有効部である画素格子が目立ちにくくされている。
【０００５】
画素格子を目立ちにくくするための投写像の空間的な画素分離パターンとしては、水平方向又は垂直方向の２つの光に分離する平行２点分離パターン、斜め方向の２つの光に分離する斜め２点分離パターン、斜め方向の４つの光に分離する斜め４点分離パターン、水平方向及び垂直方向の４つの光に分離する正方４点分離パターン等が考えられる。透過型の液晶ライトバルブのように、開口率が低く、画素の非有効部が大きい場合、２点分離パターンでは、画素の非有効部を十分に覆うことができないために、十分に画素格子を目立ちにくくすることはできない。また、斜め４点分離パターンでは、縦線又は横線の表示がギザギザして画像品位が低下してしまう。従って、画素格子を目立ちにくくするための投写像の空間的な画素分離パターンとしては、正方４点分離パターンが最も適している。液晶ライトバルブからの出射光は直線偏光であるため、従来においては、図６に示すように、第１の１／４波長板４と、第１の複屈折板５、第２の１／４波長板６、第２の複屈折板７とを利用して、正方４点分離パターンが得られていた。この場合、複屈折板としては、内部での光吸収が小さく、均一性に優れた一軸性光学結晶である水晶が用いられ、１／４波長板としては、水晶や延伸フィルムが用いられる。
【０００６】
【特許文献１】実開平０１−３８３４号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平１１−１６７１０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような、４枚の水晶又は、２枚の水晶と２枚の延伸フィルムを用いる構成では、コストが高くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、ライトバルブの画素の非有効部である画素格子を目立ちにくくすることが可能な安価な投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る投写型表示装置の構成は、光源と、前記光源からの光が照明され、映像信号に応じた画像を形成するライトバルブと、前記ライトバルブ上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズと、前記ライトバルブからの光を空間的に分離する複屈折素子とを備え、
前記複屈折素子が、前記ライトバルブからの光が入射する第１の複屈折板と、前記第１の複屈折板からの光が入射する第２の複屈折板と、前記第２の複屈折板からの光が入射する第３の複屈折板とからなり、
前記第１の複屈折板に入射する光の偏光方向と、前記第１の複屈折板の入射面に射影した前記第１の複屈折板の光学軸とのなす角度がｎ×４５°（ｎは０を除く整数）であり、
前記第２の複屈折板の入射面に射影した前記第２の複屈折板の光学軸が、前記第１の複屈折板の入射面に射影した前記第１の複屈折板の光学軸と直交する方向にあり、
前記第３の複屈折板の入射面に射影した前記第３の複屈折板の光学軸が、水平方向又は垂直方向にあることを特徴とする。
【００１１】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記ライトバルブが、青、緑、赤の三原色光にそれぞれ対応する３つのライトバルブからなり、
前記光源からの白色光を青、緑、赤の各色の光に分離し、当該青、緑、赤の各色の光を前記３つのライトバルブにそれぞれ照明する色分離光学手段と、
前記３つのライトバルブからの青、緑、赤の各色の光を受け、当該青、緑、赤の各色の光を合成する色合成光学手段とをさらに備えているのが好ましい。
【００１２】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記光源からの光を集光し、被照明領域に照明する照明光学手段をさらに備えているのが好ましい。
【００１３】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記複屈折板が、前記ライトバルブと前記投写レンズとの間に配置されているのが好ましい。
【００１４】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記複屈折板が、前記投写レンズの出射側に配置されているのが好ましい。
【００１５】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記第１〜第３の複屈折板の材料が水晶、サファイア又はＬｉＮｂＯ_３　であるのが好ましい。
【００１６】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記第１〜第３の複屈折板が接着剤によって貼合されているのが好ましい。
【００１７】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記ライトバルブが固定画素構造を有する透過型の液晶ライトバルブであるのが好ましい。
【００１８】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記ライトバルブが固定画素構造を有する反射型の液晶ライトバルブであるのが好ましい。
【００１９】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記複屈折素子による画素分離パターンが正方４点分離パターンであるのが好ましい。
【００２０】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記ライトバルブからの光の偏光方向が水平方向又は垂直方向であるのが好ましい。
【００２１】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記ライトバルブが透過型の液晶ライトバルブであって、前記複屈折素子は、前記液晶ライトバルブからの光を前記液晶ライトバルブの固定画素ピッチの４０％〜５０％で水平方向及び垂直方向の４点に分離するのが好ましい。
【００２２】
また、前記本発明の投写型表示装置の構成においては、前記ライトバルブが反射型の液晶ライトバルブであって、前記複屈折素子は、前記液晶ライトバルブからの光を前記液晶ライトバルブの固定画素ピッチの１０％〜３０％で水平方向及び垂直方向の４点に分離するのが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における投写型表示装置を示す概略構成図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施の形態における投写型表示装置は、光源としての放電ランプ３０と、放電ランプ３０からの光を集光し、被照明領域に照明する照明光学手段３６と、放電ランプ３０からの光が照明され、映像信号に応じた画像を形成する透過型の液晶ライトバルブ３９と、液晶ライトバルブ３９上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズ４４と、液晶ライトバルブ３９と投写レンズ４４との間に配置され、液晶ライトバルブ３９からの光を空間的に分離する複屈折素子４３とを備えている。ここで、透過型の液晶ライトバルブ３９は、固定画素構造を有している。また、この液晶ライトバルブ３９は、アクティブマトリックス方式であって、映像信号に応じた画素への印加電圧の制御によって入射する光の偏光状態を変化させる液晶と、その両側に透過軸が互いに直交するように配置された２枚の偏光フィルムとの組合せにより、光を変調して画像を形成する。尚、図１中、３１は放電ランプ３０から放射される光を集光し、略平行光に変換するための放物面鏡、３７は反射ミラー、３８はフィールドレンズをそれぞれ示している。また、放電ランプ３０としては、例えば、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等が用いられる。
【００２６】
照明光学手段３６は、放電ランプ３０側から反射ミラー３７側に向かって順に配置された、複数のレンズからなる第１のレンズアレイ板３２と、同じく複数のレンズからなる第２のレンズアレイ板３３と、コンデンサレンズ３４と、反射ミラー３５とにより構成されている。ここで、第１のレンズアレイ板３２は、入射した光束を多数の光束に分割し、分割された多数の光束は第２のレンズアレイ板３３に収束する。また、第１のレンズアレイ板３２のレンズは、液晶ライトバルブ３９と相似形の開口形状を有している。また、第２のレンズアレイ板３３のレンズは、第１のレンズアレイ板３２と液晶ライトバルブ３９とが略共役関係となるように、パワーが決められている。また、コンデンサレンズ３４は、第２のレンズアレイ板３３の各レンズから出射する光を液晶ライトバルブ３９上に重畳照明するためのレンズである。以上のような構成の照明光学手段３６を用いることにより、集光した放電ランプ３０からの光を液晶ライトバルブ３９上に高効率で均一に照明することができる。
【００２７】
複屈折素子４３は、液晶ライトバルブ３９側から投写レンズ４４側に向かって順に配置された、液晶ライトバルブ３９からの光が入射する第１の複屈折板４０と、第１の複屈折板４０からの光が入射する第２の複屈折板４１と、第２の複屈折板４１からの光が入射する第３の複屈折板４２とにより構成されており、液晶ライトバルブ３９からの光を、水平方向及び垂直方向の４点に空間的に分離する。ここで、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２は、紫外線硬化タイプ又は熱硬化タイプの接着剤によって貼合されている。このように、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２を、これらとの屈折率差の小さい接着剤を用いて貼合するようにしたので、それぞれの界面での光損失を低減することができる。また、複屈折素子４３の主平面のサイズは、２２ｍｍ×２４ｍｍである。
【００２８】
以下、複屈折素子の構成とその動作について詳細に説明する。図２は複屈折素子の構成とその動作を示す分解斜視図、図３は画素パターンの正方４点分離の動作を示す概念図である。
【００２９】
複屈折素子４３を構成している第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の材料としては、一軸性光学結晶である水晶が用いられている。水晶は、可視光域での光吸収がなく、かつ、均一性の高い光学結晶である。第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の材料として水晶を用いる場合、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２は、単位厚み当たりの分離量が最大となるように、主平面とその光学軸とのなす角度が４５°となるように構成される。図２には、入射光として、１つの画素パターンを例に挙げて、光の偏光、光の分離方向や分離パターンの様相を示している。尚、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２には、それぞれ入射面に射影した光学軸の方向を示している。また、ここでは、液晶ライトバルブ３９からの光（入射光）を、水平方向すなわち０°方向の直線偏光としている。
【００３０】
図２に示すように、第１の複屈折板４０の入射面に水平方向をｘ軸とする二次元直交座標を設けたとき、第１の複屈折板４０は、その入射面に射影した当該第１の複屈折板４０の光学軸が＋ｘ軸を基準として４５°方向となるように構成されている。従って、液晶ライトバルブ３９からの光（入射光）の偏光方向と、第１の複屈折板４０の入射面に射影した当該第１の複屈折板４０の光学軸とのなす角度は４５°となる。第１の複屈折板４０に入射した光は、偏光に応じて常光線と異常光線とに分離される。すなわち、第１の複屈折板４０の入射面に射影した当該第１の複屈折板４０の光学軸と直交する偏光は常光線となり、平行な偏光は異常光線となる。このため、第１の複屈折板４０に入射した光は、＋ｘ軸を基準として−４５°方向の直線偏光と４５°方向の直線偏光とに分離され、画素パターンは＋ｘ軸を基準として４５°方向に２点分離される（図３Ａ、Ｂ参照）。光の分離量は、複屈折板の厚みで決まる。
【００３１】
ここで、複屈折板の厚みをｔ、複屈折板の主平面とその光学軸とのなす角度をθ、異常光線屈折率をｎ_ｅ　、常光線屈折率をｎ_ｏ　としたとき、光の分離量ｄは下記（数１）で表記される。
［数１］
ｄ＝（ｎ_ｅ ^２−ｎ_ｏ ^２）ｔ・ｓｉｎθｃｏｓθ／（ｎ_ｅ ^２ｓｉｎ^２θ＋ｎ_ｏ ^２ｃｏｓ^２θ）
従って、本実施の形態のように複屈折板の主平面とその光学軸とのなす角度が４５°の場合、光の分離量ｄは下記（数２）で表記される。
［数２］
ｄ＝（ｎ_ｅ ^２−ｎ_ｏ ^２）ｔ／（ｎ_ｅ ^２＋ｎ_ｏ ^２）
尚、本実施の形態のように複屈折板の材料として水晶を用いる場合には、ｎ_ｅ　＝１．５５５３、ｎ_ｏ　＝１．５４６２である。
【００３２】
本実施の形態においては、この＋ｘ軸を基準とした４５°方向の光の分離量が画素ピッチの（√２×２５）％となるように（図３Ｂ参照）、第１の複屈折板４０が構成されている。
【００３３】
第１の複屈折板４０によって分離されたそれぞれの光は、第２の複屈折板４１に入射する。第２の複屈折板４１は、その入射面に射影した当該第２の複屈折板４１の光学軸が、＋ｘ軸を基準として−４５°方向となるように（第１の複屈折板４０の入射面に射影した当該第１の複屈折板４０の光学軸と直交するように）構成されている。＋ｘ軸を基準として−４５°方向の直線偏光の入射光は異常光線だけとなり、＋ｘ軸を基準として−４５°方向に分離する。本実施の形態においては、この＋ｘ軸を基準とした−４５°方向の光の分離量が画素ピッチの（√２×２５）％となるように（図３Ｃ参照）、第２の複屈折板４１が構成されている。＋ｘ軸を基準として４５°方向の直線偏光の入射光は、分離されずに第２の複屈折板４１をそのまま透過する。これにより、第２の複屈折板４１を透過した後の画素パターンは、垂直方向に２つに分離されたパターンとなる（図３Ｃ参照）。この場合の垂直方向の分離量は、画素ピッチの５０％になる。
【００３４】
第２の複屈折板４１によって分離されたそれぞれの光は、第３の複屈折板４２に入射する。第３の複屈折板４２は、その入射面に射影した当該第３の複屈折板４２の光学軸が、＋ｘ軸を基準として１８０°方向となるように構成されている。第３の複屈折板４２に入射する光は、＋ｘ軸を基準として４５°方向の直線偏光と−４５°方向の直線偏光であり、それぞれ常光線と異常光線とに分離されて、水平方向に分離される（図３Ｄ参照）。本実施の形態においては、水平方向の光の分離量が画素ピッチの５０％となるように（図３Ｄ参照）、第３の複屈折板４２が構成されている。
【００３５】
以上のようにして、複屈折素子４３に入射する１つの画素パターンが、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２を順次透過した後に、水平方向及び垂直方向の正方４点に分離される。
【００３６】
次に、上記した本実施の形態の投写型表示装置の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３７】
放電ランプ３０から放射された光は、放物面鏡３１によって集光され、略平行光に変換される。略平行光に変換された光は、第１のレンズアレイ板３２に入射する。第１のレンズアレイ板３２に入射した光束は、多数の光束に分割されて、第２のレンズアレイ板３３に収束する。第２のレンズアレイ板３３の各レンズから出射した光は、コンデンサレンズ３４を透過し、反射ミラー３５、３７で順次反射され、さらにフィールドレンズ３８を透過した後、液晶ライトバルブ３９上に重畳照明される。液晶ライトバルブ３９を透過した光は、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２からなる複屈折素子４３に入射し、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の作用によって画素ビッチの５０％で水平方向及び垂直方向の正方４点に分離された後、投写レンズ４４によってスクリーン上に拡大投写される。これにより、液晶ライトバルブ３９上の画像が、画素格子の目立たない状態でスクリーン上に映し出される。
【００３８】
図４に、正方４点の分離パターンを得るための、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の入射面に射影した光学軸の組合せを示す。図４に示した光学軸の組合せであれば、いずれの組合せであってもよい。従って、複屈折板の加工上、最も安価な組合せで複屈折素子４３を作製することができる。
【００３９】
図５に、投写像の画素格子の様相を示す。図５Ａは複屈折素子４３を配置しない場合の投写像の画素格子の様相を示しており、図５Ｂは複屈折素子４３を配置した場合の投写像の画素格子の様相を示している。図５に示すように、複屈折素子４３を配置することにより、画素が水平方向及び垂直方向の正方４点に分離され、画素格子が目立たなくなっている。従って、本実施の形態の投写型表示装置を用いれば、滑らかで自然な投写像を得ることが可能となる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、投写像の画素格子を目立たなくするために、光を空間的に正方４点に分離する画素分離光学素子として、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２からなる複屈折素子４３を用いているので、滑らかな高品位画像を得ることのできる投写型表示装置を安価に提供することができる。
【００４１】
尚、本実施の形態においては、複屈折素子４３に入射する光の偏光方向が水平方向すなわち０°方向の場合を例に挙げて説明したが、複屈折素子４３に入射する光の偏光方向が垂直方向すなわち９０°方向の場合も同様に、複屈折素子４３を配置することによって画素パターンを水平方向及び垂直方向の正方４点に分離することができる。
【００４２】
また、本実施の形態においては、複屈折素子４３が液晶ライトバルブ３９と投写レンズ４４との間に配置されている場合を例に挙げて説明したが、図６に示すように、複屈折素子４３を投写レンズ４４の出射側（投写レンズ４４とスクリーンとの間）に配置してもよい。複屈折素子４３を投写レンズ４４の出射側に配置すると、複屈折素子４３の中心部と周辺部での入射角が異なり、分離パターンがスクリーン中央部で正方分離、周辺部でやや菱形分離となるが、画素格子を目立ちにくくする効果はある。また、複屈折素子４３を投写レンズ４４の出射側に配置するようにすれば、複屈折素子４３の着脱が容易となるために、画角や投写画像の種類（動画、静止画）に応じて、複屈折素子４３を配置する又は配置しない、という切り替えの利便性が高くなる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、画素パターンの水平方向及び垂直方向の分離量がそれぞれ画素ピッチの５０％である場合を例に挙げて説明したが、透過型の液晶ライトバルブ３９を用いる場合の、画素パターンの水平方向及び垂直方向の分離量はそれぞれ画素ピッチの４０〜６０％であればよい。分離量が画素ピッチの４０％未満の場合には、画素格子を十分に目立ちにくくすることが困難となり、また、分離量が画素ピッチの６０％よりも大きくなると、解像力の低下が大きくなって、画像品位の低下を招いてしまう。
【００４４】
また、本実施の形態においては、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の材料として、比較的安価な水晶を用いた場合を例に挙げて説明したが、他の一軸性光学結晶、例えば、サファイアを用いてもよい。サファイアは放熱性に優れているため、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の材料としてサファイアを用いれば、これらを貼合する接着剤の熱的信頼性を向上させることもできる。また、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の材料としては、ＬｉＮｂＯ_３　を用いてもよい。ＬｉＮｂＯ_３　は水晶に比べて屈折率が高く、異常光線屈折率及び常光線屈折率はそれぞれ２．２０、２．２３である。このため、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の厚みを、水晶の場合に比べて１／６程度に薄くすることができ、液晶ライトバルブ３９と投写レンズ４４との間に複屈折素子４３を配置した場合に、投写レンズ４４のバックフォーカス位置の変化が小さくなる。従って、複屈折素子４３の有、無での投写レンズ４４のバックフォーカス位置調整が投写レンズ４４のフォーカス調整で対応できる。また、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２の厚みが薄いと、液晶ライトバルブ３９と投写レンズ４４との間の配置空間が非常に狭い場合であっても、液晶ライトバルブ３９と投写レンズ４４との間に複屈折素子４３を容易に配置することができる。また、第１〜第３の複屈折板４０、４１、４２は、光学結晶を用いたものに限定されるものではなく、例えば、液晶を用いたものであってもよい。
【００４５】
［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態においては、ライトバルブとして透過型の液晶ライトバルブを用いた場合を例に挙げて説明したが、ライトバルブとしては固定画素構造を有する反射型の液晶ライトバルブであってもよい。以下、反射型の液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置について、図７を参照しながら説明する。
【００４６】
図７に示すように、本実施の形態の投写型表示装置は、光源としての放電ランプ１００と、放電ランプ１００からの光を集光し、被照明領域に照明する照明光学手段１０７と、放電ランプ１００からの光が照明され、映像信号に応じた画像を形成する反射型の液晶ライトバルブ１０９と、液晶ライトバルブ１０９上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズ１１０と、液晶ライトバルブ１０９と投写レンズ１１０との間に配置され、液晶ライトバルブ１０９からの光を空間的に分離する複屈折素子１１４とを備えている。ここで、反射型の液晶ライトバルブ１０９は、画素ごとに青、緑、赤のカラーフィルタを形成している。また、反射型の液晶ライトバルブ１０９は、アクティブマトリクス方式であって、液晶層と反射膜とを備えており、液晶層には４５度ツイストネマチック液晶が用いられている。反射型の液晶ライトバルブ１０９においては、映像信号に応じた画素への印加電圧の制御によって液晶の複屈折が変化する。反射型の液晶ライトバルブ１０９に入射した光は、液晶を透過し、反射膜で反射され、再び液晶を透過する過程で、液晶の複屈折により偏光状態がＰ偏光からＳ偏光に変化した後、反射型の液晶ライトバルブ１０９から出射する。尚、図７中、１０１は放電ランプ１００から放射される光を集光し、略平行光に変換するための放物面鏡、１０６は液晶ライトバルブ１０９上に照明される光を投写レンズ１１０に集光するためのフィールドレンズ、１０８はその入射面に対してＰ偏光となる光を透過し、Ｓ偏光となる光を反射するワイヤーグレーティング偏光分離素子をそれぞれ示している。ワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８は、ガラス基板上に、アルミニウムなどの金属を用いて、入射光の波長に対して十分小さい周期（１００〜１５０ｎｍ）の金属格子を形成したものであり、グレーティング周期方向と垂直に振動する電界成分の光を反射し、平行に振動する電界成分の光を透過する。ワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８は、ブリュースター角を利用した薄膜の偏光分離プリズムよりも入射角に対する透過率、反射率の変化が小さく、高い効率で偏光分離を行うことができる。また、放電ランプ１００としては、例えば、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等が用いられる。
【００４７】
照明光学手段１０７は、放電ランプ１００側からワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８側に向かって順に配置された、複数のレンズからなる第１のレンズアレイ板１０２と、同じく複数のレンズからなる第２のレンズアレイ板１０３と、コンデンサレンズ１０４と、反射ミラー１０５とにより構成されている。この照明光学手段１０７の構成は、上記第１の実施の形態における照明光学手段３６と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
複屈折素子１１４は、液晶ライトバルブ１０９側から投写レンズ１１０側に向かって順に配置された、液晶ライトバルブ１０９からの光が入射する第１の複屈折板１１１と、第１の複屈折板１１１からの光が入射する第２の複屈折板１１２と、第２の複屈折板１１２からの光が入射する第３の複屈折板１１３とにより構成されている。この複屈折素子１１４の構成は、上記第１の実施の形態における複屈折素子４３とほぼ同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
次に、上記した本実施の形態の投写型表示装置の動作について、図７を参照しながら説明する。
【００５０】
放電ランプ１００から放射された光は、放物面鏡１０１によって集光され、略平行光に変換される。略平行光に変換された光は、第１のレンズアレイ板１０２に入射する。第１のレンズアレイ板１０２に入射した光束は、多数の光束に分割されて、第２のレンズアレイ板１０３に収束する。第２のレンズアレイ板１０３の各レンズから出射した光は、コンデンサレンズ１０４を透過し、反射ミラー１０５で反射され、さらにフィールドレンズ１０６を透過する。フィールドレンズ１０６を透過した光は、ワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８に入射し、ワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８の入射面に対してＰ偏光となる光は透過し、Ｓ偏光となる光は反射されて、直交する２つの偏光に分離される。ワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８を透過したＰ偏光は、反射型の液晶ライトバルブ１０９に入射する。反射型の液晶ライトバルブ１０９に入射した光は、液晶を透過し、反射膜で反射され、再び液晶を透過する過程で、液晶の複屈折により偏光状態がＰ偏光からＳ偏光に変化した後、反射型の液晶ライトバルブ１０９から出射する。反射型の液晶ライトバルブ１０９から出射したＳ偏光の光は、ワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８で反射し、第１〜第３の複屈折板１１１、１１２、１１３からなる複屈折素子１１４に入射し、第１〜第３の複屈折板１１１、１１２、１１３の作用によって水平方向及び垂直方向の正方４点に分離された後、投写レンズ１１０によってスクリーン上に拡大投写される。一方、反射型の液晶ライトバルブ１０９によって偏光状態が変化されないＰ偏光の光は、ワイヤーグレーティング偏光分離素子１０８を透過した後、照明光学手段１０７側に戻る。このようにして、反射型の液晶ライトバルブ１０９で光の偏光状態の変化として形成される光学像がスクリーン上に拡大投写され、フルカラーの投写画像が形成される。
【００５１】
尚、反射型の液晶ライトバルブは、開口率が９０％程度と高く、非有効画素面積が小さい。このため、投写像の画素格子は、透過型の液晶ライトバルブを用いた場合よりも目立ちにくいが、画角によってはやや目立ってしまう。従って、反射型の液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置においては、複屈折素子を配置することによって、より滑らかな高品位画像を得ることが可能となる。また、反射型の液晶ライトバルブは、透過型の液晶ライトバルブに比べて、小型化しても開口率が低下することはないので、画素数を増やすことが可能となる。また、反射型の液晶ライトバルブを用いる場合の、画素パターンの水平方向及び垂直方向の分離量はそれぞれ画素ピッチの１０〜３０％程度が適している。
【００５２】
また、固定画素構造を有するライトバルブとして、ミラー偏向型ライトバルブを用いた投写型表示装置においても、複屈折素子を備えることによって、より滑らかな高品位画像を得ることが可能となる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
図８は本発明の第３の実施の形態における投写型表示装置を示す概略構成図である。
【００５４】
図８に示すように、本実施の形態における投写型表示装置は、光源としての放電ランプ５０と、放電ランプ５０からの光を集光し、被照明領域に照明する照明光学手段５６と、放電ランプ５０からの光が照明され、映像信号に応じた画像を形成する青、緑、赤の三原色光にそれぞれ対応する３つの透過型の液晶ライトバルブ６８、６９、７０と、放電ランプ５０からの白色光を青、緑、赤の各色の光に分離し、当該青、緑、赤の各色の光を前記３つの液晶ライトバルブ６８、６９、７０にそれぞれ照明する色分離光学手段５９と、前記３つの液晶ライトバルブ６８、６９、７０からの青、緑、赤の各色の光を受け、当該青、緑、赤の各色の光を合成する色合成光学手段であるダイクロイックプリズム７３と、液晶ライトバルブ６８、６９、７０上の画像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズ７８と、ダイクロイックプリズム７３と投写レンズ７８との間に配置され、液晶ライトバルブ６８、６９、７０からの光を空間的に分離する複屈折素子７７とを備えている。ここで、３つの透過型の液晶ライトバルブ６８、６９、７０は、固定画素構造を有している。また、これら３つの液晶ライトバルブ６８、６９、７０は、アクティブマトリックス方式であって、映像信号に応じた画素への印加電圧の制御によって入射する光の偏光状態を変化させる液晶と、その両側に透過軸が互いに直交するように配置された２枚の偏光フィルムとの組合せにより、光を変調して、それぞれ青、緑、赤の画像を形成する。尚、図８中、５１は放電ランプ３０から放射される光を集光し、略平行光に変換するための放物面鏡、６０、６１、６２は反射ミラー、６３、６４はリレーレンズ、６５、６６、６７はフィールドレンズをそれぞれ示している。また、放電ランプ５０としては、例えば、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等が用いられる。
【００５５】
照明光学手段５６は、放電ランプ５０側から色分離光学手段５９側に向かって順に配置された、複数のレンズからなる第１のレンズアレイ板５２と、同じく複数のレンズからなる第２のレンズアレイ板５３と、コンデンサレンズ５４と、反射ミラー５５とにより構成されている。この照明光学手段５６の構成は、上記第１の実施の形態における照明光学手段３６と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
色分離光学手段５９は、赤透過のダイクロイックミラー５７と緑反射のダイクロイックミラー５８とにより構成されている。
【００５７】
色合成光学手段であるダイクロイックプリズム７３は、赤反射のダイクロイックミラー７１と青反射のダイクロイックミラー７２とにより構成されている。
【００５８】
複屈折素子７７は、液晶ライトバルブ６８、６９、７０側から投写レンズ７８側に向かって順に配置された、液晶ライトバルブ６８、６９、７０からの光が入射する第１の複屈折板７４と、第１の複屈折板７４からの光が入射する第２の複屈折板７５と、第２の複屈折板７５からの光が入射する第３の複屈折板７６とにより構成されている。この複屈折素子７７の構成は、上記第１の実施の形態における複屈折素子４３と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
次に、上記した本実施の形態の投写型表示装置の動作について、図８を参照しながら説明する。
【００６０】
放電ランプ５０から放射された光は、放物面鏡５１によって集光され、略平行光に変換される。略平行光に変換された光は、第１のレンズアレイ板５２に入射する。第１のレンズアレイ板５２に入射した光束は、多数の光束に分割されて、第２のレンズアレイ板５３に収束する。第２のレンズアレイ板５３の各レンズから出射した光は、コンデンサレンズ５４を透過し、反射ミラー５５で反射された後、色分離光学手段５９に入射する。色分離光学手段５９に入射した光は、赤透過のダイクロイックミラー５７と緑反射のダイクロイックミラー５８とにより、青、緑、赤の各色の光に分離される。緑の光は、フィールドレンズ６５を透過した後、緑に対応する液晶ライトバルブ６８に入射する。赤の光は、反射ミラー６０で反射し、フィールドレンズ６６を透過した後、赤に対応する液晶ライトバルブ６９に入射する。青の光は、反射ミラー６１、６２で反射されながらリレーレンズ６３、６４、フィールドレンズ６７を透過した後、青に対応する液晶ライトバルブ７０に入射する。液晶ライトバルブ６８、６９、７０を透過した各色の光は、色合成光学手段であるダイクロイックプリズム７３に入射し、赤、青の各色の光がそれぞれ赤反射のダイクロイックミラー７１、青反射のダイクロイックミラー７２で反射して、緑の光と合成される。尚、図８中に、液晶ライトバルブ６８、６９、７０から出射した光の偏光の方向を示している。すなわち、緑の光については水平方向の偏光を用い、赤、青の各色の光については垂直方向の偏光を用いている。これは、ダイクロイックミラー７１、７２においては、緑の透過光についてはＰ偏光、赤、青の反射光についてはＳ偏光を用いた方が、高い反射率及び透過率となる分光特性が得られるからである。ダイクロイックプリズム７３から出射した光は、第１〜第３の複屈折板７４、７５、７６からなる複屈折素子７７に入射し、第１〜第３の複屈折板７４、７５、７６の作用によって画素ビッチの５０％で水平方向及び垂直方向の正方４点に分離された後、投写レンズ７８によってスクリーン上に拡大投写される。従って、本実施の形態の投写型表示装置を用いれば、液晶ライトバルブ６８、６９、７０上の各色の画像の合成画像を、画素格子の目立たない状態でスクリーン上に映し出すことが可能となる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態によれば、青、緑、赤の各色の光に対応する３つの液晶ライトバルブと、光源からの光を効率良く、均一に各液晶ライトバルブに照明する照明光学手段を用いているため、明るく、解像度の高い投写画像を得ることができる。
【００６２】
尚、上記各実施の形態においては、光源からの光をライトバルブに均一に照明する照明光学手段を、２枚のレンズアレイ板を用いて構成しているが、ロッドレンズとコンデンサレンズを用いて照明光学手段を構成してもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３枚の複屈折板を用いて構成した複屈折素子を備えることにより、投写像の画素格子を目立たなくして、滑らかな高品位画像を得ることのできる投写型表示装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における投写型表示装置を示す概略構成図
【図２】本発明の実施の形態における複屈折素子の構成とその動作を示す分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態における画素パターンの正方４点分離の動作を示す概念図
【図４】本発明の実施の形態における正方４点の分離パターンを得るための、第１〜第３の複屈折板の入射面に射影した光学軸の組合せを示す図
【図５】本発明の効果を示す投写像の画素格子の様相を示す図（図５Ａは複屈折素子を配置しない場合、図５Ｂは複屈折素子を配置した場合）
【図６】本発明の第１の実施の形態における他の投写型表示装置を示す概略構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態における投写型表示装置を示す概略構成図
【図８】本発明の第３の実施の形態における投写型表示装置を示す概略構成図
【図９】従来の投写型表示装置を示す概略構成図
【符号の説明】
３０、５０、１００　放電ランプ
３１、５１、１０１　放物面鏡
３２、５２、１０２　第１のレンズアレイ板
３３、５３、１０３　第２のレンズアレイ板
３４、５４、１０４　コンデンサレンズ
３６、５６、１０７　照明光学手段
３５、３７、５５、６０、６１、６２、１０５　反射ミラー
３８、６５、６６、６７、１０６　フィールドレンズ
３９、６８、６９、７０、１０９　液晶ライトバルブ
４０、７４、１１１　第１の複屈折板
４１、７５、１１２　第２の複屈折板
４２、７６、１１３　第３の複屈折板
４３、７７、１１４　複屈折素子
４４、７８、１１０　投写レンズ
５７、５８、７１、７２　ダイクロイックミラー
５９　色分離光学手段
６４　リレーレンズ
７３　ダイクロイックプリズム
１０８　ワイヤーグレーティング偏光分離素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display device that irradiates an image formed on a light valve with illumination light and projects an enlarged image on a screen by a projection lens.
[0002]
[Prior art]
In order to obtain a large screen image, a projection display device that illuminates light from a light source to a small light valve that forms an image according to a video signal, and enlarges and projects the optical image on a screen by a projection lens Used. In this case, as a light valve, a transmission type liquid crystal light valve that modulates light using polarized light, which is an active matrix type, is widely and practically used. A transmissive liquid crystal light valve is a liquid crystal cell in which a nematic liquid crystal whose orientation is twisted by 90 degrees is sealed between two opposing glass substrates, and two liquid crystal cells are arranged on both sides of the liquid crystal cell so that transmission axes are orthogonal to each other. And a polarizing film. The projection display device using such a transmissive liquid crystal light valve has made it possible to reduce the size of the device and obtain a large-screen image with high luminance and high image quality. However, when a light valve having a fixed pixel structure is used, a problem has been pointed out that a pixel grid of a projected image is conspicuous and image quality is deteriorated. In particular, in the case of a transmissive liquid crystal light valve, the aperture ratio, which is the ratio of the effective pixel area to the pixel area, is as low as 40% to 70%, as compared with a reflective light valve. There is a problem that the pixel grids (wirings and TFT (Thin Film Transistor) portions) are remarkably conspicuous. In this case, the larger the angle of view to be observed (the larger the projected screen size or the shorter the observation distance), the more noticeable the pixel grid becomes.
[0003]
In order to make this pixel grid less noticeable, a pixel separation optical element that combines a birefringent element and a quarter-wave plate that eliminates polarization when incident light is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray is projected to a light valve and a light valve. There has been proposed a method of disposing a pixel of a projection image in two or more directions by disposing it between a lens and a lens (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
FIG. 9 shows a schematic configuration of a conventional projection display device. As shown in FIG. 9, a conventional projection display device includes a light source 1, a condenser lens 2 for condensing light from the light source 1, and a light condensed by the condenser lens 2, which is illuminated and responds to a video signal. A liquid crystal light valve 3 for forming a transparent image, a first quarter-wave plate 4 for converting linearly polarized light emitted from the liquid crystal light valve 3 into circularly polarized light, and a first quarter-wave plate 4 A first birefringent plate 5 for spatially separating light converted into circularly polarized light into two lights and converting the light into linearly polarized light orthogonal to each other, and linearly polarized light separated into two spatially; A second quarter-wave plate 6 for converting the light of the second order into circularly polarized light, and the respective lights converted to the circularly polarized light by the second quarter-wave plate 6 are represented by the first birefringent plate 5. Denotes a second birefringent plate 7 for separating linearly polarized light in the orthogonal direction, and a second birefringent plate. It is constituted by the projection lens 8 for enlarging and projecting the separated light onto a screen by. With the above configuration, the pixels of the projected image are spatially separated into four pixels, so that the pixel grid, which is an ineffective portion of the pixels, is less noticeable.
[0005]
As a spatial pixel separation pattern of a projected image for making the pixel grid inconspicuous, a parallel two-point separation pattern separating two light beams in the horizontal or vertical direction, and a diagonal two-point separation pattern separating two light beams in the oblique direction A separation pattern, a diagonal four-point separation pattern that separates the light into four light beams in oblique directions, a square four-point separation pattern that separates the light into four light beams in the horizontal and vertical directions, and the like can be considered. When the aperture ratio is low and the ineffective portion of the pixel is large, as in the case of a transmissive liquid crystal light valve, the two-point separation pattern cannot sufficiently cover the ineffective portion of the pixel. It cannot be made less noticeable. Further, in the diagonal four-point separation pattern, the display of vertical lines or horizontal lines is jagged, and the image quality is reduced. Therefore, a square four-point separation pattern is most suitable as a spatial pixel separation pattern of a projected image for making the pixel grid less noticeable. Since the light emitted from the liquid crystal light valve is linearly polarized light, conventionally, as shown in FIG. 6, a first quarter-wave plate 4, a first birefringent plate 5, and a second By using the wave plate 6 and the second birefringent plate 7, a square four-point separation pattern has been obtained. In this case, as the birefringent plate, quartz, which is a uniaxial optical crystal having small light absorption inside and excellent in uniformity, is used, and as the quarter-wave plate, quartz or a stretched film is used.
[0006]
[Patent Document 1] Japanese Utility Model Laid-Open No. 01-3834
[0007]
[Patent Document 2] JP-A-11-167105
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described configuration using four crystals or two crystals and two stretched films, there is a problem that the cost increases.
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the related art, and provides an inexpensive projection display device capable of making a pixel grid, which is an ineffective portion of a pixel of a light valve, less noticeable. With the goal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the configuration of the projection display apparatus according to the present invention includes a light source, a light valve that is illuminated with light from the light source, and forms an image according to a video signal, and an image on the light valve. A projection lens for enlarging and projecting on a screen, and a birefringent element for spatially separating light from the light valve,
The birefringent element includes a first birefringent plate on which light from the light valve is incident, a second birefringent plate on which light from the first birefringent plate is incident, and the second birefringent plate. A third birefringent plate on which light from the plate is incident,
The angle between the polarization direction of light incident on the first birefringent plate and the optical axis of the first birefringent plate projected on the incident surface of the first birefringent plate is n × 45 ° (n Is an integer except 0),
The optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is orthogonal to the optical axis of the first birefringent plate projected on the incident surface of the first birefringent plate. In the direction of
The optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in a horizontal direction or a vertical direction.
[0011]
Further, in the configuration of the projection display device of the present invention, the light valve includes three light valves respectively corresponding to three primary color lights of blue, green, and red;
Color separation optical means for separating white light from the light source into light of each color of blue, green, and red, and illuminating the light of each color of blue, green, and red to the three light valves,
It is preferable that the apparatus further comprises a color combining optical unit that receives light of each color of blue, green, and red from the three light valves and combines the light of each color of blue, green, and red.
[0012]
In the configuration of the projection display device of the present invention, it is preferable that the projection display device further includes an illumination optical unit that collects light from the light source and illuminates the illuminated area.
[0013]
Further, in the configuration of the projection display device of the present invention, it is preferable that the birefringent plate is disposed between the light valve and the projection lens.
[0014]
Further, in the configuration of the projection type display device of the present invention, it is preferable that the birefringent plate is arranged on an emission side of the projection lens.
[0015]
Further, in the configuration of the projection display device of the present invention, the material of the first to third birefringent plates is quartz, sapphire, or LiNbO.₃Is preferred.
[0016]
Further, in the configuration of the projection display device of the present invention, it is preferable that the first to third birefringent plates are bonded by an adhesive.
[0017]
In the configuration of the projection display device of the present invention, it is preferable that the light valve is a transmissive liquid crystal light valve having a fixed pixel structure.
[0018]
In the configuration of the projection display device of the present invention, it is preferable that the light valve is a reflective liquid crystal light valve having a fixed pixel structure.
[0019]
In the configuration of the projection display device of the present invention, it is preferable that the pixel separation pattern by the birefringent element is a square four-point separation pattern.
[0020]
Further, in the configuration of the projection display device of the present invention, it is preferable that the polarization direction of the light from the light valve is a horizontal direction or a vertical direction.
[0021]
Further, in the configuration of the projection display device of the present invention, the light valve is a transmissive liquid crystal light valve, and the birefringent element transmits light from the liquid crystal light valve to a fixed pixel of the liquid crystal light valve. It is preferable to separate into four points in the horizontal and vertical directions at 40% to 50% of the pitch.
[0022]
In the configuration of the projection display device of the present invention, the light valve is a reflective liquid crystal light valve, and the birefringent element transmits light from the liquid crystal light valve to a fixed pixel of the liquid crystal light valve. It is preferable to separate into four points in the horizontal and vertical directions at 10% to 30% of the pitch.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to embodiments.
[0024]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection display device according to a first embodiment of the present invention.
[0025]
As shown in FIG. 1, the projection display device according to the present embodiment includes a discharge lamp 30 as a light source, an illumination optical unit 36 for condensing light from the discharge lamp 30 and illuminating an illumination area, and a discharge lamp. A transmissive liquid crystal light valve 39 illuminated with light from the lamp 30 to form an image corresponding to a video signal; a projection lens 44 for enlarging and projecting the image on the liquid crystal light valve 39 onto a screen; And a projection lens 44, and a birefringent element 43 for spatially separating light from the liquid crystal light valve 39. Here, the transmissive liquid crystal light valve 39 has a fixed pixel structure. The liquid crystal light valve 39 is of an active matrix type, in which a liquid crystal that changes the polarization state of incident light by controlling a voltage applied to a pixel according to a video signal, and transmission axes orthogonal to each other on both sides thereof. The light is modulated by the combination with the two polarizing films arranged as described above to form an image. In FIG. 1, reference numeral 31 denotes a parabolic mirror for condensing light emitted from the discharge lamp 30 and converts the light into substantially parallel light; 37, a reflection mirror; and 38, a field lens. As the discharge lamp 30, for example, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, or the like is used.
[0026]
The illumination optical means 36 includes a first lens array plate 32 composed of a plurality of lenses and a second lens array plate 33 composed of a plurality of lenses, which are arranged in order from the discharge lamp 30 side to the reflection mirror 37 side. , A condenser lens 34, and a reflection mirror 35. Here, the first lens array plate 32 divides the incident light beam into a large number of light beams, and the many divided light beams converge on the second lens array plate 33. The lens of the first lens array plate 32 has an opening shape similar to that of the liquid crystal light valve 39. The power of the lenses of the second lens array plate 33 is determined so that the first lens array plate 32 and the liquid crystal light valve 39 have a substantially conjugate relationship. The condenser lens 34 is a lens for superimposing and illuminating light emitted from each lens of the second lens array plate 33 on the liquid crystal light valve 39. By using the illumination optical means 36 having the above configuration, the condensed light from the discharge lamp 30 can be uniformly and efficiently illuminated on the liquid crystal light valve 39.
[0027]
The birefringent element 43 includes a first birefringent plate 40 on which light from the liquid crystal light valve 39 is incident and a first birefringent plate 40 arranged in order from the liquid crystal light valve 39 toward the projection lens 44. And a third birefringent plate 42 to which light from the second birefringent plate 41 is incident. The light from the liquid crystal light valve 39 is , And spatially separated into four points in the horizontal and vertical directions. Here, the first to third birefringent plates 40, 41, and 42 are bonded with an ultraviolet-curable or thermosetting adhesive. As described above, since the first to third birefringent plates 40, 41, and 42 are bonded using an adhesive having a small difference in refractive index from the first and second birefringent plates, light loss at each interface is reduced. can do. The size of the main plane of the birefringent element 43 is 22 mm × 24 mm.
[0028]
Hereinafter, the configuration and operation of the birefringent element will be described in detail. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration and operation of the birefringent element, and FIG. 3 is a conceptual diagram showing the operation of square four-point separation of a pixel pattern.
[0029]
Quartz, which is a uniaxial optical crystal, is used as a material of the first to third birefringent plates 40, 41, 42 constituting the birefringent element 43. Quartz is an optical crystal that has no light absorption in the visible light region and has high uniformity. When quartz is used as the material of the first to third birefringent plates 40, 41, 42, the first to third birefringent plates 40, 41, 42 are designed so that the separation amount per unit thickness is maximized. , The angle between the principal plane and its optical axis is 45 °. FIG. 2 shows the polarization of light, the direction of light separation, and the appearance of the separation pattern, taking one pixel pattern as an example of incident light. Each of the first to third birefringent plates 40, 41, and 42 shows the direction of the optical axis projected on the incident surface. Here, the light (incident light) from the liquid crystal light valve 39 is linearly polarized in the horizontal direction, that is, in the 0 ° direction.
[0030]
As shown in FIG. 2, when two-dimensional orthogonal coordinates having the horizontal direction as the x-axis are provided on the incident surface of the first birefringent plate 40, the first birefringent plate 40 projects the light onto the incident surface. The first birefringent plate 40 is configured such that the optical axis is in a 45 ° direction with respect to the + x axis. Accordingly, the angle between the polarization direction of the light (incident light) from the liquid crystal light valve 39 and the optical axis of the first birefringent plate 40 projected on the incident surface of the first birefringent plate 40 is 45 °. Become. The light incident on the first birefringent plate 40 is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray according to the polarization. That is, polarized light orthogonal to the optical axis of the first birefringent plate 40 projected on the incident surface of the first birefringent plate 40 becomes an ordinary ray, and parallel polarized light becomes an extraordinary ray. For this reason, the light incident on the first birefringent plate 40 is separated into linearly polarized light in the −45 ° direction and linearly polarized light in the 45 ° direction based on the + x axis, and the pixel pattern is 45 ° based on the + x axis. The two points are separated in the direction (see FIGS. 3A and 3B). The amount of light separation is determined by the thickness of the birefringent plate.
[0031]
Here, the thickness of the birefringent plate is t, the angle between the principal plane of the birefringent plate and its optical axis is θ, and the extraordinary ray refractive index is n._e, The ordinary ray refractive index is n_oWhen, the light separation amount d is expressed by the following (Equation 1).
[Equation 1]
d = (n_e ²-N_o ²) T · sin θ cos θ / (n_e ²sin²θ + n_o ²cos²θ)
Therefore, when the angle between the main plane of the birefringent plate and its optical axis is 45 ° as in the present embodiment, the light separation amount d is expressed by the following (Equation 2).
[Equation 2]
d = (n_e ²-N_o ²) T / (n_e ²+ N_o ²)
When quartz is used as the material of the birefringent plate as in the present embodiment, n_e= 1.5553, n_o= 1.5462.
[0032]
In the present embodiment, the first birefringent plate 40 is set such that the amount of light separation in the 45 ° direction with respect to the + x axis is (√2 × 25)% of the pixel pitch (see FIG. 3B). Is configured.
[0033]
The respective lights separated by the first birefringent plate 40 enter the second birefringent plate 41. The second birefringent plate 41 is configured such that the optical axis of the second birefringent plate 41 projected on the incident surface thereof is in a −45 ° direction with respect to the + x axis (the first birefringent plate 40 is not symmetric). (It is orthogonal to the optical axis of the first birefringent plate 40 projected on the incident surface.) Incident light of linearly polarized light in the −45 ° direction with respect to the + x axis becomes only an extraordinary ray, and is separated in the −45 ° direction with respect to the + x axis. In the present embodiment, the second birefringent plate is set so that the amount of light separation in the −45 ° direction with respect to the + x axis is (√2 × 25)% of the pixel pitch (see FIG. 3C). 41 are configured. The incident light of the linearly polarized light in the direction of 45 ° with respect to the + x axis passes through the second birefringent plate 41 without being separated. As a result, the pixel pattern after passing through the second birefringent plate 41 becomes a pattern divided into two in the vertical direction (see FIG. 3C). In this case, the vertical separation amount is 50% of the pixel pitch.
[0034]
Each light separated by the second birefringent plate 41 enters the third birefringent plate 42. The third birefringent plate 42 is configured such that the optical axis of the third birefringent plate 42 projected on the incident surface is in the direction of 180 ° with respect to the + x axis. The light incident on the third birefringent plate 42 is linearly polarized light in the 45 ° direction and linearly polarized light in the −45 ° direction with respect to the + x axis, and is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray, respectively. Separated (see FIG. 3D). In the present embodiment, the third birefringent plate 42 is configured such that the horizontal light separation amount is 50% of the pixel pitch (see FIG. 3D).
[0035]
As described above, one pixel pattern incident on the birefringent element 43 is sequentially transmitted through the first to third birefringent plates 40, 41, and then separated into four square points in the horizontal and vertical directions. Is done.
[0036]
Next, the operation of the above-described projection display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0037]
Light emitted from the discharge lamp 30 is collected by the parabolic mirror 31 and converted into substantially parallel light. The light converted into the substantially parallel light enters the first lens array plate 32. The light beam incident on the first lens array plate 32 is split into many light beams and converges on the second lens array plate 33. Light emitted from each lens of the second lens array plate 33 passes through a condenser lens 34, is sequentially reflected by reflection mirrors 35 and 37, further passes through a field lens 38, and is then superimposed on a liquid crystal light valve 39. Is done. The light transmitted through the liquid crystal light valve 39 is incident on a birefringent element 43 composed of first to third birefringent plates 40, 41, 42, and acts on the first to third birefringent plates 40, 41, 42. Is divided into four squares in the horizontal and vertical directions at 50% of the pixel pitch, and then enlarged and projected on the screen by the projection lens 44. As a result, the image on the liquid crystal light valve 39 is projected on the screen with the pixel grid inconspicuous.
[0038]
FIG. 4 shows a combination of optical axes projected onto the entrance surfaces of the first to third birefringent plates 40, 41, and 42 for obtaining a four-square separation pattern. Any combination of the optical axes shown in FIG. 4 may be used. Therefore, the birefringent element 43 can be manufactured with the cheapest combination in processing the birefringent plate.
[0039]
FIG. 5 shows the appearance of the pixel grid of the projected image. 5A shows a state of a pixel grid of a projected image when the birefringent element 43 is not arranged, and FIG. 5B shows a state of a pixel grid of a projected image when the birefringent element 43 is arranged. As shown in FIG. 5, by arranging the birefringent element 43, the pixel is divided into four square points in the horizontal direction and the vertical direction, and the pixel grid becomes inconspicuous. Therefore, using the projection display device of the present embodiment makes it possible to obtain a smooth and natural projection image.
[0040]
As described above, according to the present embodiment, in order to make the pixel grid of the projected image inconspicuous, the first to third birefringence is used as the pixel separating optical element that spatially separates light into four square points. Since the birefringent element 43 including the plates 40, 41, and 42 is used, a projection display device that can obtain a smooth high-quality image can be provided at low cost.
[0041]
In the present embodiment, the case where the polarization direction of the light incident on the birefringent element 43 is the horizontal direction, that is, the case where the polarization direction of the light incident on the birefringent element 43 is the 0 ° direction has been described. Similarly, in the case of the vertical direction, that is, the 90 ° direction, the pixel pattern can be divided into four square points in the horizontal direction and the vertical direction by disposing the birefringent element 43.
[0042]
Further, in the present embodiment, the case where the birefringent element 43 is disposed between the liquid crystal light valve 39 and the projection lens 44 has been described as an example, but as shown in FIG. 43 may be arranged on the exit side of the projection lens 44 (between the projection lens 44 and the screen). When the birefringent element 43 is arranged on the exit side of the projection lens 44, the incident angles at the central part and the peripheral part of the birefringent element 43 are different, and the separation pattern is square separation at the center part of the screen and somewhat diamond-shaped separation at the peripheral part. However, this has the effect of making the pixel grid less noticeable. In addition, if the birefringent element 43 is arranged on the exit side of the projection lens 44, the birefringent element 43 can be easily attached and detached. Therefore, according to the angle of view and the type of the projected image (moving image, still image). The convenience of switching between arranging and not arranging the birefringent element 43 increases.
[0043]
Further, in the present embodiment, the case where the horizontal and vertical separation amounts of the pixel pattern are each 50% of the pixel pitch has been described as an example, but the case where the transmission type liquid crystal light valve 39 is used is described. The horizontal and vertical separation amounts of the pixel patterns may be 40 to 60% of the pixel pitch. If the amount of separation is less than 40% of the pixel pitch, it is difficult to make the pixel grid sufficiently inconspicuous, and if the amount of separation is larger than 60% of the pixel pitch, the resolution is greatly reduced. This leads to a decrease in image quality.
[0044]
Further, in the present embodiment, a case where a relatively inexpensive quartz crystal is used as a material of the first to third birefringent plates 40, 41, and 42 has been described as an example. Crystals, for example, sapphire, may be used. Since sapphire is excellent in heat dissipation, if sapphire is used as the material of the first to third birefringent plates 40, 41, and 42, the thermal reliability of the adhesive for bonding these can also be improved. . The material of the first to third birefringent plates 40, 41, 42 is LiNbO.₃May be used. LiNbO₃Has a higher refractive index than quartz, and the extraordinary ray refractive index and the ordinary ray refractive index are 2.20 and 2.23, respectively. Therefore, the thicknesses of the first to third birefringent plates 40, 41, and 42 can be reduced to about 1/6 as compared with the case of quartz, and the distance between the liquid crystal light valve 39 and the projection lens 44 can be reduced. When the birefringent element 43 is arranged, the change of the back focus position of the projection lens 44 becomes small. Therefore, the back focus position of the projection lens 44 with or without the birefringent element 43 can be adjusted by the focus adjustment of the projection lens 44. Further, if the thickness of the first to third birefringent plates 40, 41, 42 is small, even if the arrangement space between the liquid crystal light valve 39 and the projection lens 44 is very narrow, the liquid crystal light valve 39 The birefringent element 43 can be easily arranged between the lens and the projection lens 44. Further, the first to third birefringent plates 40, 41, 42 are not limited to those using optical crystals, and may be, for example, those using liquid crystal.
[0045]
[Second embodiment]
In the first embodiment, a case where a transmissive liquid crystal light valve is used as the light valve has been described as an example, but the light valve is a reflective liquid crystal light valve having a fixed pixel structure. Is also good. Hereinafter, a projection type display device using a reflection type liquid crystal light valve will be described with reference to FIG.
[0046]
As shown in FIG. 7, the projection display device of the present embodiment includes a discharge lamp 100 as a light source, an illumination optical unit 107 for condensing light from the discharge lamp 100 and illuminating an area to be illuminated. A reflective liquid crystal light valve 109 for illuminating the light from the lamp 100 to form an image corresponding to a video signal; a projection lens 110 for enlarging and projecting the image on the liquid crystal light valve 109 onto a screen; A birefringent element 114 disposed between the liquid crystal light valve 109 and the projection lens 110 to spatially separate light from the liquid crystal light valve 109. Here, the reflection type liquid crystal light valve 109 forms blue, green, and red color filters for each pixel. Further, the reflection type liquid crystal light valve 109 is of an active matrix type and includes a liquid crystal layer and a reflection film, and a 45 degree twisted nematic liquid crystal is used for the liquid crystal layer. In the reflective liquid crystal light valve 109, the birefringence of the liquid crystal changes by controlling the voltage applied to the pixel according to the video signal. The light incident on the reflective liquid crystal light valve 109 passes through the liquid crystal, is reflected by the reflective film, and again passes through the liquid crystal. In the process of changing the polarization state from P-polarized light to S-polarized light due to birefringence of the liquid crystal, The light is emitted from the reflective liquid crystal light valve 109. In FIG. 7, reference numeral 101 denotes a parabolic mirror for condensing light emitted from the discharge lamp 100 and converts the light into substantially parallel light, and 106 denotes light projected on a liquid crystal light valve 109 to a projection lens 110. Reference numeral 108 denotes a field grating for condensing light, and 108 denotes a wire grating polarization splitting element that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light with respect to the incident surface. The wire grating polarization separation element 108 is formed by forming a metal grating having a sufficiently small cycle (100 to 150 nm) with respect to the wavelength of incident light on a glass substrate using a metal such as aluminum. It reflects light of an electric field component oscillating vertically and transmits light of an electric field component oscillating in parallel. The wire grating polarization separation element 108 has smaller changes in transmittance and reflectance with respect to the incident angle than the thin film polarization separation prism using the Brewster angle, and can perform polarization separation with high efficiency. As the discharge lamp 100, for example, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, or the like is used.
[0047]
The illumination optical means 107 includes a first lens array plate 102 composed of a plurality of lenses and a second lens composed of a plurality of lenses, which are sequentially arranged from the discharge lamp 100 side to the wire grating polarization separation element 108 side. It is composed of an array plate 103, a condenser lens 104, and a reflection mirror 105. Since the configuration of the illumination optical unit 107 is the same as that of the illumination optical unit 36 in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
[0048]
The birefringent element 114 includes a first birefringent plate 111, which is sequentially arranged from the liquid crystal light valve 109 side to the projection lens 110 side, on which light from the liquid crystal light valve 109 enters, and a first birefringent plate 111. And a third birefringent plate 113 on which light from the second birefringent plate 112 is incident. Since the configuration of the birefringent element 114 is substantially the same as the birefringent element 43 in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
[0049]
Next, the operation of the projection display device of the present embodiment described above will be described with reference to FIG.
[0050]
Light emitted from the discharge lamp 100 is collected by the parabolic mirror 101 and converted into substantially parallel light. The light converted into the substantially parallel light enters the first lens array plate 102. The light beam incident on the first lens array plate 102 is split into many light beams and converges on the second lens array plate 103. Light emitted from each lens of the second lens array plate 103 passes through the condenser lens 104, is reflected by the reflection mirror 105, and further passes through the field lens 106. The light transmitted through the field lens 106 is incident on the polarization splitting element 108, and the P-polarized light is transmitted with respect to the incident surface of the polarization splitting element 108, and the S-polarized light is reflected. It is split into two orthogonal polarizations. The P-polarized light transmitted through the wire grating polarization splitter 108 enters a reflective liquid crystal light valve 109. The light incident on the reflective liquid crystal light valve 109 passes through the liquid crystal, is reflected by the reflective film, and again passes through the liquid crystal. In the process of changing the polarization state from P-polarized light to S-polarized light due to birefringence of the liquid crystal, The light is emitted from the reflective liquid crystal light valve 109. The S-polarized light emitted from the reflection type liquid crystal light valve 109 is reflected by the wire grating polarization splitting element 108, and enters the birefringent element 114 including the first to third birefringent plates 111, 112, and 113. After being separated into four square points in the horizontal and vertical directions by the action of the first to third birefringent plates 111, 112 and 113, they are enlarged and projected on the screen by the projection lens 110. On the other hand, P-polarized light whose polarization state is not changed by the reflection type liquid crystal light valve 109 passes through the wire grating polarization splitting element 108 and then returns to the illumination optical means 107 side. In this way, the optical image formed as a change in the polarization state of light by the reflective liquid crystal light valve 109 is enlarged and projected on the screen, and a full-color projected image is formed.
[0051]
The reflective liquid crystal light valve has a high aperture ratio of about 90% and a small ineffective pixel area. For this reason, the pixel grid of the projected image is less noticeable than in the case of using a transmissive liquid crystal light valve, but is slightly noticeable depending on the angle of view. Therefore, in a projection display device using a reflective liquid crystal light valve, a smoother high-quality image can be obtained by disposing the birefringent element. In addition, the reflective liquid crystal light valve does not lower the aperture ratio even if it is miniaturized as compared with the transmissive liquid crystal light valve, so that the number of pixels can be increased. When a reflective liquid crystal light valve is used, the amount of separation of the pixel pattern in the horizontal and vertical directions is preferably about 10 to 30% of the pixel pitch.
[0052]
Further, even in a projection display device using a mirror deflection light valve as a light valve having a fixed pixel structure, a smoother high-quality image can be obtained by providing a birefringent element.
[0053]
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a projection display device according to the third embodiment of the present invention.
[0054]
As shown in FIG. 8, the projection display device according to the present embodiment includes a discharge lamp 50 as a light source, an illumination optical unit 56 for condensing light from the discharge lamp 50 and illuminating the illuminated area; The light from the lamp 50 is illuminated, and three transmissive liquid crystal light valves 68, 69, 70 corresponding to the three primary colors of blue, green, and red, respectively, which form an image corresponding to the video signal, and A color separation optical unit 59 that separates white light into light of each color of blue, green, and red, and illuminates the light of each color of blue, green, and red to the three liquid crystal light valves 68, 69, and 70; A dichroic prism 73 which is a color synthesizing optical means for receiving the light of each color of blue, green and red from the three liquid crystal light valves 68, 69 and 70 and synthesizing the light of each color of blue, green and red; Valves 68, 69, 7 A birefringent element 77 disposed between the dichroic prism 73 and the projection lens 78 for spatially separating the light from the liquid crystal light valves 68, 69, 70, and a projection lens 78 for enlarging and projecting the upper image on the screen. And Here, the three transmissive liquid crystal light valves 68, 69, 70 have a fixed pixel structure. The three liquid crystal light valves 68, 69, and 70 are of an active matrix type, and a liquid crystal that changes a polarization state of incident light by controlling a voltage applied to a pixel according to a video signal, and a liquid crystal on both sides thereof. Light is modulated by a combination of two polarizing films arranged so that transmission axes are orthogonal to each other to form blue, green, and red images, respectively. 8, 51 is a parabolic mirror for condensing light emitted from the discharge lamp 30 and converting it into substantially parallel light, 60, 61 and 62 are reflection mirrors, 63 and 64 are relay lenses, Numerals 65, 66 and 67 indicate field lenses, respectively. As the discharge lamp 50, for example, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, or the like is used.
[0055]
The illumination optical unit 56 includes a first lens array plate 52 composed of a plurality of lenses and a second lens array similarly composed of a plurality of lenses, which are sequentially arranged from the discharge lamp 50 side to the color separation optical unit 59 side. It is composed of a plate 53, a condenser lens 54, and a reflection mirror 55. Since the configuration of the illumination optical unit 56 is the same as that of the illumination optical unit 36 in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
[0056]
The color separation optical means 59 includes a red transmitting dichroic mirror 57 and a green reflecting dichroic mirror 58.
[0057]
The dichroic prism 73, which is a color synthesizing optical unit, includes a red reflecting dichroic mirror 71 and a blue reflecting dichroic mirror 72.
[0058]
The birefringent element 77 includes a first birefringent plate 74, which is arranged in order from the liquid crystal light valves 68, 69, 70 to the projection lens 78 side, and into which light from the liquid crystal light valves 68, 69, 70 enters. , A second birefringent plate 75 on which light from the first birefringent plate 74 is incident, and a third birefringent plate 76 on which light from the second birefringent plate 75 is incident. Since the configuration of the birefringent element 77 is the same as that of the birefringent element 43 in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
[0059]
Next, the operation of the above-described projection display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0060]
Light emitted from the discharge lamp 50 is collected by the parabolic mirror 51 and converted into substantially parallel light. The light converted into the substantially parallel light enters the first lens array plate 52. The light beam incident on the first lens array plate 52 is split into many light beams and converges on the second lens array plate 53. Light emitted from each lens of the second lens array plate 53 passes through the condenser lens 54, is reflected by the reflection mirror 55, and then enters the color separation optical means 59. The light incident on the color separation optical means 59 is separated into light of each color of blue, green, and red by a dichroic mirror 57 that transmits red light and a dichroic mirror 58 that reflects green light. After passing through the field lens 65, the green light enters the liquid crystal light valve 68 corresponding to green. The red light is reflected by the reflection mirror 60, passes through the field lens 66, and then enters the liquid crystal light valve 69 corresponding to red. The blue light is transmitted through the relay lenses 63 and 64 and the field lens 67 while being reflected by the reflection mirrors 61 and 62, and then enters the liquid crystal light valve 70 corresponding to blue. The light of each color transmitted through the liquid crystal light valves 68, 69, and 70 is incident on a dichroic prism 73, which is a color combining optical unit, and the red and blue lights are respectively a red-reflecting dichroic mirror 71 and a blue-reflecting dichroic mirror. The light is reflected at 72 and is combined with green light. FIG. 8 shows the direction of polarization of light emitted from the liquid crystal light valves 68, 69, 70. That is, horizontal polarization is used for green light, and vertical polarization is used for red and blue lights. This is because, in the dichroic mirrors 71 and 72, using the P-polarized light for the green transmitted light and the S-polarized light for the red and blue reflected light can provide a spectral characteristic with higher reflectance and transmittance. It is. The light emitted from the dichroic prism 73 enters a birefringent element 77 including first to third birefringent plates 74, 75, and 76, and is acted upon by the first to third birefringent plates 74, 75, and 76. After being divided into four square points in the horizontal and vertical directions at 50% of the pixel bitch, the image is enlarged and projected on the screen by the projection lens 78. Therefore, by using the projection display device of the present embodiment, it is possible to project a composite image of the images of the respective colors on the liquid crystal light valves 68, 69, and 70 on the screen with the pixel grid not being noticeable.
[0061]
As described above, according to the present embodiment, three liquid crystal light valves corresponding to the lights of blue, green, and red, and the illumination that efficiently and uniformly illuminates the light from the light source to each liquid crystal light valve. Since the optical means is used, a bright and high-resolution projected image can be obtained.
[0062]
In each of the above embodiments, the illumination optical means for uniformly illuminating the light from the light source to the light valve is configured using two lens array plates, but using a rod lens and a condenser lens. An illumination optical unit may be configured.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing a birefringent element constituted by using three birefringent plates, it is possible to obtain a smooth high quality image by making the pixel grid of the projected image inconspicuous. A possible projection display device can be provided at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projection display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration and operation of a birefringent element according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an operation of square four-point separation of a pixel pattern in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a combination of optical axes projected on the incident surfaces of first to third birefringent plates to obtain a square four-point separation pattern in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a state of a pixel grid of a projected image showing the effect of the present invention (FIG. 5A shows a case where no birefringent element is arranged, and FIG. 5B shows a case where a birefringent element is arranged).
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another projection display device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a projection display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a projection display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a conventional projection display device.
[Explanation of symbols]
30, 50, 100 ° discharge lamp
31, 51, 101 ° parabolic mirror
32, 52, 102 #first lens array plate
33, 53, 103 {second lens array plate}
34, 54, 104 condenser lens
36, 56, 107 illumination optical means
35, 37, 55, 60, 61, 62, 105 mirrors
38, 65, 66, 67, 106 field lens
39, 68, 69, 70, 109 Liquid crystal light valve
40, 74, 111 {first birefringent plate
41, 75, 112 {second birefringent plate}
42, 76, 113 {third birefringent plate
43, 77, 114 birefringent elements
44, 78, 110 ° projection lens
57, 58, 71, 72 dichroic mirror
59 ° color separation optical means
64 relay lens
73 dichroic prism
108 wire grating polarization splitter

Claims

A light source, a light valve illuminated with light from the light source to form an image according to a video signal, a projection lens for enlarging and projecting the image on the light valve onto a screen, Birefringent element that separates
The birefringent element includes a first birefringent plate on which light from the light valve is incident, a second birefringent plate on which light from the first birefringent plate is incident, and the second birefringent plate. A third birefringent plate on which light from the plate is incident,
The angle between the polarization direction of light incident on the first birefringent plate and the optical axis of the first birefringent plate projected on the incident surface of the first birefringent plate is n × 45 ° (n Is an integer except 0),
The optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is orthogonal to the optical axis of the first birefringent plate projected on the incident surface of the first birefringent plate. In the direction of
A projection display device wherein the optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in a horizontal direction or a vertical direction.

The light valve comprises three light valves respectively corresponding to blue, green, and red primary color lights;
Color separation optical means for separating white light from the light source into light of each color of blue, green, and red, and illuminating the light of each color of blue, green, and red to the three light valves,
2. The projection display according to claim 1, further comprising: a color combining optical unit that receives light of each color of blue, green, and red from the three light valves and combines the light of each color of blue, green, and red. apparatus.

The projection display device according to claim 1, further comprising an illumination optical unit that collects light from the light source and illuminates the illumination target area.

The projection display device according to claim 1, wherein the birefringent plate is disposed between the light valve and the projection lens.

The projection display according to claim 1, wherein the birefringent plate is disposed on an emission side of the projection lens.

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. The optical axis of the second birefringent plate is in the 45 ° direction with respect to the + x axis, and the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the −45 ° direction with reference to the + x axis. 2. The projection display device according to claim 1, wherein the optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in the direction of 0 ° or 180 ° with respect to the + x axis.

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. The optical axis of the second birefringent plate is in the -45 ° direction with respect to the + x axis, and the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the 45 ° direction with reference to the + x axis. 2. The projection display device according to claim 1, wherein the optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in the direction of 0 ° or 180 ° with respect to the + x axis.

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. The optical axis of the second birefringent plate is in the direction of 45 ° with respect to the + x axis, and the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the direction of 135 ° with reference to the + x axis; 2. The projection display device according to claim 1, wherein an optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in a direction of 90 ° or −90 ° with respect to a + x axis. 3.

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. Is in the −45 ° direction with respect to the + x axis, and the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the −135 ° direction with respect to the + x axis. 2. The projection display device according to claim 1, wherein an optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in a direction of 90 ° or −90 ° with respect to the + x axis. 3. .

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. Is in the 135 ° direction with respect to the + x axis, and the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the -135 ° direction with respect to the + x axis. 2. The projection display device according to claim 1, wherein the optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in the direction of 0 ° or 180 ° with respect to the + x axis.

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. Is in the -135 ° direction with respect to the + x axis, and the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the 135 ° direction with respect to the + x axis. 2. The projection display device according to claim 1, wherein the optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in the direction of 0 ° or 180 ° with respect to the + x axis.

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. Is in the 135 ° direction with respect to the + x axis, the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the 45 ° direction with respect to the + x axis, 2. The projection display device according to claim 1, wherein an optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in a direction of 90 ° or −90 ° with respect to a + x axis. 3.

The first birefringent plate projected onto the incident surface of the first birefringent plate when two-dimensional orthogonal coordinates with the horizontal direction being the x-axis are provided on the incident surfaces of the first to third birefringent plates. Is in the -135 ° direction with respect to the + x axis, and the optical axis of the second birefringent plate projected on the incident surface of the second birefringent plate is in the -45 ° direction with respect to the + x axis. 2. The projection display device according to claim 1, wherein an optical axis of the third birefringent plate projected on the incident surface of the third birefringent plate is in a direction of 90 ° or −90 ° with respect to the + x axis. 3. .

2. The projection display device according to claim 1, wherein a material of the first to third birefringent plates is quartz.

2. The projection display according to claim 1, wherein a material of the first to third birefringent plates is sapphire.

The projection display device according to claim 1 wherein the first to the material of the third birefringent plate is a LiNbO _3.

The projection display device according to claim 1, wherein the first to third birefringent plates are bonded with an adhesive.

2. The projection display device according to claim 1, wherein the light valve is a transmissive liquid crystal light valve having a fixed pixel structure.

2. The projection display device according to claim 1, wherein the light valve is a reflective liquid crystal light valve having a fixed pixel structure.

The projection display device according to claim 1, wherein the pixel separation pattern by the birefringent plate is a square four-point separation pattern.

The projection display device according to claim 1, wherein a polarization direction of the light from the light valve is a horizontal direction or a vertical direction.

The light valve is a transmissive liquid crystal light valve, and the birefringent element emits light from the liquid crystal light valve in a horizontal direction and a vertical direction at 40% to 50% of a fixed pixel pitch of the liquid crystal light valve. The projection display device according to claim 1, wherein the projection display device is separated into points.

The light valve is a reflection type liquid crystal light valve, and the birefringent element emits light from the liquid crystal light valve in a horizontal direction and a vertical direction at 10% to 30% of a fixed pixel pitch of the liquid crystal light valve. The projection display device according to claim 1, wherein the projection display device is separated into points.