JP2005189295A - Color separation/synthesis optical system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an adhesive layer in a polarization separation element such as a polarization beam splitter from being deteriorated due to transmission of luminous flux, and to prevent the degradation of optical characteristics which is caused by the transmission of the luminous flux through the adhesive layer, in a color separation/synthesis optical system. <P>SOLUTION: Blue component light does not pass through an adhesive layer 2b in a first polarization beam splitter 2 but is reflected by a polarization separation film 2a. Then, the blue component light does not pass through the adhesive layer 7b in a third polarization beam splitter 7 but is reflected by a polarization separation film 7a and is made incident on a reflection type spatial optical modulation element 8 for blue. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、入射光束を3原色に分解し再び合成して出射する色分解合成光学系及びこのような色分解合成光学系を用いて構成された画像表示装置に関する。   The present invention relates to a color separation / combination optical system that splits an incident light beam into three primary colors, recombines and emits the same, and an image display device configured using such a color separation / combination optical system.

従来、反射型空間光変調素子を用いた画像表示装置が提案されている。このような画像表示装置においては、特許文献1及び特許文献2に記載されているように、偏光ビームスプリッタを用いて構成された色分解合成光学系が用いられている。この色分解合成光学系は、光源からの入射光束を3原色に分解し、これら3原色光によって各色用の反射型空間光変調素子を照明し、これら反射型空間光変調素子からの反射光束を再び合成して、結像系に向けて出射する光学系である。   Conventionally, an image display apparatus using a reflective spatial light modulator has been proposed. In such an image display device, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a color separation / synthesis optical system configured using a polarization beam splitter is used. This color separation / synthesis optical system separates an incident light beam from a light source into three primary colors, illuminates a reflective spatial light modulation element for each color with these three primary color lights, and reflects the reflected light beam from these reflective spatial light modulation elements. It is an optical system that combines again and emits it toward the imaging system.

図6は、画像表示装置において用いられる従来の色分解合成光学系の構成を示す平面図である。   FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a conventional color separation / synthesis optical system used in the image display apparatus.

この色分解合成光学系においては、図示しない光源から発せられた光束は、略々平行光束となされ、直線偏光となされて入射される。この入射光束は、赤色成分光R、緑色成分光G及び青色成分光Bを含んでおり、それぞれの色の成分光が直線偏光となっており、各色成分光の偏波面が同一方向となっている。   In this color separation / synthesis optical system, a light beam emitted from a light source (not shown) is made into a substantially parallel light beam, and is made into linearly polarized light and incident. This incident light beam includes red component light R, green component light G, and blue component light B, the component light of each color is linearly polarized, and the polarization plane of each color component light is in the same direction. Yes.

この入射光束は、第1の積層位相差フィルタ101に入射される。この積層位相差フィルタ101は、位相差板が積層されて構成された光学素子であって、特定の波長帯域のみの偏波面の方向を90°回転させるフィルタである。この第1の積層位相差フィルタ101を透過した光束においては、緑色成分光Gの偏波面は、赤色成分光R及び青色成分光Bの偏波面に対して直交している。   This incident light beam is incident on the first laminated phase difference filter 101. This laminated phase difference filter 101 is an optical element configured by laminating phase difference plates, and is a filter that rotates the direction of the polarization plane of only a specific wavelength band by 90 °. In the light flux that has passed through the first laminated phase difference filter 101, the polarization plane of the green component light G is orthogonal to the polarization planes of the red component light R and the blue component light B.

第1の積層位相差フィルタ101を透過した光束は、第1の偏光ビームスプリッタ102に入射される。この第1の偏光ビームスプリッタ102においては、偏光分離膜102aに対して、緑色成分光GがP偏光、赤色成分光R及び青色成分光BがS偏光となっている。したがって、この第1の偏光ビームスプリッタ102においては、赤色成分光R及び青色成分光Bが偏光分離膜102aにより反射され、緑色成分光Gが偏光分離膜102aを透過する。   The light beam that has passed through the first laminated phase difference filter 101 is incident on the first polarization beam splitter 102. In the first polarization beam splitter 102, the green component light G is P-polarized, the red component light R, and the blue component light B are S-polarized with respect to the polarization separation film 102a. Accordingly, in the first polarization beam splitter 102, the red component light R and the blue component light B are reflected by the polarization separation film 102a, and the green component light G is transmitted through the polarization separation film 102a.

第1の偏光ビームスプリッタ102から出射された赤色成分光R及び青色成分光Bは、第2の積層位相差フィルタ103に入射される。この第2の積層位相差フィルタ103は、赤色成分光Rの偏波面を青色成分光Bの偏波面に対して直交する状態として、これら赤色成分光R及び青色成分光Bを透過させる。   The red component light R and the blue component light B emitted from the first polarization beam splitter 102 are incident on the second stacked phase difference filter 103. The second laminated phase difference filter 103 transmits the red component light R and the blue component light B with the polarization plane of the red component light R orthogonal to the polarization plane of the blue component light B.

第2の積層位相差フィルタ103を透過した光束は、第2の偏光ビームスプリッタ104に入射される。この第2の偏光ビームスプリッタ104においては、偏光分離膜104aに対して、赤色成分光RがP偏光、青色成分光BがS偏光となっている。赤色成分光Rは、偏光分離膜104aを透過してこの第2の偏光ビームスプリッタ104より出射され、赤色用反射型空間光変調素子105に入射する。また、青色成分光Bは、偏光分離膜104aにより反射されてこの第2の偏光ビームスプリッタ104より出射され、青色用反射型空間光変調素子106に入射する。   The light beam that has passed through the second stacked phase difference filter 103 is incident on the second polarization beam splitter 104. In the second polarization beam splitter 104, the red component light R is P-polarized light and the blue component light B is S-polarized light with respect to the polarization separation film 104a. The red component light R is transmitted through the polarization separation film 104 a, is emitted from the second polarization beam splitter 104, and enters the red reflective spatial light modulator 105. Further, the blue component light B is reflected by the polarization separation film 104 a, is emitted from the second polarization beam splitter 104, and enters the blue reflective spatial light modulation element 106.

赤色用反射型空間光変調素子105及び青色用反射型空間光変調素子106は、いわゆる反射型液晶表示デバイスであって、それぞれ、入射光を表示画像の赤色成分及び青色成分に応じて偏光変調して反射する。   The red reflective spatial light modulator 105 and the blue reflective spatial light modulator 106 are so-called reflective liquid crystal display devices, which respectively modulate the polarization of incident light according to the red and blue components of the display image. Reflect.

赤色用反射型空間光変調素子105により変調されて反射された第1の変調光は、第2の偏光ビームスプリッタ104に再入射する。この第1の変調光は、偏光分離膜104aに対してS偏光となっているので、この偏光分離膜104aにより反射され、この第2の偏光ビームスプリッタ104から、第1の偏光ビームスプリッタ102に戻る方向と異なる方向に出射する。   The first modulated light modulated and reflected by the red reflective spatial light modulator 105 is incident on the second polarization beam splitter 104 again. Since the first modulated light is S-polarized with respect to the polarization separation film 104a, the first modulated light is reflected by the polarization separation film 104a and is transmitted from the second polarization beam splitter 104 to the first polarization beam splitter 102. The light is emitted in a direction different from the returning direction.

青色用反射型空間光変調素子106により変調されて反射された第2の変調光は、第2の偏光ビームスプリッタ104に再入射する。この第2の変調光は、偏光分離膜104aに対してP偏光となっているので、この偏光分離膜104aを透過して、この第2の偏光ビームスプリッタ104から、第1の偏光ビームスプリッタ102に戻る方向と異なる方向に出射する。   The second modulated light modulated and reflected by the blue reflective spatial light modulator 106 is incident on the second polarization beam splitter 104 again. Since the second modulated light is P-polarized with respect to the polarization separation film 104a, the second modulated light is transmitted through the polarization separation film 104a and is transmitted from the second polarization beam splitter 104 to the first polarization beam splitter 102. The light is emitted in a direction different from the direction returning to.

一方、第1の偏光ビームスプリッタ102から出射された緑色成分光Gは、第3の偏光ビームスプリッタ107に入射される。この第3の偏光ビームスプリッタ107においては、偏光分離膜107aに対して、緑色成分光GがP偏光となっている。この緑色成分光Gは、偏光分離膜107aを透過してこの第3の偏光ビームスプリッタ107より出射され、緑色用反射型空間光変調素子108に入射する。この緑色用反射型空間光変調素子108は、いわゆる反射型液晶表示デバイスであって、入射光を表示画像の緑色成分に応じて偏光変調して反射する。   On the other hand, the green component light G emitted from the first polarization beam splitter 102 is incident on the third polarization beam splitter 107. In the third polarization beam splitter 107, the green component light G is P-polarized with respect to the polarization separation film 107a. The green component light G passes through the polarization separation film 107a, is emitted from the third polarization beam splitter 107, and is incident on the green reflective spatial light modulator 108. The green reflective spatial light modulator 108 is a so-called reflective liquid crystal display device, and reflects incident light by polarization-modulating it according to the green component of the display image.

緑色用反射型空間光変調素子108により変調されて反射された第3の変調光は、第3の偏光ビームスプリッタ107に再入射する。この第3の変調光は、偏光分離膜107aに対してS偏光となっているので、この偏光分離膜107aにより反射されて、この第3の偏光ビームスプリッタ107から、第1の偏光ビームスプリッタ102に戻る方向と異なる方向に出射する。   The third modulated light modulated and reflected by the green reflective spatial light modulator 108 is incident on the third polarizing beam splitter 107 again. Since the third modulated light is S-polarized light with respect to the polarization separation film 107 a, it is reflected by the polarization separation film 107 a and is transmitted from the third polarization beam splitter 107 to the first polarization beam splitter 102. The light is emitted in a direction different from the direction returning to.

第2の偏光ビームスプリッタ104から出射された第1及び第2の変調光は、第3の積層位相差フィルタ109に入射される。この第3の積層位相差フィルタ109は、第1の変調光の偏波面を90°回転させて第1及び第2の変調光を透過させ、第4の偏光ビームスプリッタ110に入射させる。このとき、第1及び第2の変調光の偏波面は同一の方向となっている。   The first and second modulated lights emitted from the second polarization beam splitter 104 are incident on the third stacked phase difference filter 109. The third stacked phase difference filter 109 rotates the polarization plane of the first modulated light by 90 °, transmits the first and second modulated lights, and enters the fourth polarizing beam splitter 110. At this time, the polarization planes of the first and second modulated lights are in the same direction.

また、第3の偏光ビームスプリッタ107から出射された第3の変調光は、第4の偏光ビームスプリッタ110に入射される。   Further, the third modulated light emitted from the third polarizing beam splitter 107 is incident on the fourth polarizing beam splitter 110.

第4の偏光ビームスプリッタ110においては、偏光分離膜110aに対して、第1及び第2の変調光がP偏光、第3の変調光がS偏光となっている。第1及び第2の変調光は、偏光分離膜110aを透過して、この第4の偏光ビームスプリッタ110より出射される。第3の変調光は、偏光分離膜110aにより反射されて、この第4の偏光ビームスプリッタ110より出射される。このようにして、第1及び第2の変調光と、第3の変調光とが合成される。   In the fourth polarization beam splitter 110, the first and second modulated lights are P-polarized and the third modulated light is S-polarized with respect to the polarization separation film 110a. The first and second modulated lights pass through the polarization separation film 110 a and are emitted from the fourth polarization beam splitter 110. The third modulated light is reflected by the polarization separation film 110 a and emitted from the fourth polarization beam splitter 110. In this way, the first and second modulated light and the third modulated light are combined.

第4の偏光ビームスプリッタ110から出射された第1乃至第3の変調光は、第4の積層位相差フィルタ111に入射される。この第4の積層位相差フィルタ111は、第3の変調光の偏波面を90°回転させて第1乃至第3の変調光を透過させる。この第4の積層位相差フィルタ111を経た第1乃至第3の変調光は、偏波面が同一の方向となっている。   The first to third modulated lights emitted from the fourth polarization beam splitter 110 are incident on the fourth stacked phase difference filter 111. The fourth laminated phase difference filter 111 rotates the polarization plane of the third modulated light by 90 ° and transmits the first to third modulated lights. The first to third modulated lights that have passed through the fourth laminated phase difference filter 111 have the same polarization plane.

第4の積層位相差フィルタ111を経た第1乃至第3の変調光は、偏光板112を透過することにより、偏波面の方向が異なる不要光を除去されて、図示しない投射光学系に入射する。この投射光学系は、第1乃至第3の変調光をスクリーン上に投影し、画像表示を行う。
特開2002−287094号公報 特開2000−284228号公報
The first to third modulated light beams that have passed through the fourth stacked phase difference filter 111 are transmitted through the polarizing plate 112, thereby removing unnecessary light having different polarization plane directions and entering a projection optical system (not shown). . The projection optical system projects the first to third modulated light onto the screen and displays an image.
JP 2002-287094 A JP 2000-284228 A

前述のような色分解合成光学系において使用される偏光ビームスプリッタは、図7に示すように、一の面に偏光分離膜120aが蒸着により形成された第1の三角プリズム120と、この第1の三角プリズム120の偏光分離膜120aが形成された面に対してこの偏光分離膜120a及び接着剤層120bを介して接着された第2の三角プリズム120とから、立方体状に構成されている。 A polarization beam splitter used in the color combining optical system as described above, as shown in FIG. 7, the first triangular prism 120 1 the polarization separation film 120a is formed by vapor deposition on one surface, the second 1 of the triangular prism 120 first polarization separation film 120a the polarization separation film 120a and the second triangular prism 120 2 Metropolitan bonded via an adhesive layer 120b against was formed surface, configured cubical ing.

このような偏光ビームスプリッタ120に入射し偏光分離膜120aを透過する光束は、接着剤層120bを1回透過することとなる。また、偏光ビームスプリッタ120に第2の三角プリズム120側から入射して偏光分離膜120aにより反射される光束は、接着剤層120bを2回透過することとなる。 The light beam incident on the polarization beam splitter 120 and transmitted through the polarization separation film 120a passes through the adhesive layer 120b once. Further, the light beam is reflected by the polarization separation film 120a is incident from the second triangular prism 120 2 side to the polarizing beam splitter 120, so that the passing through the adhesive layer 120b 2 times.

例えば、前述した従来の色分解合成光学系において、第1の偏光ビームスプリッタ102への入射光が第2の三角プリズム102側から入射し、また、第2の偏光ビームスプリッタ104への入射光も第2の三角プリズム104側から入射するとすると、青色成分光について、黒表示のときには、第1の偏光ビームスプリッタ102において接着剤層を2回透過し、第2の偏光ビームスプリッタ104においても接着剤層を2回透過するので、青色用反射型空間光変調素子106に到達するまでに接着剤層を4回透過することとなる。そして、青色用反射型空間光変調素子106により反射された青色成分光は、入射したときと同様の経路を辿って光源側に戻ることとなるため、第1及び第2の偏光ビームスプリッタ102,104においてそれぞれ2回ずつ接着剤層を透過する。すなわち、第1及び第2の偏光ビームスプリッタ102,104のそれぞれにおいて、4回ずつ、接着剤層に青色成分光が透過することとなる。 For example, in a conventional color combining optical system as described above, incident light to the first polarization beam splitter 102 is incident from the second triangular prism 102 2 side, also, the incident light to the second polarizing beam splitter 104 also when the incident from the second triangular prism 104 2 side, the blue component light, when black display is an adhesive layer transmitted twice in the first polarization beam splitter 102, in the second polarizing beam splitter 104 Since the adhesive layer is transmitted twice, the adhesive layer is transmitted four times before reaching the blue reflective spatial light modulator 106. Since the blue component light reflected by the blue reflective spatial light modulator 106 follows the same path as when it is incident and returns to the light source side, the first and second polarization beam splitters 102, At 104, the adhesive layer is transmitted twice. That is, in each of the first and second polarizing beam splitters 102 and 104, the blue component light is transmitted through the adhesive layer four times.

また、この場合において、青色成分光について、白表示のときには、第1の偏光ビームスプリッタ102において接着剤層を2回透過し、第2の偏光ビームスプリッタ104においても接着剤層を2回透過するので、青色用反射型空間光変調素子106に到達するまでに接着剤層を4回透過することとなる。そして、青色用反射型空間光変調素子106により反射された青色成分光は、第2の偏光ビームスプリッタ104の接着剤層及び偏光分離膜104aを透過して、この第2の偏光ビームスプリッタ104より出射される。すなわち、第1の偏光ビームスプリッタ102において、2回、第2の偏光ビームスプリッタ104において、3回、接着剤層に青色成分光が透過することとなる。   In this case, when the blue component light is displayed in white, the first polarizing beam splitter 102 transmits the adhesive layer twice, and the second polarizing beam splitter 104 also transmits the adhesive layer twice. Therefore, the adhesive layer is transmitted four times before reaching the blue reflective spatial light modulator 106. Then, the blue component light reflected by the blue reflective spatial light modulator 106 passes through the adhesive layer and the polarization separation film 104a of the second polarization beam splitter 104, and is transmitted from the second polarization beam splitter 104. Emitted. That is, the blue component light is transmitted through the adhesive layer twice in the first polarizing beam splitter 102 and three times in the second polarizing beam splitter 104.

ところで、偏光ビームスプリッタにおいて各三角プリズムを貼合わせる接着剤は、短波長光を吸収する性質があるため、画像表示に用いられる可視光のうち、青色成分光を吸収する。接着剤層は、このように光を吸収することが長時間に亘ると、徐々に特性が劣化し、透過率が次第に低下してゆく。そして、ついには、接着剤層は、焼けてしまう虞がある。   By the way, since the adhesive which bonds each triangular prism in a polarizing beam splitter has the property to absorb short wavelength light, it absorbs blue component light among visible light used for image display. As the adhesive layer absorbs light in this manner over a long period of time, the characteristics gradually deteriorate and the transmittance gradually decreases. Finally, the adhesive layer may be burned.

そこで、本発明は、反射型空間光変調素子を有する画像表示装置などに使用される色分解合成光学系において、偏光ビームスプリッタの如き偏光分離素子における接着剤層の光束の透過による劣化の防止が図られた色分解合成光学系を提供し、また、このような色分解合成光学系を用いて構成された画像表示装置を提供しようとするものである。   Accordingly, the present invention provides a color separation / synthesis optical system for use in an image display device having a reflective spatial light modulation element, which prevents deterioration due to transmission of a light flux of an adhesive layer in a polarization separation element such as a polarization beam splitter. It is an object of the present invention to provide an illustrated color separation / synthesis optical system, and to provide an image display apparatus configured using such a color separation / synthesis optical system.

前述の課題を解決するため、本発明に係る色分解合成光学系においては、直線偏光状態の白色光の光束が入射され、この入射光束の赤色成分光及び緑色成分光の偏波面が青色成分光の偏波面に対して直交する状態とする第1の波長選択性偏光変換手段と、前記第1の波長選択性偏光変換手段を経た光束が入射される偏光分離膜を有し、この偏光分離膜に対するP偏光成分を透過させS偏光成分を反射することにより、赤色成分光及び緑色成分光と、青色成分光との光路を分岐させる第1の偏光分離素子と、前記第1の偏光分離素子から赤色成分光及び緑色成分光が入射され、赤色成分光及び緑色成分光のうち、第1の色成分光の偏波面と第2の色成分光の偏波面とが互いに直交する状態とする第2の波長選択性偏光変換手段と、前記第2の波長選択性偏光変換手段から前記第1及び第2の色成分光が入射され、第1の色成分光を第1の空間光変調素子に入射させ、第2の色成分光を第2の空間光変調素子に入射させる第2の偏光分離素子と、前記第1の偏光分離素子から青色成分光が入射され、この青色成分光を第3の空間光変調素子に入射させる第3の偏光分離素子と、前記第1及び第2の空間光変調素子を経た赤色成分光及び緑色成分光の変調光と前記第3の空間光変調素子を経た青色成分光の変調光とが入射され、これら各変調光を合成して出射する偏光合成素子とを備え、前記第1又は第3の偏光分離素子のうち少なくとも一つは、偏光分離膜が形成された第1のプリズムと、この第1のプリズムの前記偏光分離膜が形成された面に対しこの偏光分離膜及び接着剤層を介して接着された第2のプリズムとからなる偏光ビームスプリッタであって、前記第3の空間光変調素子に向かう青色成分光は、当該偏光ビームスプリッタにおいて、前記第1のプリズムより入射されて前記偏光分離膜により反射されて当該第1のプリズムより出射される。   In order to solve the above-described problems, in the color separation / synthesis optical system according to the present invention, a linearly polarized white light beam is incident, and the polarization planes of the red component light and the green component light of the incident beam are blue component light. A first wavelength-selective polarization conversion means that is orthogonal to the plane of polarization of the light, and a polarization separation film on which a light beam that has passed through the first wavelength-selective polarization conversion means is incident, and this polarization separation film From the first polarization separation element, the first polarization separation element that branches the optical path of the red component light, the green component light, and the blue component light by transmitting the P polarization component and reflecting the S polarization component A second component in which red component light and green component light are incident and the polarization plane of the first color component light and the polarization plane of the second color component light of the red component light and the green component light are orthogonal to each other. Wavelength selective polarization conversion means, and the second wave The first and second color component lights are incident from the selective polarization conversion means, the first color component light is incident on the first spatial light modulator, and the second color component light is incident on the second spatial light. A second polarization separation element that is incident on the modulation element; a third polarization separation element that receives blue component light from the first polarization separation element and causes the blue component light to be incident on the third spatial light modulation element; The modulated light of the red component light and the green component light that has passed through the first and second spatial light modulation elements and the modulated light of the blue component light that has passed through the third spatial light modulation element are incident, and each of these modulated lights And at least one of the first and third polarization separation elements includes a first prism on which a polarization separation film is formed, and the first prism of the first prism. The polarization separation film and the adhesive layer are interposed on the surface on which the polarization separation film is formed. A polarization beam splitter composed of a bonded second prism, wherein the blue component light directed to the third spatial light modulator is incident on the polarization beam splitter from the first prism and the polarization separation is performed. Reflected by the film and emitted from the first prism.

好ましくは、第1又は第3の偏光分離素子は、ワイヤグリッド型偏光分離素子である。   Preferably, the first or third polarization separation element is a wire grid type polarization separation element.

好ましくは、第1の偏光分離素子は、二色性波長分離膜(ダイクロイックフィルタ)である。   Preferably, the first polarization separation element is a dichroic wavelength separation film (dichroic filter).

好ましくは、本発明に係る色分解合成光学系においては、直線偏光状態の白色光の光束が入射され、この入射光束の赤色成分光及び緑色成分光の偏波面が青色成分光の偏波面に対して直交する状態とする第1の波長選択性偏光変換手段と、前記第1の波長選択性偏光変換手段を経た光束が入射される偏光分離膜を有し、この偏光分離膜に対するP偏光成分を透過させS偏光成分を反射することにより、赤色成分光及び緑色成分光と、青色成分光との光路を分岐させる第1の偏光分離素子と、前記第1の偏光分離素子から赤色成分光及び緑色成分光が入射され、赤色成分光及び緑色成分光のうち、第1の色成分光の偏波面と第2の色成分光の偏波面とが互いに直交する状態とする第2の波長選択性偏光変換手段と、前記第2の波長選択性偏光変換手段から前記第1及び第2の色成分光が入射され、第1の色成分光を第1の空間光変調素子に入射させ、第2の色成分光を第2の空間光変調素子に入射させる第2の偏光分離素子と、前記第1の偏光分離素子から青色成分光が入射され、この青色成分光を第3の空間光変調素子に入射させる第3の偏光分離素子と、前記第1及び第2の空間光変調素子を経た赤色成分光及び緑色成分光の変調光と前記第3の空間光変調素子を経た青色成分光の変調光とが入射され、これら各変調光を合成して出射する偏光合成素子とを備え、前記第1の偏光分離素子はワイヤグリッド型偏光分離素子又は二色性波長分離膜であり、前記第3の偏光分離素子はワイヤグリッド型偏光分離素子である。   Preferably, in the color separation / combination optical system according to the present invention, a linearly polarized white light beam is incident, and the polarization planes of the red component light and the green component light of the incident beam are relative to the polarization plane of the blue component light. The first wavelength-selective polarization conversion means that is orthogonal to each other, and a polarization separation film on which the light beam that has passed through the first wavelength-selective polarization conversion means is incident. A first polarization separation element that splits the optical path of the red component light, the green component light, and the blue component light by transmitting and reflecting the S polarization component, and the red component light and the green light from the first polarization separation element Second wavelength selective polarization in which component light is incident and polarization plane of first color component light and polarization plane of second color component light are orthogonal to each other among red component light and green component light Conversion means and the second wavelength selective polarization change The first and second color component lights are incident from the means, the first color component light is incident on the first spatial light modulation element, and the second color component light is incident on the second spatial light modulation element A second polarization separation element that causes the blue component light to be incident from the first polarization separation element, and causes the blue component light to enter the third spatial light modulation element, and the first polarization separation element. And the modulated light of the red component light and the green component light having passed through the second spatial light modulation element and the modulated light of the blue component light having passed through the third spatial light modulation element are incident, and these modulated lights are combined. The first polarization separation element is a wire grid type polarization separation element or a dichroic wavelength separation film, and the third polarization separation element is a wire grid type polarization separation element.

また、本発明に係る画像表示装置においては、前記色分解合成光学系と、前記色分解合成光学系に対し、少なくとも赤色成分光、緑色成分光及び青色成分光を含み直線偏光状態である光束を入射させる光源手段と、前記色分解合成光学系の偏光合成素子から出射された光束を結像させる結像光学系とを備えている。   In the image display apparatus according to the present invention, the color separation / synthesis optical system and a light flux that is linearly polarized and includes at least red component light, green component light, and blue component light with respect to the color separation / synthesis optical system. A light source unit that makes the light incident; and an imaging optical system that forms an image of the light beam emitted from the polarization combining element of the color separation / synthesis optical system.

本発明に係る色分解合成光学系においては、青色成分光は、空間光変調素子に入射されるまでに偏光分離素子における接着剤層を透過しないので、接着剤層の光束の透過による特性の劣化を防止することができ、また、光束が接着剤層を透過することによる光学特性の劣化を防止することができる。   In the color separation / synthesis optical system according to the present invention, the blue component light does not pass through the adhesive layer in the polarization separation element until it is incident on the spatial light modulation element. In addition, it is possible to prevent optical characteristics from deteriorating due to the light flux passing through the adhesive layer.

そして、本発明に係る画像表示装置においては、色分解合成光学系において、青色成分光は、空間光変調素子に入射されるまでに偏光分離素子における接着剤層を透過しないので、接着剤層の光束の透過による特性の劣化を防止して耐久性を向上させることができる。   In the image display device according to the present invention, in the color separation / synthesis optical system, the blue component light does not pass through the adhesive layer in the polarization separation element until it is incident on the spatial light modulation element. The durability can be improved by preventing the deterioration of the characteristics due to the transmission of the light beam.

すなわち、本発明は、反射型空間光変調素子を有する画像表示装置などに使用される色分解合成光学系であって、偏光ビームスプリッタの如き偏光分離素子における接着剤層の光束の透過による劣化の防止が図られ、また、このような接着剤層を光束が透過することによる光学特性の劣化の防止が図られた色分解合成光学系を提供し、また、このような色分解合成光学系を用いて構成された画像表示装置を提供することができるものである。   That is, the present invention relates to a color separation / synthesis optical system used for an image display device having a reflective spatial light modulation element, and the like, and the deterioration of the adhesive layer due to transmission of a light beam in a polarization separation element such as a polarization beam splitter. In addition, the present invention provides a color separation / synthesis optical system in which optical properties are prevented from being deteriorated due to the light beam passing through such an adhesive layer, and such a color separation / synthesis optical system is provided. It is possible to provide an image display device configured by using the above.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明に係る色分解合成光学系を用いた本発明に係る画像表示装置の第1の実施の形態を示す平面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an image display apparatus according to the present invention using a color separation / synthesis optical system according to the present invention.

この色分解合成光学系においては、図1に示すように、光源手段となる照明光学系13により、第1の波長選択性偏光変換手段となる第1の積層位相差フィルタ1に光束が入射される。   In this color separation / synthesis optical system, as shown in FIG. 1, a light beam is incident on a first laminated phase difference filter 1 serving as a first wavelength-selective polarization conversion unit by an illumination optical system 13 serving as a light source unit. The

照明光学系13は、光源14と、この光源14から発せられる光束を集光させる凹面鏡15とを有している。光源14から発せられた光は、凹面鏡15で反射され、熱線フィルタ16を透過し、コンデンサレンズ17及び偏光変換素子18を経て、照明光学系13から出射される。   The illumination optical system 13 includes a light source 14 and a concave mirror 15 that collects a light beam emitted from the light source 14. The light emitted from the light source 14 is reflected by the concave mirror 15, passes through the heat ray filter 16, passes through the condenser lens 17 and the polarization conversion element 18, and is emitted from the illumination optical system 13.

この照明光学系13より発せられた光束は、略々平行光束となされており、かつ、直線偏光となされている。また、この照明光学系13より発せられた光束は、赤色成分光R、青色成分光B及び緑色成分光Gを含んでいる。これら各色成分光R、B、Gは、それぞれが直線偏光となっており、互いに偏波面を同一方向としている。この実施の形態においては、入射光の各色成分光の偏波面は、図1の紙面に平行な方向となっている。   The light beam emitted from the illumination optical system 13 is substantially a parallel light beam and linearly polarized light. The light beam emitted from the illumination optical system 13 includes red component light R, blue component light B, and green component light G. Each of these color component lights R, B, and G is linearly polarized, and the planes of polarization are in the same direction. In this embodiment, the polarization plane of each color component light of the incident light is in a direction parallel to the paper surface of FIG.

照明光学系13からの光束が入射される第1の積層位相差フィルタ1は、位相差板が積層されて構成された光学素子であって、特定の波長帯域のみの偏波面の方向を90°回転させるフィルタである。このような積層位相差フィルタとしては、例えば、カラーリンク(Color Link)社製の「カラーセレクト(Color Select)」を使用することができる。   The first laminated phase difference filter 1 to which the light beam from the illumination optical system 13 is incident is an optical element formed by laminating phase difference plates, and the direction of the polarization plane of only a specific wavelength band is 90 °. It is a filter to rotate. As such a laminated phase difference filter, for example, “Color Select” manufactured by Color Link can be used.

この第1の積層位相差フィルタ1を透過した光束においては、赤色成分光R、青色成分光B及び緑色成分光Gがそれぞれ直線偏光であって、青色成分光Bのみの偏波面の方向が90°回転されて、青色成分光Bの偏波面が赤色成分光R及び緑色成分光Gの偏波面に対して直交している状態となる。   In the light flux that has passed through the first laminated phase difference filter 1, the red component light R, the blue component light B, and the green component light G are each linearly polarized light, and the direction of the polarization plane of only the blue component light B is 90. Rotated, the polarization plane of the blue component light B is orthogonal to the polarization planes of the red component light R and the green component light G.

第1の積層位相差フィルタ1を透過した光束は、第1の偏光分離素子となる第1の偏光ビームスプリッタ2に入射される。この第1の偏光ビームスプリッタ2においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜2aに対して、赤色成分光R及び緑色成分光GがP偏光、青色成分光BがS偏光となっている。したがって、この第1の偏光ビームスプリッタ2においては、赤色成分光R及び緑色成分光Gが偏光分離膜2aを透過し、青色成分光Bが偏光分離膜2aにより反射され、これら赤色成分光R及び緑色成分光Gの光路と、青色成分光Bの光路とが、偏波面方向に応じて分岐される。   The light beam that has passed through the first laminated phase difference filter 1 is incident on a first polarization beam splitter 2 that serves as a first polarization separation element. In the first polarization beam splitter 2, the red component light R and the green component light G are P-polarized and blue component light B with respect to the polarization separation film 2 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. Is S-polarized light. Therefore, in the first polarization beam splitter 2, the red component light R and the green component light G are transmitted through the polarization separation film 2a, and the blue component light B is reflected by the polarization separation film 2a. The optical path of the green component light G and the optical path of the blue component light B are branched according to the polarization plane direction.

この第1の偏光ビームスプリッタ2は、偏光分離膜2aが蒸着などにより一の面に形成された第1の三角プリズム2と、この第1の三角プリズム2の偏光分離膜2aが形成された面に対しこの偏光分離膜2a及び接着剤層2bを介して接着された第2の三角プリズム2とから、立方体状に構成されている。 The first polarizing beam splitter 2, a first triangular prism 2 1 polarization separation film 2a is formed on one surface by a deposition, the first triangular prism 2 first polarization separation film 2a is formed and from this polarization separation film 2a and the second triangular prism 2 2 Metropolitan bonded through an adhesive layer 2b to the plane, and it is configured to cubic.

この第1の偏光ビームスプリッタ2に対しては、第1の積層位相差フィルタ1を透過した光束は、第1の三角プリズム2側から入射される。したがって、偏光分離膜2aにおいて反射される青色成分光Bは、各三角プリズムを接合させている接着剤層2bを透過することなく偏光分離膜2aによって反射されて、第1の三角プリズム2から出射される。 This for the first polarization beam splitter 2, a light beam transmitted through the first multilayer retardation filter 1 is incident from the first triangular prism 2 1 side. Thus, the blue component light B reflected at the polarization separation film 2a is reflected by the polarization splitting film 2a without passing through the adhesive layer 2b that is joined to the triangular prism, the first triangular prism 2 1 Emitted.

第1の偏光ビームスプリッタ2から出射された赤色成分光R及び緑色成分光Gは、第2の波長選択性偏光変換手段となる第2の積層位相差フィルタ3に入射される。この第2の積層位相差フィルタ3は、緑色成分光Gのみの偏波面を90°回転させ、緑色成分光Gの偏波面が赤色成分光Rの偏波面に対して直交する状態として、これら緑色成分光G及び赤色成分光Rを透過させる。   The red component light R and the green component light G emitted from the first polarization beam splitter 2 are incident on the second laminated phase difference filter 3 serving as the second wavelength selective polarization conversion means. The second laminated phase difference filter 3 rotates the polarization plane of only the green component light G by 90 °, and the green component light G is in a state in which the polarization plane of the green component light G is orthogonal to the polarization plane of the red component light R. The component light G and the red component light R are transmitted.

第2の積層位相差フィルタ3を透過した光束は、第2の偏光分離素子となる第2の偏光ビームスプリッタ4に入射される。この第2の偏光ビームスプリッタ4においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜4aに対して、赤色成分光RがP偏光、緑色成分光GがS偏光となっている。赤色成分光Rは、偏光分離膜4a及び接着剤4b層を透過してこの第2の偏光ビームスプリッタ4より出射され、第1の空間光変調素子である赤色用反射型空間光変調素子5に入射する。また、緑色成分光Gは、偏光分離膜4aにより反射されてこの第2の偏光ビームスプリッタ4より出射され、第2の空間光変調素子である緑色用反射型空間光変調素子6に入射する。   The light beam that has passed through the second laminated phase difference filter 3 is incident on a second polarization beam splitter 4 that serves as a second polarization separation element. In the second polarization beam splitter 4, the red component light R is P-polarized light and the green component light G is S-polarized light with respect to the polarization separation film 4 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. ing. The red component light R is transmitted through the polarization separation film 4a and the adhesive 4b layer, is emitted from the second polarization beam splitter 4, and is applied to the red reflective spatial light modulator 5 which is the first spatial light modulator. Incident. The green component light G is reflected by the polarization separation film 4a, is emitted from the second polarization beam splitter 4, and is incident on the green reflective spatial light modulation element 6 which is the second spatial light modulation element.

この第2の偏光ビームスプリッタ4も、第1の偏光ビームスプリッタ2と同様に、偏光分離膜4aが蒸着などにより一の面に形成された第1の三角プリズム4と、この第1の三角プリズム4の偏光分離膜4aが形成された面に対しこの偏光分離膜4a及び接着剤層4bを介して接着された第2の三角プリズム4とから、立方体状に構成されている。 The second polarizing beam splitter 4, like the first polarization beam splitter 2, a first triangular prism 4 1 polarization splitting film 4a is formed on one surface by a deposition, the first triangle from the prism 4 1 of polarization splitting film 4a the polarization separation film with respect to formed surface 4a and the second triangular prism 4 2 Metropolitan bonded through an adhesive layer 4b, are configured in a cubic shape.

この第2の偏光ビームスプリッタ2に対しては、第2の積層位相差フィルタ3を透過した光束は、第1の三角プリズム4側から入射される。したがって、偏光分離膜4aにおいて反射される緑色成分光Gは、各三角プリズムを接合させている接着剤層4bを透過することなく偏光分離膜4aによって反射されて、第1の三角プリズム4から出射される。 This second relative polarization beam splitter 2, light beam passing through the second stacked retardation filter 3 is incident from the first triangular prism 4 1 side. Thus, the green component light G is reflected at the polarization separation film 4a is reflected by the polarization splitting film 4a without passing through the adhesive layer 4b that is joined to the triangular prism, the first triangular prism 4 1 Emitted.

赤色用反射型空間光変調素子5及び緑色用反射型空間光変調素子6は、いわゆる反射型液晶表示デバイスであって、それぞれ、入射光を表示画像の赤色成分及び緑色成分に応じて偏光変調して反射する。表示画像の情報は、外部より、これら赤色用反射型空間光変調素子5及び緑色用反射型空間光変調素子6に供給される。   The red reflective spatial light modulator 5 and the green reflective spatial light modulator 6 are so-called reflective liquid crystal display devices, which respectively modulate the polarization of incident light according to the red and green components of the display image. Reflect. Information on the display image is supplied from the outside to the red reflective spatial light modulator 5 and the green reflective spatial light modulator 6.

赤色用反射型空間光変調素子5により変調されて反射された第1の変調光は、第2の偏光ビームスプリッタ4に再入射する。この第1の変調光は、赤色用反射型空間光変調素子5が白表示である場合において、偏光分離膜4aに対してS偏光となっているので、この偏光分離膜4aにより反射され、この第2の偏光ビームスプリッタ4から、第1の偏光ビームスプリッタ2に戻る方向と異なる方向に出射する。   The first modulated light modulated and reflected by the red reflective spatial light modulator 5 is incident on the second polarization beam splitter 4 again. The first modulated light is S-polarized with respect to the polarization separation film 4a when the red reflective spatial light modulation element 5 displays white, and is reflected by the polarization separation film 4a. The light is emitted from the second polarizing beam splitter 4 in a direction different from the direction returning to the first polarizing beam splitter 2.

緑色用反射型空間光変調素子6により変調されて反射された第2の変調光は、第2の偏光ビームスプリッタ4に再入射する。この第2の変調光は、緑色用反射型空間光変調素子6が白表示である場合において、偏光分離膜4aに対してP偏光となっているので、この偏光分離膜4a及び接着剤層4bを透過して、この第2の偏光ビームスプリッタ4から、第1の偏光ビームスプリッタ2に戻る方向と異なる方向に出射する。   The second modulated light modulated and reflected by the green reflective spatial light modulator 6 is incident on the second polarization beam splitter 4 again. Since the second modulated light is P-polarized with respect to the polarization separation film 4a when the green reflective spatial light modulation element 6 is displaying white, the polarization separation film 4a and the adhesive layer 4b. And is emitted from the second polarization beam splitter 4 in a direction different from the direction returning to the first polarization beam splitter 2.

一方、第1の偏光ビームスプリッタ2から出射された青色成分光Bは、第3の偏光分離素子となる第3の偏光ビームスプリッタ7に入射される。なお、これら第1の偏光ビームスプリッタ2と第3の偏光ビームスプリッタ7との間には、青色光透過フィルタ7cを配置してもよい。この第3の偏光ビームスプリッタ7においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜7aに対して、青色成分光BがS偏光となっている。この青色成分光Bは、偏光分離膜7aにより反射されてこの第3の偏光ビームスプリッタ7より出射され、第3の空間光変調素子である青色用反射型空間光変調素子8に入射する。この青色用反射型空間光変調素子8は、いわゆる反射型液晶表示デバイスであって、入射光を表示画像の緑色成分に応じて偏光変調して反射する。表示画像の情報は、外部より、この青色用反射型空間光変調素子8に供給される。   On the other hand, the blue component light B emitted from the first polarization beam splitter 2 is incident on a third polarization beam splitter 7 serving as a third polarization separation element. A blue light transmission filter 7 c may be disposed between the first polarization beam splitter 2 and the third polarization beam splitter 7. In the third polarization beam splitter 7, the blue component light B is S-polarized with respect to the polarization separation film 7 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. The blue component light B is reflected by the polarization separation film 7a, is emitted from the third polarization beam splitter 7, and is incident on the blue reflective spatial light modulator 8 which is the third spatial light modulator. The blue reflective spatial light modulator 8 is a so-called reflective liquid crystal display device, and reflects incident light by polarization-modulating it according to the green component of the display image. Information of the display image is supplied to the blue reflective spatial light modulator 8 from the outside.

この第3の偏光ビームスプリッタ7も、第1の偏光ビームスプリッタ2と同様に、偏光分離膜7aが蒸着などにより一の面に形成された第1の三角プリズム7と、この第1の三角プリズム7の偏光分離膜7aが形成された面に対しこの偏光分離膜7a及び接着剤層7bを介して接着された第2の三角プリズム7とから、立方体状に構成されている。この第3の偏光ビームスプリッタ7に対しては、第1の偏光ビームスプリッタ2から出射された青色成分光Bは、第1の三角プリズム7側から入射される。したがって、青色成分光Bは、接着剤層7bを透過することなく偏光分離膜7aによって反射されて、第1の三角プリズムから出射される。 The third polarization beam splitter 7, like the first polarization beam splitter 2, a first triangular prism 7 1 polarization separation film 7a is formed on one surface by a deposition, the first triangle from the prism 71 of the polarization splitting film 7a the polarization separation film with respect to formed surface 7a and the second triangular prism 7 2 Metropolitan bonded through an adhesive layer 7b, is configured to cubic. This for the third polarization beam splitter 7, the blue component light B emitted from the first polarization beam splitter 2 are incident from the first triangular prism 7 1 side. Therefore, the blue component light B is reflected by the polarization separation film 7a without passing through the adhesive layer 7b, and is emitted from the first triangular prism.

すなわち、青色成分光Bは、第1の偏光ビームスプリッタ2に対して第1の三角プリズム2より入射されて偏光分離膜2aにより反射されて第1の三角プリズム2より出射され、第3の偏光ビームスプリッタ7に対して第1の三角プリズム7より入射されて偏光分離膜7aにより反射されて第1の三角プリズム7より出射されて青色用反射型空間光変調素子8に入射するので、この青色用反射型空間光変調素子8に到達するまでに、一度も接着剤層を透過することがない。 That is, the blue component light B is emitted from the first triangular prism 2 1 is reflected by the first incident from the triangular prism 2 1 polarization separation film 2a with respect to the first polarizing beam splitter 2, 3 to be the exit from the first triangular prism 7 1 is reflected by the first triangular prism 7 is incident from 1 to polarization separation film 7a with respect to the polarization beam splitter 7 incident on the blue reflection type spatial light modulator 8 Therefore, the adhesive layer is never transmitted before reaching the blue reflective spatial light modulator 8.

青色用反射型空間光変調素子8により変調されて反射された第3の変調光は、第3の偏光ビームスプリッタ7に再入射する。この第3の変調光は、青色用反射型空間光変調素子8が白表示である場合において、偏光分離膜7aに対してP偏光となっているので、この偏光分離膜7a及び接着剤層7bを透過し、この第3の偏光ビームスプリッタ7から、第1の偏光ビームスプリッタ2に戻る方向と異なる方向に出射する。   The third modulated light modulated and reflected by the blue reflective spatial light modulator 8 is incident on the third polarization beam splitter 7 again. Since the third modulated light is P-polarized with respect to the polarization separation film 7a when the blue reflective spatial light modulation element 8 displays white, the polarization separation film 7a and the adhesive layer 7b. And is emitted from the third polarizing beam splitter 7 in a direction different from the direction returning to the first polarizing beam splitter 2.

第2の偏光ビームスプリッタ4から出射された第1及び第2の変調光は、第3の積層位相差フィルタ9に入射される。この第3の積層位相差フィルタ9は、第1の変調光の偏波面を90°回転させて第1及び第2の変調光を透過させ、偏光合成素子となる第4の偏光ビームスプリッタ10に入射させる。このとき、第1及び第2の変調光の偏波面は同一の方向となっている。また、第3の偏光ビームスプリッタ7から出射された第3の変調光は、第4の積層位相差フィルタ11を透過して、第4の偏光ビームスプリッタ10に入射される。この第4の積層位相差フィルタ11は、第3の変調光の偏波面を90°回転させて透過させ、第4の偏光ビームスプリッタ10に入射させる。   The first and second modulated lights emitted from the second polarization beam splitter 4 are incident on the third stacked phase difference filter 9. The third stacked phase difference filter 9 rotates the polarization plane of the first modulated light by 90 ° to transmit the first and second modulated lights, and passes through the fourth polarizing beam splitter 10 serving as a polarization combining element. Make it incident. At this time, the polarization planes of the first and second modulated lights are in the same direction. Further, the third modulated light emitted from the third polarizing beam splitter 7 passes through the fourth stacked phase difference filter 11 and enters the fourth polarizing beam splitter 10. The fourth laminated phase difference filter 11 rotates the polarization plane of the third modulated light by 90 ° and transmits it, and makes it incident on the fourth polarization beam splitter 10.

この第4の偏光ビームスプリッタ10も、第1の偏光ビームスプリッタ2と同様に、偏光分離膜10aが蒸着などにより一の面に形成された第1の三角プリズム10と、この第1の三角プリズム10の偏光分離膜10aが形成された面に対しこの偏光分離膜10a及び接着剤層10bを介して接着された第2の三角プリズム10とから、立方体状に構成されている。 The fourth polarizing beam splitter 10, like the first polarization beam splitter 2, a first triangular prism 10 1 polarization separation film 10a is formed on one surface by a deposition, the first triangle from the prism 10 first polarization separation film 10a and the second triangular prism 10 2 Metropolitan bonded through the polarization separation film 10a and adhesive layer 10b with respect to formed surfaces, it is configured in a cubic shape.

第4の偏光ビームスプリッタ10においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜10aに対して、第1及び第2の変調光がP偏光、第3の変調光がS偏光となっている。第1及び第2の変調光は、偏光分離膜10a及び接着剤層10bを透過し、この第4の偏光ビームスプリッタ10より出射される。第3の変調光は、偏光分離膜10aにより反射され、この第4の偏光ビームスプリッタ10より出射される。このようにして、第1及び第2の変調光と、第3の変調光とが合成される。   In the fourth polarization beam splitter 10, the first and second modulated lights are P-polarized and the third modulated light is compared with the polarization separation film 10 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. S-polarized light. The first and second modulated lights pass through the polarization separation film 10a and the adhesive layer 10b, and are emitted from the fourth polarization beam splitter 10. The third modulated light is reflected by the polarization separation film 10 a and is emitted from the fourth polarization beam splitter 10. In this way, the first and second modulated light and the third modulated light are combined.

この第4の偏光ビームスプリッタ10に対しては、第3の偏光ビームスプリッタ7から出射された第3の変調光は、第1の三角プリズム10側から入射される。したがって、この第3の変調光は、接着剤層10bを透過することなく偏光分離膜10aによって反射されて、第1の三角プリズム10から出射される。 This for the fourth polarizing beam splitter 10, a third modulated light emitted from the third polarization beam splitter 7 is incident from the first triangular prism 10 1 side. Therefore, the third modulated light is reflected by the polarization splitting film 10a without passing through the adhesive layer 10b, and is emitted from the first triangular prism 10 1.

図2は、本発明に係る色分解合成光学系における黒表示時の青色成分光Bの光路を示す平面図である。   FIG. 2 is a plan view showing the optical path of the blue component light B during black display in the color separation / synthesis optical system according to the present invention.

青色成分光Bは、黒表示であるときには、図2に示すように、偏光ビームスプリッタの接着剤層を一度も透過することがない。   As shown in FIG. 2, the blue component light B is never transmitted through the adhesive layer of the polarization beam splitter when black display is performed.

図3は、本発明に係る色分解合成光学系における白表示時の青色成分光Bの光路を示す平面図である。   FIG. 3 is a plan view showing the optical path of the blue component light B during white display in the color separation / synthesis optical system according to the present invention.

青色成分光Bは、白表示であるときにも、図3に示すように、第3の偏光ビームスプリッタ7において一度だけ接着剤層7bを透過するのみである。   The blue component light B is only transmitted through the adhesive layer 7b once in the third polarization beam splitter 7 as shown in FIG.

第4の偏光ビームスプリッタ10から出射された第1乃至第3の変調光は、図1に示すように、第5の積層位相差フィルタ12に入射される。この第5の積層位相差フィルタ12は、第1から第3の直線偏光の変調光を円偏光光として透過させる。   The first to third modulated lights emitted from the fourth polarizing beam splitter 10 are incident on the fifth stacked phase difference filter 12 as shown in FIG. The fifth laminated phase difference filter 12 transmits the first to third linearly polarized modulated light as circularly polarized light.

なお、第5の積層位相差フィルタ12として、第3の変調光の偏波面を90度回転させて第1乃至第3の変調光を偏波面が同一の方向にそろえ、さらに偏光板を透過させるようにしてもよい。この偏光板により偏波面の方向が異なる不要光を除去される。   As the fifth laminated phase difference filter 12, the polarization plane of the third modulated light is rotated by 90 degrees so that the first to third modulated lights are aligned in the same direction and further transmitted through the polarizing plate. You may do it. This polarizing plate removes unnecessary light having a different polarization plane direction.

第5の積層位相差フィルタ12からの出射光は、結像光学系となる投射光学系19に入射する。この投射光学系19は、第1乃至第3の変調光をスクリーン20上に投影し、画像表示を行う。   Light emitted from the fifth laminated phase difference filter 12 enters a projection optical system 19 that is an imaging optical system. The projection optical system 19 projects the first to third modulated light onto the screen 20 and displays an image.

〔第2の実施の形態〕
図4は、本発明に係る色分解合成光学系の第2の実施の形態を示す平面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the color separation / synthesis optical system according to the present invention.

この実施の形態は、前述の第1の実施例における第1乃至第3の偏光ビームスプリッタ2,4,7を平板状のワイヤグリッド型偏光分離素子に置換えたものである。この実施の形態においては、青色成分光Bは、一度も偏光ビームスプリッタの接着層を通過することがない。   In this embodiment, the first to third polarization beam splitters 2, 4 and 7 in the first embodiment are replaced with flat wire grid polarization separation elements. In this embodiment, the blue component light B never passes through the adhesive layer of the polarization beam splitter.

すなわち、この色分解合成光学系においては、図示しない光源から発せられた光束は、略々平行光束となされ、また、直線偏光となされて、図4に示すように、第1の積層位相差フィルタ1に入射される。この入射光の各色成分光R、B、Gは、それぞれが直線偏光となっており、互いに偏波面を同一方向としている。この実施の形態においては、入射光の各色成分光の偏波面は、図4の紙面に平行な方向となっている。   That is, in this color separation / synthesis optical system, a light beam emitted from a light source (not shown) is substantially a parallel light beam and is also linearly polarized, and as shown in FIG. 1 is incident. Each of the color component lights R, B, and G of the incident light is linearly polarized and has the same plane of polarization. In this embodiment, the polarization plane of each color component light of the incident light is in a direction parallel to the paper surface of FIG.

第1の積層位相差フィルタ1を透過した光束においては、赤色成分光R、青色成分光B及び緑色成分光Gがそれぞれ直線偏光であって、青色成分光Bのみの偏波面の方向が90°回転されて、青色成分光Bの偏波面が赤色成分光R及び緑色成分光Gの偏波面に対して直交している状態となる。   In the light beam that has passed through the first laminated phase difference filter 1, the red component light R, the blue component light B, and the green component light G are each linearly polarized light, and the direction of the polarization plane of only the blue component light B is 90 °. It is rotated and the polarization plane of the blue component light B is orthogonal to the polarization planes of the red component light R and the green component light G.

第1の積層位相差フィルタ1を透過した光束は、第1の偏光分離素子となる第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21に入射される。この第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21は、入射光の光路に対して45°の傾斜となされて配置されており、赤色成分光R及び緑色成分光GがP偏光、青色成分光BがS偏光となって入射される。したがって、この第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21においては、赤色成分光R及び緑色成分光Gが透過し、青色成分光Bが反射され、これら赤色成分光R及び緑色成分光Gの光路と、青色成分光Bの光路とが、偏波面方向に応じて分岐される。   The light beam that has passed through the first laminated phase difference filter 1 is incident on a first wire grid type polarization separation element 21 that is a first polarization separation element. The first wire grid type polarization separation element 21 is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the optical path of the incident light. The red component light R and the green component light G are P polarized light, and the blue component light B is Incident as S-polarized light. Therefore, in the first wire grid type polarization separation element 21, the red component light R and the green component light G are transmitted, the blue component light B is reflected, and the optical paths of the red component light R and the green component light G are The optical path of the blue component light B is branched according to the polarization plane direction.

第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21から出射された赤色成分光R及び緑色成分光Gは、第2の積層位相差フィルタ3に入射される。この第2の積層位相差フィルタ3は、赤色成分光Rのみの偏波面を90°回転させ、赤色成分光Rの偏波面が緑色成分光Gの偏波面に対して直交する状態として、これら赤色成分光R及び緑色成分光Gを透過させる。   The red component light R and the green component light G emitted from the first wire grid type polarization separation element 21 are incident on the second stacked phase difference filter 3. The second laminated phase difference filter 3 rotates the polarization plane of only the red component light R by 90 °, and the red component light R is in a state in which the polarization plane of the red component light R is orthogonal to the polarization plane of the green component light G. The component light R and the green component light G are transmitted.

第2の積層位相差フィルタ3を透過した光束は、第2の偏光分離素子となる第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22に入射される。この第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22は、入射光の光路に対して45°の傾斜となされて配置されており、緑色成分光GがS偏光、赤色成分光RがP偏光となって入射される。緑色成分光Gは、第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22により反射され、緑色用反射型空間光変調素子6に入射する。また、赤色成分光Rは、第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22を透過して、赤色用反射型空間光変調素子5に入射する。   The light beam that has passed through the second laminated phase difference filter 3 is incident on a second wire grid type polarization separation element 22 that is a second polarization separation element. The second wire grid type polarization separation element 22 is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the optical path of the incident light. The green component light G is S-polarized light and the red component light R is P-polarized light. Incident. The green component light G is reflected by the second wire grid type polarization separation element 22 and is incident on the green reflective spatial light modulation element 6. Further, the red component light R is transmitted through the second wire grid type polarization separation element 22 and is incident on the red reflection type spatial light modulation element 5.

緑色用反射型空間光変調素子6及び赤色用反射型空間光変調素子5は、それぞれ、入射光を表示画像の緑色成分及び赤色成分に応じて偏光変調して反射する。   The green reflective spatial light modulator 6 and the red reflective spatial light modulator 5 respectively reflect incident light with polarization modulation according to the green component and red component of the display image.

赤色用反射型空間光変調素子5により変調されて反射された第1の変調光は、第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22に再入射する。この第2の変調光は、赤色用反射型空間光変調素子5が白表示である場合において、第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22に対してS偏光となっているので、この第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22により反射され、この第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22から、第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21に戻る方向と異なる方向に出射する。   The first modulated light modulated and reflected by the red reflective spatial light modulator 5 is incident again on the second wire grid polarization separation element 22. The second modulated light is S-polarized with respect to the second wire grid type polarization separation element 22 when the red reflective spatial light modulation element 5 displays white. The light is reflected by the wire grid polarization separation element 22 and is emitted from the second wire grid polarization separation element 22 in a direction different from the direction returning to the first wire grid polarization separation element 21.

緑色用反射型空間光変調素子6により変調されて反射された第2の変調光は、第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22に再入射する。この第1の変調光は、緑色用反射型空間光変調素子6が白表示である場合において、第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22に対してP偏光となっているので、この第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22を透過し、この第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22から、第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21に戻る方向と異なる方向に出射する。   The second modulated light modulated and reflected by the green reflective spatial light modulation element 6 is incident on the second wire grid polarization separation element 22 again. Since the first modulated light is P-polarized with respect to the second wire grid type polarization separation element 22 when the green reflective spatial light modulation element 6 is displaying white, the second modulated light is The light is transmitted through the wire grid type polarization separation element 22, and is emitted from the second wire grid type polarization separation element 22 in a direction different from the direction returning to the first wire grid type polarization separation element 21.

一方、第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21により反射された青色成分光Bは、第3の偏光分離素子となる第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23に入射される。この第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23は、入射光の光路に対して45°の傾斜となされて配置されており、青色成分光BがS偏光となって入射される。なお、これら第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21と第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23との間には、青色光透過フィルタ7cを配置してもよい。この青色成分光Bは、第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23により反射され、青色用反射型空間光変調素子8に入射する。この青色用反射型空間光変調素子8は、入射光を表示画像の青色成分に応じて偏光変調して反射する。   On the other hand, the blue component light B reflected by the first wire grid type polarization separation element 21 is incident on the third wire grid type polarization separation element 23 which becomes the third polarization separation element. The third wire grid type polarization separation element 23 is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the optical path of incident light, and the blue component light B is incident as S-polarized light. A blue light transmission filter 7c may be disposed between the first wire grid type polarization separation element 21 and the third wire grid type polarization separation element 23. The blue component light B is reflected by the third wire grid type polarization separation element 23 and enters the blue reflective spatial light modulation element 8. The blue reflective spatial light modulator 8 reflects incident light with polarization modulation according to the blue component of the display image.

青色用反射型空間光変調素子8により変調されて反射された第3の変調光は、第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23に再入射する。この第3の変調光は、青色用反射型空間光変調素子8が白表示である場合において、第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23に対してP偏光となっているので、この第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23を透過し、この第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23から、第1のワイヤグリッド型偏光分離素子21に戻る方向と異なる方向に出射する。   The third modulated light that has been modulated and reflected by the blue reflective spatial light modulator 8 re-enters the third wire grid polarization separation element 23. The third modulated light is P-polarized with respect to the third wire grid type polarization separation element 23 when the blue reflective spatial light modulation element 8 is displaying white. The light is transmitted through the wire grid type polarization separation element 23, and is emitted from the third wire grid type polarization separation element 23 in a direction different from the direction returning to the first wire grid type polarization separation element 21.

第2のワイヤグリッド型偏光分離素子22から出射された第1及び第2の変調光は、第3の積層位相差フィルタ9に入射される。この第3の積層位相差フィルタ9は、第1の変調光の偏波面を90°回転させて第1及び第2の変調光を透過させ、偏光ビームスプリッタ10に入射させる。このとき、第1及び第2の変調光の偏波面は同一の方向となっている。また、第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23から出射された第3の変調光は、第4の積層位相差フィルタ11を透過して、偏光ビームスプリッタ10に入射する。この第4の積層位相差フィルタ11は、第3の変調光の偏波面を90°回転させて透過させ、偏光ビームスプリッタ10に入射させる。   The first and second modulated lights emitted from the second wire grid type polarization separation element 22 are incident on the third laminated phase difference filter 9. The third laminated phase difference filter 9 rotates the polarization plane of the first modulated light by 90 °, transmits the first and second modulated lights, and enters the polarization beam splitter 10. At this time, the polarization planes of the first and second modulated lights are in the same direction. Further, the third modulated light emitted from the third wire grid type polarization separation element 23 passes through the fourth laminated phase difference filter 11 and enters the polarization beam splitter 10. The fourth laminated phase difference filter 11 rotates the polarization plane of the third modulated light by 90 ° and transmits it, and makes it incident on the polarization beam splitter 10.

偏光ビームスプリッタ10においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜10aに対して、第1及び第2の変調光がP偏光、第3の変調光がS偏光となっている。第1及び第2の変調光は、偏光分離膜10aを透過し、この偏光ビームスプリッタ10より出射される。第3の変調光は、偏光分離膜10aにより反射され、この偏光ビームスプリッタ10より出射される。このようにして、第1及び第2の変調光と、第3の変調光とが合成される。   In the polarization beam splitter 10, the first and second modulated lights are P-polarized and the third modulated light is S-polarized with respect to the polarization separation film 10 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. It has become. The first and second modulated lights pass through the polarization separation film 10 a and are emitted from the polarization beam splitter 10. The third modulated light is reflected by the polarization separation film 10 a and emitted from the polarization beam splitter 10. In this way, the first and second modulated light and the third modulated light are combined.

この偏光ビームスプリッタ10に対しては、第3のワイヤグリッド型偏光分離素子23から出射された第3の変調光は、第1の三角プリズム10側から入射される。したがって、この第3の変調光は、偏光ビームスプリッタ10の接着剤層10bを透過することなく偏光分離膜10aによって反射されて、第1の三角プリズム10から出射される。 For this polarization beam splitter 10, a third modulated light emitted from the third wire grid type polarization split element 23 is incident from the first triangular prism 10 1 side. Therefore, the third modulated light is reflected by the polarization splitting film 10a without passing through the adhesive layer 10b of the polarization beam splitter 10, it is emitted from the first triangular prism 10 1.

偏光ビームスプリッタ10から出射された第1乃至第3の変調光は、図示しない第5の積層位相差フィルタに入射される。この第5の積層位相差フィルタ12は、第1から第3の直線偏光の変調光を円偏光光として透過させる。   The first to third modulated lights emitted from the polarization beam splitter 10 are incident on a fifth laminated phase difference filter (not shown). The fifth laminated phase difference filter 12 transmits the first to third linearly polarized modulated light as circularly polarized light.

なお、第5の積層位相差フィルタ12として、第3の変調光の偏波面を90度回転させて第1乃至第3の変調光を偏波面が同一の方向にそろえ、さらに偏光板を透過させるようにしてもよい。この偏光板により偏光面の方向が異なる不要光を除去される。   As the fifth laminated phase difference filter 12, the polarization plane of the third modulated light is rotated by 90 degrees so that the first to third modulated lights are aligned in the same direction and further transmitted through the polarizing plate. You may do it. This polarizing plate removes unnecessary light whose polarization plane direction is different.

第5の積層位相差フィルタからの出射光は、図示しない投射光学系に入射する。この投射光学系は、第1乃至第3の変調光をスクリーン上に投影し、画像表示を行う。   The outgoing light from the fifth laminated phase difference filter enters a projection optical system (not shown). The projection optical system projects the first to third modulated light onto the screen and displays an image.

〔第3の実施の形態〕
図5は、本発明に係る色分解合成光学系の第3の実施の形態を示す平面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment of the color separation / synthesis optical system according to the present invention.

この実施の形態は、前述の第1の実施例における第1の偏光ビームスプリッタ2を二色性波長分離膜(ダイクロイックフィルタ)に置換えたものである。   In this embodiment, the first polarizing beam splitter 2 in the first embodiment is replaced with a dichroic wavelength separation film (dichroic filter).

すなわち、この色分解合成光学系においては、図示しない光源から発せられた光束は、略々平行光束となされ、また、直線偏光となされて、図5に示すように、第1の積層位相差フィルタ1に入射される。この入射光の各色成分光R、B、Gは、それぞれが直線偏光となっており、互いに偏波面を同一方向としている。この実施の形態においては、入射光の各色成分光の偏波面は、図5の紙面に平行な方向となっている。   That is, in this color separation / synthesis optical system, a light beam emitted from a light source (not shown) is substantially a parallel light beam and is also linearly polarized light, and as shown in FIG. 1 is incident. Each of the color component lights R, B, and G of the incident light is linearly polarized and has the same plane of polarization. In this embodiment, the polarization plane of each color component light of the incident light is in a direction parallel to the paper surface of FIG.

第1の積層位相差フィルタ1を透過した光束においては、赤色成分光R、青色成分光B及び緑色成分光Gがそれぞれ直線偏光であって、青色成分光Bのみの偏波面の方向が90°回転されて、青色成分光Bの偏波面が赤色成分光R及び緑色成分光Gの偏波面に対して直交している状態となる。   In the light beam that has passed through the first laminated phase difference filter 1, the red component light R, the blue component light B, and the green component light G are each linearly polarized light, and the direction of the polarization plane of only the blue component light B is 90 °. It is rotated and the polarization plane of the blue component light B is orthogonal to the polarization planes of the red component light R and the green component light G.

第1の積層位相差フィルタ1を透過した光束は、二色性波長分離膜24に入射される。この二色性波長分離膜24は、入射光の光路に対して45°の傾斜となされて配置されており、赤色成分光R及び緑色成分光Gを透過させ、青色成分光Bを反射する。したがって、この二色性波長分離膜24において、これら赤色成分光R及び緑色成分光Gの光路と、青色成分光Bの光路とが、分岐される。   The light beam that has passed through the first laminated phase difference filter 1 is incident on the dichroic wavelength separation film 24. The dichroic wavelength separation film 24 is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the optical path of the incident light, transmits the red component light R and the green component light G, and reflects the blue component light B. Therefore, in the dichroic wavelength separation film 24, the optical path of the red component light R and the green component light G and the optical path of the blue component light B are branched.

二色性波長分離膜24を透過した赤色成分光R及び緑色成分光Gは、第2の積層位相差フィルタ3に入射される。この第2の積層位相差フィルタ3は、緑色成分光Gのみの偏波面を90°回転させ、緑色成分光Gの偏波面が赤色成分光Rの偏波面に対して直交する状態として、これら緑色成分光G及び赤色成分光Rを透過させる。   The red component light R and the green component light G transmitted through the dichroic wavelength separation film 24 are incident on the second stacked phase difference filter 3. The second laminated phase difference filter 3 rotates the polarization plane of only the green component light G by 90 °, and the green component light G is in a state in which the polarization plane of the green component light G is orthogonal to the polarization plane of the red component light R. The component light G and the red component light R are transmitted.

第2の積層位相差フィルタ3を透過した光束は、第2の偏光ビームスプリッタ4に入射される。この第2の偏光ビームスプリッタ4においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜4aに対して、赤色成分光RがP偏光、緑色成分光GがS偏光となっている。赤色成分光Rは、偏光分離膜4a及び接着剤層4bを透過してこの第2の偏光ビームスプリッタ4より出射され、第1の空間光変調素子である赤色用反射型空間光変調素子5に入射する。また、緑色成分光Gは、偏光分離膜4aにより反射されてこの第2の偏光ビームスプリッタ4より出射され、第2の空間光変調素子である緑色用反射型空間光変調素子6に入射する。   The light beam that has passed through the second laminated phase difference filter 3 is incident on the second polarization beam splitter 4. In the second polarization beam splitter 4, the red component light R is P-polarized light and the green component light G is S-polarized light with respect to the polarization separation film 4 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. ing. The red component light R is transmitted through the polarization separation film 4a and the adhesive layer 4b and is emitted from the second polarization beam splitter 4, and is applied to the red reflective spatial light modulator 5 which is the first spatial light modulator. Incident. Further, the green component light G is reflected by the polarization separation film 4a, is emitted from the second polarization beam splitter 4, and enters the green reflective spatial light modulation element 6 which is the second spatial light modulation element.

この第2の偏光ビームスプリッタ4は、偏光分離膜4aが蒸着などにより一の面に形成された第1の三角プリズム4と、この第1の三角プリズム4の偏光分離膜4aが形成された面に対しこの偏光分離膜4a及び接着剤層4bを介して接着された第2の三角プリズム4とから、立方体状に構成されている。 The second polarizing beam splitter 4, the first triangular prism 4 1 polarization splitting film 4a is formed on one surface by a deposition, the first triangular prism 4 first polarization separation film 4a is formed from the second triangular prism 4 2 Metropolitan bonded through the polarization splitting film 4a and the adhesive layer 4b with respect to a plane, and is configured to cubic.

この第2の偏光ビームスプリッタ2に対しては、第2の積層位相差フィルタ3を透過した光束は、第1の三角プリズム4側から入射される。したがって、偏光分離膜4aにおいて反射される緑色成分光Gは、各三角プリズムを接合させている接着剤層4bを透過することなく偏光分離膜4aによって反射されて、第1の三角プリズム4から出射される。 This second relative polarization beam splitter 2, light beam passing through the second stacked retardation filter 3 is incident from the first triangular prism 4 1 side. Thus, the green component light G is reflected at the polarization separation film 4a is reflected by the polarization splitting film 4a without passing through the adhesive layer 4b that is joined to the triangular prism, the first triangular prism 4 1 Emitted.

赤色用反射型空間光変調素子5及び緑色用反射型空間光変調素子6は、いわゆる反射型液晶表示デバイスであって、それぞれ、入射光を表示画像の赤色成分及び緑色成分に応じて偏光変調して反射する。表示画像の情報は、外部より、これら赤色用反射型空間光変調素子5及び緑色用反射型空間光変調素子6に供給される。   The red reflective spatial light modulator 5 and the green reflective spatial light modulator 6 are so-called reflective liquid crystal display devices, which respectively modulate the polarization of incident light according to the red and green components of the display image. Reflect. Information on the display image is supplied from the outside to the red reflective spatial light modulator 5 and the green reflective spatial light modulator 6.

赤色用反射型空間光変調素子5により変調されて反射された第1の変調光は、第2の偏光ビームスプリッタ4に再入射する。この第1の変調光は、赤色用反射型空間光変調素子5が白表示である場合において、偏光分離膜4aに対してS偏光となっているので、この偏光分離膜4aにより反射され、この第2の偏光ビームスプリッタ4から、二色性波長分離膜24に戻る方向と異なる方向に出射する。   The first modulated light modulated and reflected by the red reflective spatial light modulator 5 is incident on the second polarization beam splitter 4 again. The first modulated light is S-polarized with respect to the polarization separation film 4a when the red reflective spatial light modulation element 5 displays white, and is reflected by the polarization separation film 4a. The light is emitted from the second polarizing beam splitter 4 in a direction different from the direction returning to the dichroic wavelength separation film 24.

緑色用反射型空間光変調素子6により変調されて反射された第2の変調光は、第2の偏光ビームスプリッタ4に再入射する。この第2の変調光は、緑色用反射型空間光変調素子6が白表示である場合において、偏光分離膜4aに対してP偏光となっているので、この偏光分離膜4a及び接着剤層4bを透過して、この第2の偏光ビームスプリッタ4から、二色性波長分離膜24に戻る方向と異なる方向に出射する。   The second modulated light modulated and reflected by the green reflective spatial light modulator 6 is incident on the second polarization beam splitter 4 again. Since the second modulated light is P-polarized with respect to the polarization separation film 4a when the green reflective spatial light modulation element 6 is displaying white, the polarization separation film 4a and the adhesive layer 4b. And is emitted from the second polarization beam splitter 4 in a direction different from the direction returning to the dichroic wavelength separation film 24.

一方、二色性波長分離膜24により反射された青色成分光Bは、第3の偏光ビームスプリッタ7に入射される。なお、これら二色性波長分離膜24と第3の偏光ビームスプリッタ7との間には、さらに青色光透過フィルタ7cを配置してもよい。この第3の偏光ビームスプリッタ7においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜7aに対して、青色成分光BがS偏光となっている。この青色成分光Bは、偏光分離膜7aにより反射されてこの第3の偏光ビームスプリッタ7より出射され、第3の空間光変調素子である青色用反射型空間光変調素子8に入射する。この青色用反射型空間光変調素子8は、いわゆる反射型液晶表示デバイスであって、入射光を表示画像の青色成分に応じて偏光変調して反射する。表示画像の情報は、外部より、この青色用反射型空間光変調素子8に供給される。   On the other hand, the blue component light B reflected by the dichroic wavelength separation film 24 is incident on the third polarization beam splitter 7. A blue light transmission filter 7 c may be further disposed between the dichroic wavelength separation film 24 and the third polarizing beam splitter 7. In the third polarization beam splitter 7, the blue component light B is S-polarized with respect to the polarization separation film 7 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. The blue component light B is reflected by the polarization separation film 7a, is emitted from the third polarization beam splitter 7, and is incident on the blue reflective spatial light modulator 8 which is the third spatial light modulator. The blue reflective spatial light modulator 8 is a so-called reflective liquid crystal display device, and reflects incident light by polarization-modulating the incident light according to the blue component of the display image. Information of the display image is supplied to the blue reflective spatial light modulator 8 from the outside.

この第3の偏光ビームスプリッタ7も、第2の偏光ビームスプリッタ4と同様に、偏光分離膜7aが蒸着などにより一の面に形成された第1の三角プリズム7と、この第1の三角プリズム7の偏光分離膜7aが形成された面に対しこの偏光分離膜7a及び接着剤層7bを介して接着された第2の三角プリズム7とから、立方体状に構成されている。この第3の偏光ビームスプリッタ7に対しては、二色性波長分離膜24から出射された青色成分光Bは、第1の三角プリズム7側から入射される。したがって、青色成分光Bは、接着剤層7bを透過することなく偏光分離膜7aによって反射されて、第1の三角プリズム7から出射される。 The third polarization beam splitter 7, like the second polarization beam splitter 4, the first triangular prism 7 1 polarization separation film 7a is formed on one surface by a deposition, the first triangle from the prism 71 of the polarization splitting film 7a the polarization separation film with respect to formed surface 7a and the second triangular prism 7 2 Metropolitan bonded through an adhesive layer 7b, is configured to cubic. This for the third polarization beam splitter 7, the blue component light B emitted from the dichroic wavelength separating film 24 is incident from the first triangular prism 7 1 side. Thus, the blue component light B is reflected by the polarization splitting film 7a without passing through an adhesive layer 7b, it is emitted from the first triangular prism 7 1.

すなわち、青色成分光Bは、二色性波長分離膜24において反射され、第3の偏光ビームスプリッタ7に対して第1の三角プリズム7より入射されて偏光分離膜7aにより反射されて第1の三角プリズム7より出射されて青色用反射型空間光変調素子8に入射するので、この青色用反射型空間光変調素子8に到達するまでに、一度も接着剤層を透過することがない。 That is, the blue component light B, is reflected at the dichroic wavelength separating film 24, first being reflected by the third it is against the polarization beam splitter 7 entering from the first triangular prism 7 1 polarization splitting film 7a 1 since emitted from the triangular prism 71 and is incident on the blue reflection type spatial light modulator 8, to reach the blue reflection type spatial light modulator 8, it is not transmitted through the even adhesive layer once .

青色用反射型空間光変調素子8により変調されて反射された第3の変調光は、第3の偏光ビームスプリッタ7に再入射する。この第3の変調光は、青色用反射型空間光変調素子8が白表示である場合において、偏光分離膜7aに対してP偏光となっているので、この偏光分離膜7a及び接着剤層7bを透過し、この第3の偏光ビームスプリッタ7から、二色性波長分離膜24に戻る方向と異なる方向に出射する。   The third modulated light modulated and reflected by the blue reflective spatial light modulator 8 is incident on the third polarization beam splitter 7 again. Since the third modulated light is P-polarized with respect to the polarization separation film 7a when the blue reflective spatial light modulation element 8 displays white, the polarization separation film 7a and the adhesive layer 7b. And is emitted from the third polarizing beam splitter 7 in a direction different from the direction returning to the dichroic wavelength separation film 24.

第2の偏光ビームスプリッタ4から出射された第1及び第2の変調光は、第3の積層位相差フィルタ9に入射される。この第3の積層位相差フィルタ9は、第1の変調光の偏波面を90°回転させて第1及び第2の変調光を透過させ、偏光合成素子となる第4の偏光ビームスプリッタ10に入射させる。このとき、第1及び第2の変調光の偏波面は同一の方向となっている。また、第3の偏光ビームスプリッタ7から出射された第3の変調光は、第4の積層位相差フィルタ11を透過して、第4の偏光ビームスプリッタ10に入射される。この第4の積層位相差フィルタ11は、第3の変調光の偏波面を90°回転させて透過させ、第4の偏光ビームスプリッタ10に入射させる。   The first and second modulated lights emitted from the second polarization beam splitter 4 are incident on the third stacked phase difference filter 9. The third stacked phase difference filter 9 rotates the polarization plane of the first modulated light by 90 ° to transmit the first and second modulated lights, and passes through the fourth polarizing beam splitter 10 serving as a polarization combining element. Make it incident. At this time, the polarization planes of the first and second modulated lights are in the same direction. Further, the third modulated light emitted from the third polarizing beam splitter 7 passes through the fourth stacked phase difference filter 11 and enters the fourth polarizing beam splitter 10. The fourth laminated phase difference filter 11 rotates the polarization plane of the third modulated light by 90 ° and transmits it, and makes it incident on the fourth polarization beam splitter 10.

この第4の偏光ビームスプリッタ10も、第2の偏光ビームスプリッタ4と同様に、偏光分離膜10aが蒸着などにより一の面に形成された第1の三角プリズム10と、この第1の三角プリズム10の偏光分離膜10aが形成された面に対しこの偏光分離膜10a及び接着剤層10bを介して接着された第2の三角プリズム10とから、立方体状に構成されている。 The fourth polarizing beam splitter 10, like the second polarization beam splitter 4, the first triangular prism 10 1 polarization separation film 10a is formed on one surface by a deposition, the first triangle from the prism 10 first polarization separation film 10a and the second triangular prism 10 2 Metropolitan bonded through the polarization separation film 10a and adhesive layer 10b with respect to formed surfaces, it is configured in a cubic shape.

第4の偏光ビームスプリッタ10においては、入射光の光路に対して45°の傾斜となされた偏光分離膜10aに対して、第1及び第2の変調光がP偏光、第3の変調光がS偏光となっている。第1及び第2の変調光は、偏光分離膜10a及び接着剤層10bを透過し、この第4の偏光ビームスプリッタ10より出射される。第3の変調光は、偏光分離膜10aにより反射され、この第4の偏光ビームスプリッタ10より出射される。このようにして、第1及び第2の変調光と、第3の変調光とが合成される。   In the fourth polarization beam splitter 10, the first and second modulated lights are P-polarized and the third modulated light is compared with the polarization separation film 10 a inclined at 45 ° with respect to the optical path of the incident light. S-polarized light. The first and second modulated lights pass through the polarization separation film 10a and the adhesive layer 10b, and are emitted from the fourth polarization beam splitter 10. The third modulated light is reflected by the polarization separation film 10 a and is emitted from the fourth polarization beam splitter 10. In this way, the first and second modulated light and the third modulated light are combined.

この第4の偏光ビームスプリッタ10に対しては、第3の偏光ビームスプリッタ7から出射された第3の変調光は、第1の三角プリズム10側から入射される。したがって、この第3の変調光は、接着剤層10bを透過することなく偏光分離膜10aによって反射されて、第1の三角プリズム10から出射される。 This for the fourth polarizing beam splitter 10, a third modulated light emitted from the third polarization beam splitter 7 is incident from the first triangular prism 10 1 side. Therefore, the third modulated light is reflected by the polarization splitting film 10a without passing through the adhesive layer 10b, and is emitted from the first triangular prism 10 1.

青色成分光Bは、黒表示であるときには、偏光ビームスプリッタの接着剤層を一度も透過することがない。また、青色成分光Bは、白表示であるときにも、第3の偏光ビームスプリッタ7において一度だけ接着剤層7を透過するのみである。 The blue component light B never passes through the adhesive layer of the polarizing beam splitter when displaying black. The blue component light B, even when a white display, only transmits only the adhesive layer 71 once in the third polarization beam splitter 7.

第4の偏光ビームスプリッタ10から出射された第1乃至第3の変調光は、図示しない第5の積層位相差フィルタに入射される。この第5の積層位相差フィルタは、第3の変調光の偏波面を90°回転させて第1乃至第3の変調光を透過させる。この第5の積層位相差フィルタを経た第1乃至第3の変調光は、偏波面が同一の方向となっている。なお、第5の積層位相差フィルタを経た第1乃至第3の変調光を、さらに偏光板を透過させるようにしてもよい。この偏光板により、偏波面の方向が異なる不要光を除去される。   The first to third modulated lights emitted from the fourth polarizing beam splitter 10 are incident on a fifth laminated phase difference filter (not shown). The fifth stacked phase difference filter rotates the polarization plane of the third modulated light by 90 ° and transmits the first to third modulated lights. The first to third modulated lights that have passed through the fifth laminated phase difference filter have the same plane of polarization. Note that the first to third modulated lights that have passed through the fifth stacked phase difference filter may be further transmitted through the polarizing plate. This polarizing plate removes unnecessary light having a different polarization plane direction.

第5の積層位相差フィルタからの出射光は、図示しない投射光学系に入射する。この投射光学系は、第1乃至第3の変調光をスクリーン上に投影し、画像表示を行う。   The outgoing light from the fifth laminated phase difference filter enters a projection optical system (not shown). The projection optical system projects the first to third modulated light onto the screen and displays an image.

本発明に係る色分解合成光学系を用いた本発明に係る画像表示装置の第1の実施の形態を示す平面図である。1 is a plan view showing a first embodiment of an image display device according to the present invention using a color separation / synthesis optical system according to the present invention. 本発明に係る色分解合成光学系における黒表示時の青色成分光の光路を示す平面図である。It is a top view which shows the optical path of the blue component light at the time of the black display in the color separation synthetic | combination optical system which concerns on this invention. 本発明に係る色分解合成光学系における白表示時の青色成分光Bの光路を示す平面図である。It is a top view which shows the optical path of the blue component light B at the time of white display in the color separation / synthesis optical system which concerns on this invention. 本発明に係る色分解合成光学系の第2の実施の形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the color separation / synthesis optical system which concerns on this invention. 本発明に係る色分解合成光学系の第3の実施の形態を示す平面図である。It is a top view which shows 3rd Embodiment of the color separation / synthesis optical system which concerns on this invention. 従来の色分解合成光学系の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the conventional color separation synthetic | combination optical system. 偏光ビームスプリッタを示す図である。It is a figure which shows a polarization beam splitter.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の積層位相差フィルタ
2 第1の偏光ビームスプリッタ
3 第2の積層位相差フィルタ
4 第2の偏光ビームスプリッタ
5 赤色用反射型空間光変調素子
6 緑色用反射型空間光変調素子
7 第3の偏光ビームスプリッタ
8 青色用反射型空間光変調素子
9 第3の積層位相差フィルタ
10 第4の偏光ビームスプリッタ
11 第4の積層位相差フィルタ
12 位相差フィルタ
13 照明光学系
19 投影光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st lamination | stacking phase difference filter 2 1st polarization | polarized-light beam splitter 3 2nd lamination | stacking phase difference filter 4 2nd polarization | polarized-light beam splitter 5 Red reflection type spatial light modulation element 6 Green reflection type spatial light modulation element 7 1st 3 polarizing beam splitter 8 blue reflective spatial light modulator 9 third laminated phase difference filter 10 fourth polarizing beam splitter 11 fourth laminated phase difference filter 12 phase difference filter 13 illumination optical system 19 projection optical system

Claims (2)

直線偏光状態の白色光の光束が入射され、この入射光束の赤色成分光及び緑色成分光の偏波面が青色成分光の偏波面に対して直交する状態とする第1の波長選択性偏光変換手段と、
前記第1の波長選択性偏光変換手段を経た光束が入射される偏光分離膜を有し、この偏光分離膜に対するP偏光成分を透過させS偏光成分を反射することにより、赤色成分光及び緑色成分光と、青色成分光との光路を分岐させる第1の偏光分離素子と、
前記第1の偏光分離素子から赤色成分光及び緑色成分光が入射され、赤色成分光及び緑色成分光のうち、第1の色成分光の偏波面と第2の色成分光の偏波面とが互いに直交する状態とする第2の波長選択性偏光変換手段と、
前記第2の波長選択性偏光変換手段から前記第1及び第2の色成分光が入射され、第1の色成分光を第1の空間光変調素子に入射させ、第2の色成分光を第2の空間光変調素子に入射させる第2の偏光分離素子と、
前記第1の偏光分離素子から青色成分光が入射され、この青色成分光を第3の空間光変調素子に入射させる第3の偏光分離素子と、
前記第1及び第2の空間光変調素子を経た赤色成分光及び緑色成分光の変調光と前記第3の空間光変調素子を経た青色成分光の変調光とが入射され、これら各変調光を合成して出射する偏光合成素子と、
を備え、
前記第1又は第3の偏光分離素子のうち少なくとも一つは、偏光分離膜が形成された第1のプリズムと、この第1のプリズムの前記偏光分離膜が形成された面に対しこの偏光分離膜及び接着剤層を介して接着された第2のプリズムとからなる偏光ビームスプリッタであって、前記第3の空間光変調素子に向かう青色成分光は、当該偏光ビームスプリッタにおいて、前記第1のプリズムより入射されて前記偏光分離膜により反射されて当該第1のプリズムより出射されること
を特徴とする色分解合成光学系。
First wavelength-selective polarization conversion means for entering a linearly polarized white light beam and setting the polarization planes of the red component light and green component light of the incident beam to be orthogonal to the polarization plane of the blue component light When,
A red light component and a green light component are obtained by transmitting a P-polarized light component and reflecting an S-polarized light component with respect to the polarized light-separating film, and having a polarized light separating film on which the light beam having passed through the first wavelength-selective polarization converting means is incident. A first polarization separation element for branching an optical path between the light and the blue component light;
Red component light and green component light are incident from the first polarization separation element, and the polarization plane of the first color component light and the polarization plane of the second color component light out of the red component light and the green component light. Second wavelength-selective polarization conversion means that are orthogonal to each other;
The first and second color component lights are incident from the second wavelength selective polarization conversion means, the first color component light is incident on the first spatial light modulator, and the second color component light is A second polarization separation element that is incident on the second spatial light modulation element;
A third polarization separation element that receives blue component light from the first polarization separation element and makes the blue component light incident on a third spatial light modulation element;
The modulated light of the red component light and the green component light that has passed through the first and second spatial light modulation elements and the modulated light of the blue component light that has passed through the third spatial light modulation element are incident, A polarization combining element that combines and emits; and
With
At least one of the first and third polarization separation elements includes a first prism on which a polarization separation film is formed, and the polarization separation for the surface of the first prism on which the polarization separation film is formed. A polarization beam splitter composed of a second prism bonded via a film and an adhesive layer, wherein the blue component light directed to the third spatial light modulation element is A color separation / synthesis optical system, wherein the color separation / synthesis optical system is incident from a prism, reflected by the polarization separation film, and emitted from the first prism.
請求項1に記載の色分解合成光学系と、
前記色分解合成光学系に対し、少なくとも赤色成分光、緑色成分光及び青色成分光を含み直線偏光状態である光束を入射させる光源手段と、
前記色分解合成光学系の偏光合成素子から出射された光束を結像させる結像光学系と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
A color separation / synthesis optical system according to claim 1;
Light source means for making a light beam that includes at least red component light, green component light, and blue component light in a linearly polarized state incident on the color separation / synthesis optical system;
An imaging optical system that forms an image of a light beam emitted from the polarization combining element of the color separation / synthesis optical system;
An image display device comprising:
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