JP2007212759A - Image display apparatus - Google Patents

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JP2007212759A
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Hiroyuki Kodama
浩幸 児玉
Makoto Takahashi
真 高橋
Takashi Sudo
貴士 須藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display apparatus capable of improving the contrast of an image displayed in black. <P>SOLUTION: The image display apparatus has: an image display element 10; and an illuminating optical system 100 that illuminates the image display element by using light from a light source. The illuminating system includes a filter 3 whose transmissivity relative to light having a wavelength of 670 nm or greater but 700 nm or shorter is <50%. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶プロジェクタ等の画像表示装置に関し、特に高圧水銀ランプ等の光源から発する赤外線を遮るフィルター(IRフィルター)を有する画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device such as a liquid crystal projector, and more particularly to an image display device having a filter (IR filter) that blocks infrared rays emitted from a light source such as a high-pressure mercury lamp.

近年、液晶パネル等のような、偏光を使って画像変調(画像表示)を行う画像変調素子(画像表示素子)を使って、画像を表示する画像表示装置(液晶プロジェクタ等)が多く存在している。   In recent years, there are many image display devices (liquid crystal projectors, etc.) that display images using image modulation elements (image display elements) that perform image modulation (image display) using polarized light, such as liquid crystal panels. Yes.

このような画像表示装置においては、画像のコントラストを向上させるために偏光板を用いることが多い(特許文献1)。   In such an image display device, a polarizing plate is often used in order to improve the contrast of an image (Patent Document 1).

この特許文献1においては、B(青)とR(赤)の光の共通光路上に、「B−R光専用偏光板」が配置されており、それによってコントラストの向上を図っている。
特開2001−154152号公報(図1の符号14)
In Patent Document 1, a “BR polarizing plate” is arranged on a common optical path of B (blue) and R (red) light, thereby improving contrast.
JP 2001-154152 A (reference numeral 14 in FIG. 1)

しかしながら、BとRとは波長帯域が離れており、BとRの両者に対して良好な特性を持つ偏光板はなかなか存在しない。特にR波長に対して特性が劣化してしまう偏光板が多く、黒を表示しても赤っぽい黒になってしまい、コントラストが低下していた。   However, B and R are separated from each other in wavelength band, and there are few polarizing plates having good characteristics with respect to both B and R. In particular, there are many polarizing plates whose characteristics deteriorate with respect to the R wavelength, and even when black is displayed, it becomes reddish black and the contrast is lowered.

そこで、本発明は、より正確な黒を表示できるような画像表示装置を提供することを目的の一つとしている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image display device that can display more accurate black.

本発明の一側面としての画像表示装置は、少なくとも1つの画像表示素子と、光源からの光を用いて前記画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、前記照明光学系が、カット波長が630nm以上680nm以下であるIRカットフィルタを含んでいることを特徴としている。   An image display device according to an aspect of the present invention is an image display device including at least one image display element and an illumination optical system that illuminates the image display element using light from a light source, the illumination optical system The system is characterized by including an IR cut filter having a cut wavelength of 630 nm or more and 680 nm or less.

また、本発明の別の側面の画像表示装置は、少なくとも1つの画像表示素子と、光源からの光を用いて前記画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、前記照明光学系が、670nm以上700nm以下の波長の光に対する透過率が50%未満となるフィルタを含んでいることを特徴としている。   An image display apparatus according to another aspect of the present invention is an image display apparatus having at least one image display element and an illumination optical system that illuminates the image display element using light from a light source, The illumination optical system includes a filter having a transmittance of less than 50% for light with a wavelength of 670 nm to 700 nm.

また、本発明の別の側面の画像表示装置は、少なくとも1つの画像表示素子と、光源からの光を用いて前記画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、前記照明光学系が、635nmの光の透過率が680nmの光の透過率よりも30%以上高くなるようなフィルタを含んでいることを特徴としている。   An image display apparatus according to another aspect of the present invention is an image display apparatus having at least one image display element and an illumination optical system that illuminates the image display element using light from a light source, The illumination optical system includes a filter in which the transmittance of light at 635 nm is 30% or more higher than the transmittance of light at 680 nm.

本発明によれば、黒表示時に、より引き締まった黒を表示することができ、画像のコントラストを向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to display a tighter black when displaying black, and to improve the contrast of an image.

以下、本発明の実施例について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.

図1に本発明第1実施例を示す。   FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

光源(ランプの発光部)1から全方向に射出した光束は放物面リフレクタ2によって略平行光となって射出される。この平行光束は、IRカットフィルタ(赤外光カットフィルタ)3に入射し、第1のレンズアレイ4によって複数の部分光束に分割され、その各々の部分光束が集光される。各々の分割光束は第2のレンズアレイ5近傍に集光され、各々の部分光束が各々光源像(2次光源像)を形成する。第2のレンズアレイ5を射出した分割光束は、コンデンサーレンズ6によって集光され、反射型液晶パネル10を重畳的に照明する。IRカットフィルタとは、特開2005−094272号公報(図1の符号115)、特開2005−134643号公報(図1の符号115)等でも使われているように、赤外光をカットするためのフィルタである。本実施例においては、700nm以上800nm以下の波長領域の光を50%以上(好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上)遮光(吸収又は反射)するフィルタのことを言う。   A light beam emitted in all directions from the light source (light emitting portion of the lamp) 1 is emitted as substantially parallel light by the parabolic reflector 2. This parallel light beam enters an IR cut filter (infrared light cut filter) 3 and is divided into a plurality of partial light beams by the first lens array 4, and each of the partial light beams is collected. Each divided light beam is condensed near the second lens array 5, and each partial light beam forms a light source image (secondary light source image). The split luminous flux emitted from the second lens array 5 is collected by the condenser lens 6 and illuminates the reflective liquid crystal panel 10 in a superimposed manner. The IR cut filter cuts infrared light as used in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-094272 (reference numeral 115 in FIG. 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-134463 (reference numeral 115 in FIG. 1), and the like. It is a filter for. In this embodiment, it refers to a filter that shields (absorbs or reflects) light in a wavelength region of 700 nm to 800 nm in an amount of 50% or more (preferably 70% or more, more preferably 80% or more).

以上のIRカットフィルタ3、第1のレンズアレイ4、第2のレンズアレイ5、コンデンサーレンズ6等により、照明光学系100が構成される。ここで、第1のレンズアレイ、第2のレンズアレイは、微小レンズを2次元的に配置した所謂フライアイレンズでも良いし、長細いレンズを1次元的に配置した所謂シリンドリカルレンズでも良い。   The illumination optical system 100 is configured by the IR cut filter 3, the first lens array 4, the second lens array 5, the condenser lens 6, and the like. Here, the first lens array and the second lens array may be so-called fly-eye lenses in which minute lenses are two-dimensionally arranged, or may be so-called cylindrical lenses in which long thin lenses are one-dimensionally arranged.

図1中のダイクロイックミラー(第1色分解部材)7は青(B)と赤(R)の色光を反射し、緑(G)の色光を透過するダイクロイックミラーであり、8は透明基板に偏光素子を貼着したG用の入射側偏光板Gであり、S偏光光のみを透過する。9はP偏光光を透過し、S偏光光を反射する第1の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。   A dichroic mirror (first color separation member) 7 in FIG. 1 is a dichroic mirror that reflects blue (B) and red (R) color light and transmits green (G) color light, and 8 is polarized on a transparent substrate. It is the incident side polarizing plate G for G to which the element is stuck, and transmits only S-polarized light. Reference numeral 9 denotes a first polarization beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface.

10R,10G,10Bはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。11R,11G,11Bはそれぞれ、赤用の1/4波長板、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板である。12は透明基板に偏光素子を貼着した図2のような特性を示す入射側偏光板であり、主にS偏光光を透過する。13はBの色光の偏光方向を90度変換し、Rの色光の偏光方向は変換しない第1の色選択性位相差板である。14はP偏光を透過し、S偏光を反射する第2の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。15はRの色光の偏光方向を90度変換し、Bの色光の偏光方向は変換しない第2の色選択性位相差板である。   Reference numerals 10R, 10G, and 10B denote a reflective liquid crystal display element for red, a reflective liquid crystal display element for green, and a reflective liquid crystal display element for blue that reflect incident light and modulate the image, respectively. 11R, 11G, and 11B are a quarter wavelength plate for red, a quarter wavelength plate for green, and a quarter wavelength plate for blue, respectively. Reference numeral 12 denotes an incident-side polarizing plate having characteristics as shown in FIG. 2 in which a polarizing element is bonded to a transparent substrate, and mainly transmits S-polarized light. Reference numeral 13 denotes a first color selective phase difference plate that converts the polarization direction of the B color light by 90 degrees and does not convert the polarization direction of the R color light. Reference numeral 14 denotes a second polarization beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface. Reference numeral 15 denotes a second color selective phase difference plate that converts the polarization direction of the R color light by 90 degrees and does not convert the polarization direction of the B color light.

16は出射側偏光板(偏光素子)であり、S偏光のみを透過する。17はP偏光を透過し、S偏光を反射する第3の偏光ビームスプリッター(色合成手段)であり、偏光分離面を有する。   Reference numeral 16 denotes an output-side polarizing plate (polarizing element) that transmits only S-polarized light. Reference numeral 17 denotes a third polarization beam splitter (color combining means) that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface.

以上のダイクロイックミラー7から第3の偏光ビームスプリッター17により、色分解合成光学系200が構成される。   The above-described dichroic mirror 7 and the third polarization beam splitter 17 constitute a color separation / synthesis optical system 200.

18は投射レンズ光学系であり、上記照明光学系,色分解合成光学系および投射レンズ光学系(投射光学系)により画像表示光学系が構成される。   Reference numeral 18 denotes a projection lens optical system, and an image display optical system is constituted by the illumination optical system, the color separation / synthesis optical system, and the projection lens optical system (projection optical system).

次に、照明光学系を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Gの光路について説明する。   Next, the optical action after passing through the illumination optical system will be described. First, the G optical path will be described.

ダイクロイックミラー7を透過したGの色光は入射側偏光板G8に入射する。そしてGの色光は、入射側偏光板G8から出射した後、第1の偏光ビームスプリッター9に対してS偏光として入射して偏光分離面で反射され、G用の反射型液晶表示素子10Gへと至る。G用の反射型液晶表示素子10Gにおいては、Gの色光が画像変調されて反射される。画像変調されたGの反射光のうちS偏光成分は、再び第1の偏光ビームスプリッター9の偏光分離面で反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたGの反射光のうちP偏光成分は、第1の偏光ビームスプリッター9の偏光分離面を透過し、投射光として第3の偏光ビームスプリッター17に向かう。このとき、すべての偏光成分をS偏光に変換した状態(黒を表示した状態)において、第1の偏光ビームスプリッター9とG用の反射型液晶表示素子10Gとの間に設けられた1/4波長板11Gの遅相軸を所定の方向に調整する。この調整により、第1の偏光ビームスプリッター9とG用の反射型液晶表示素子10Gで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができ、コントラスト低下を抑制することができる。第1の偏光ビームスプリッター9から出射したGの色光は、第3の偏光ビームスプリッター17に対してP偏光として入射し、第3の偏光ビームスプリッター17の偏光分離面を透過して投射レンズ18へと至る。   The G color light transmitted through the dichroic mirror 7 enters the incident side polarizing plate G8. The G color light is emitted from the incident-side polarizing plate G8, then enters the first polarizing beam splitter 9 as S-polarized light, and is reflected by the polarization separation surface, and is reflected to the G reflective liquid crystal display element 10G. It reaches. In the reflective liquid crystal display element 10G for G, the G color light is image-modulated and reflected. Of the image-modulated G reflected light, the S-polarized light component is reflected again by the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 9, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the image-modulated G reflected light passes through the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 9 and travels to the third polarization beam splitter 17 as projection light. At this time, in a state in which all the polarization components are converted to S-polarized light (a state in which black is displayed), ¼ provided between the first polarizing beam splitter 9 and the reflective liquid crystal display element 10G for G. The slow axis of the wave plate 11G is adjusted in a predetermined direction. By this adjustment, it is possible to suppress the influence of the polarization state disturbance generated in the first polarizing beam splitter 9 and the reflective liquid crystal display element 10G for G, and to suppress a decrease in contrast. The G color light emitted from the first polarization beam splitter 9 enters the third polarization beam splitter 17 as P-polarized light, passes through the polarization separation surface of the third polarization beam splitter 17, and then enters the projection lens 18. And so on.

一方、ダイクロイックミラー7を反射したRとBの色光は、入射側偏光板12に入射する。そしてRとBの色光は、入射側偏光板12から出射した後、第1の色選択性位相差板13に入射する。第1の色選択性位相差板13は、Bの色光のみ偏光方向を90度回転する作用を持っており、これによりBの色光はP偏光として、Rの色光はS偏光として第2の偏光ビームスプリッター14に入射する。S偏光として第2の偏光ビームスプリッター14に入射したRの色光は、第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面で反射され、R用の反射型液晶表示素子10Rへと至る。また、P偏光として第2の偏光ビームスプリッター14に入射したBの光は、第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子10Bへと至る。   On the other hand, the R and B color lights reflected by the dichroic mirror 7 enter the incident side polarizing plate 12. The R and B color lights are emitted from the incident-side polarizing plate 12 and then enter the first color-selective retardation plate 13. The first color-selective retardation plate 13 has an action of rotating only the B color light by 90 degrees in the polarization direction, so that the B color light becomes P-polarized light, and the R color light becomes S-polarized light. The light enters the beam splitter 14. The R color light incident on the second polarization beam splitter 14 as S-polarized light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14 and reaches the R reflective liquid crystal display element 10R. Further, the B light incident on the second polarization beam splitter 14 as P-polarized light passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14 and reaches the B reflective liquid crystal display element 10B.

R用の反射型液晶表示素子10Rに入射したRの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたRの反射光のうちS偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたRの反射光のうちP偏光成分は第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面を透過して投射光として第2の色選択性位相板15に向かう。   The R color light incident on the R reflective liquid crystal display element 10R is image-modulated and reflected. The S-polarized light component of the image-modulated R reflected light is reflected again by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the R light reflected by the image modulation passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14 and travels to the second color selective phase plate 15 as projection light.

また、B用の反射型液晶表示素子10Bに入射したBの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたBの反射光のうちP偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたBの反射光のうちS偏光成分は第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面で反射して投射光として第2の色選択性位相板15に向かう。   The B color light incident on the B reflective liquid crystal display element 10B is image-modulated and reflected. The P-polarized component of the image-modulated B reflected light is again transmitted through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14 and returned to the light source side, and is removed from the projection light. On the other hand, the S-polarized component of the image-modulated B reflected light is reflected by the polarization separation surface of the second polarizing beam splitter 14 and travels toward the second color selective phase plate 15 as projection light.

このとき、第2の偏光ビームスプリッター14とR用,B用の反射型液晶表示素子10R,10Bの間に設けられた1/4波長板11R,11Bの遅相軸を調整することにより、Gの場合と同じようにR,Bそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。   At this time, by adjusting the slow axes of the quarter-wave plates 11R and 11B provided between the second polarizing beam splitter 14 and the reflective liquid crystal display elements 10R and 10B for R and B, G As in the case of, the black display of R and B can be adjusted.

このようにしてRの画像光とBの画像光とが1つの光束に合成される。この第2の偏光ビームスプリッター14から出射したRの画像光は、第2の色選択性位相板15によって偏光方向が90度回転されてS偏光成分となり、さらに出射側偏光板16で検光されて第3の偏光ビームスプリッター17に入射する。また、Bの色光はS偏光のまま第2の色選択性位相板15をそのまま透過し、さらに出射側偏光板16で検光されて第3の偏光ビームスプリッター17に入射する。尚、出射側偏光板16で検光されることにより、RとBの投射光は第2の偏光ビームスプリッター14とR用,B用の反射型液晶表示素子10R,10B、1/4波長板11R、11Bを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。   In this way, the R image light and the B image light are combined into one light beam. The R image light emitted from the second polarization beam splitter 14 is rotated by 90 degrees in the polarization direction by the second color selective phase plate 15 to become an S polarization component, and is further analyzed by the exit side polarization plate 16. Then, the light enters the third polarization beam splitter 17. Further, the B color light passes through the second color selective phase plate 15 as it is as S-polarized light, and is further analyzed by the output side polarizing plate 16 and incident on the third polarizing beam splitter 17. The R- and B-projected lights are analyzed by the exit-side polarizing plate 16 so that the R and B reflective liquid crystal display elements 10R and 10B and the quarter-wave plate are reflected by the second polarizing beam splitter 14. The ineffective component generated by passing through 11R and 11B is cut light.

そして、第3の偏光ビームスプリッター17に入射したRとBの投射光は第3の偏光ビームスプリッター17の偏光分離面を反射し、前述した該偏光分離面にて反射したGの色光と合成されて投射レンズ18に至る。   The R and B projection light incident on the third polarization beam splitter 17 reflects the polarization separation surface of the third polarization beam splitter 17 and is combined with the G color light reflected on the polarization separation surface described above. To the projection lens 18.

そして、合成されたR,G,Bの投射光は、投射レンズ18によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。   Then, the combined R, G, B projection light is enlarged and projected onto a projection surface such as a screen by the projection lens 18.

以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。   Since the optical path described above is for the case where the reflective liquid crystal display element displays white, the optical path for the case where the reflective liquid crystal display element displays black will be described below.

まず、Gの光路について説明する。   First, the G optical path will be described.

ダイクロイックミラー7を透過したGの色光のS偏光光は入射側偏光板8に入射し、その後、第1の偏光ビームスプリッター9に入射して偏光分離面で反射され、G用の反射型液晶表示素子10Gへと至る。しかし、反射型液晶表示素子10Gが黒表示の為、Gの色光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子10Gで反射された後もGの色光はS偏光光のままである為、再び第1の偏光ビームスプリッター9の偏光分離面で反射し、入射側偏光板8を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。   S-polarized light of G color light transmitted through the dichroic mirror 7 enters the incident-side polarizing plate 8, and then enters the first polarizing beam splitter 9 and is reflected by the polarization separation surface, and is a reflective liquid crystal display for G. It reaches the element 10G. However, since the reflective liquid crystal display element 10G displays black, the G color light is reflected without being image-modulated. Accordingly, since the G color light remains S-polarized light even after being reflected by the reflective liquid crystal display element 10G, it is reflected again by the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 9 and transmitted through the incident-side polarizing plate 8. Then, it is returned to the light source side and removed from the projection light.

次に、RとBの光路について説明する。   Next, the R and B optical paths will be described.

ダイクロイックミラー7を反射したRとBの色光のS偏光光は、入射側偏光板12に入射する。そしてRとBの光は、入射側偏光板12から出射した後、第1の色選択性位相差板13に入射する。第1の色選択性位相差板13は、Bの色光のみ偏光方向を90度回転する作用を持っており、これによりBの光はP偏光として、Rの光はS偏光として第2の偏光ビームスプリッター14に入射する。S偏光として第2の偏光ビームスプリッター14に入射したRの色光は、第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面で反射され、R用の反射型液晶表示素子10Rへと至る。また、P偏光として第2の偏光ビームスプリッター14に入射したBの光は、第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子10Bへと至る。ここでR用の反射型液晶表示素子10Rは黒表示の為、R用の反射型液晶表示素子10Rに入射したRの色光は画像変調されないまま反射される。従って、R用の反射型液晶表示素子10Rで反射された後もRの色光はS偏光光のままである為、再び第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面で反射し、入射側偏光板12を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。一方、B用の反射型液晶表示素子10Bに入射したBの色光はB用の反射型液晶表示素子10Bが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。このように黒表示時においては、Bの色光はP偏光光のまま再び第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面に入射する。そのB光はP偏光であるため、この第2の偏光ビームスプリッター14を透過し、第1の色選択性位相差板13によりS偏光に変換され、入射側偏光板12を透過して光源側に戻されることにより、投射光から除去される(投射光学系に対して遮光される)。   S-polarized light of R and B color light reflected by the dichroic mirror 7 enters the incident-side polarizing plate 12. The R and B lights are emitted from the incident-side polarizing plate 12 and then enter the first color-selective retardation plate 13. The first color-selective retardation plate 13 has an action of rotating only the B color light by 90 degrees in the polarization direction, so that the B light is P-polarized light and the R light is S-polarized light. The light enters the beam splitter 14. The R color light incident on the second polarization beam splitter 14 as S-polarized light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14 and reaches the R reflective liquid crystal display element 10R. Further, the B light incident on the second polarization beam splitter 14 as P-polarized light passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14 and reaches the B reflective liquid crystal display element 10B. Here, since the R reflective liquid crystal display element 10R displays black, the R color light incident on the R reflective liquid crystal display element 10R is reflected without being image-modulated. Accordingly, even after being reflected by the reflective liquid crystal display element 10R for R, the R color light remains as S-polarized light, and is reflected again by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14, and is incident side polarizing plate. 12 is returned to the light source side and removed from the projection light, so that black display is obtained. On the other hand, the B color light incident on the B reflective liquid crystal display element 10B is reflected without being image-modulated because the B reflective liquid crystal display element 10B displays black. Thus, during black display, the B color light is again incident on the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 14 as P-polarized light. Since the B light is P-polarized light, it is transmitted through the second polarizing beam splitter 14, converted to S-polarized light by the first color-selective phase difference plate 13, and transmitted through the incident-side polarizing plate 12 to the light source side. By being returned to (2), it is removed from the projection light (shielded against the projection optical system).

以上が、反射型液晶表示素子(反射型液晶パネル)を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。   The above is the optical configuration in the projection type image display apparatus using the reflective liquid crystal display element (reflective liquid crystal panel).

ここで行った白、黒表示の説明は、偏光ビームスプリッタ−での透過はP偏光100に対しS偏光は0、反射はS偏光100に対しP偏光は0や色選択性位相差板はある波長領域では100%偏光方向を90度回転するといった理想状態での場合である。実際は、例えば変更ビームスプリッタでの反射はS偏光100に対しP偏光は1といった値になり、黒表示時での照度が0になることはなく、白の照度に対し3000分の1以上500分の1以下程度の照度はある。   In the explanation of the white and black display performed here, the transmission through the polarizing beam splitter is 0 for the S-polarized light with respect to the P-polarized light 100, 0 for the reflection with respect to the S-polarized light 100, This is the case in an ideal state where the 100% polarization direction is rotated 90 degrees in the wavelength region. Actually, for example, the reflection at the modified beam splitter has a value such as 1 for the S-polarized light and 1 for the P-polarized light, and the illuminance at the time of black display does not become 0. There is an illuminance of about 1 or less.

ここでIRカットフィルタ3の分光特性を図3に、入射側偏光板12の分光特性を図2に示す。入射側偏光板12はRとBの光が通過するため、可視光の全波長域に対応した広帯域の偏光板を用いることが考えられるが、透過軸に平行な偏光光の透過率が80%程度と良くないため、R、Bの白表示での光量が低くなり、緑っぽい白になるという問題が発生する。そのため本実施例では入射側偏光板12は透過軸に平行な偏光光の透過率の良い、Gの波長帯を主に作られた図2の特性を示す偏光板を用いている。この偏光板は透過軸に平行な偏光光の透過率が可視光の全波長域にわたって良いが、630nm以上の長波長では透過軸に垂直な偏光光の透過率が上がり検光性能が良くない。このため本来偏光板で透過してくるS偏光光に加え、630nm以上のP偏光光も透過してしまう。630nm以上のP偏光光は、第1の色選択性位相差板13ではP偏光光のまま透過し、第2の偏光ビームスプリッター14の偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子10Bへと至る。このB用の反射型液晶表示素子10Bは黒表示時は偏光方向を変化させずにP偏光光のまま反射するはずであるが、1/4波長板11BはBの色光に最適に調整されているため、630nm以上の光はP偏光以外の状態で出射してしまう。その結果、黒表示であるにもかかわらず、630nm以上の波長の光が漏れ光としてスクリーン等の被投射面に投影されてしまい、赤っぽい黒が表示されてしまう。この問題を解決するために図2のような分光特性を示すIRカットフィルタも用いれば、投影光に長波長側の光が存在しなくなるため黒が赤っぽくならない。   Here, the spectral characteristic of the IR cut filter 3 is shown in FIG. 3, and the spectral characteristic of the incident side polarizing plate 12 is shown in FIG. Since the incident side polarizing plate 12 allows R and B light to pass therethrough, it is conceivable to use a broadband polarizing plate corresponding to the entire wavelength range of visible light, but the transmittance of polarized light parallel to the transmission axis is 80%. However, the amount of light in the white display of R and B becomes low, resulting in a problem that the color becomes greenish white. Therefore, in this embodiment, the incident side polarizing plate 12 is a polarizing plate having a good transmittance of polarized light parallel to the transmission axis and having the characteristics of FIG. 2 mainly made in the G wavelength band. This polarizing plate has good transmittance of polarized light parallel to the transmission axis over the entire wavelength range of visible light. However, at a long wavelength of 630 nm or more, the transmittance of polarized light perpendicular to the transmission axis is increased and the light detection performance is not good. For this reason, in addition to the S-polarized light originally transmitted by the polarizing plate, P-polarized light having a wavelength of 630 nm or more is also transmitted. The P-polarized light of 630 nm or more is transmitted through the first color-selective retardation plate 13 as P-polarized light, passes through the polarization separation surface of the second polarizing beam splitter 14, and is a B reflective liquid crystal display element. 10B. The reflective liquid crystal display element 10B for B should reflect the P-polarized light without changing the polarization direction during black display, but the quarter-wave plate 11B is optimally adjusted to the B color light. Therefore, light of 630 nm or more is emitted in a state other than P-polarized light. As a result, despite the black display, light having a wavelength of 630 nm or more is projected as a leakage light onto a projection surface such as a screen, and a reddish black is displayed. If an IR cut filter having a spectral characteristic as shown in FIG. 2 is also used to solve this problem, the long wavelength side light does not exist in the projection light, so that black does not become reddish.

透過率が50%となる波長をカット波長と称するとき、図3においては、そのカット波長を660nmに設定しているがその限りでは無い。そのカット波長は680nm未満であればある程度の効果は得られる。より好ましくは、そのカット波長が670nm未満であり、さらに630nmより長いことが望ましい。ここで、このカット波長を630nmより短波長側に設定するとR光の色純度が落ちたり、またR光の光量が落ちるためホワイトバランスが崩れたりするといった問題が発生してしまうため好ましくない。   When a wavelength at which the transmittance is 50% is referred to as a cut wavelength, the cut wavelength is set to 660 nm in FIG. If the cut wavelength is less than 680 nm, a certain effect can be obtained. More preferably, the cut wavelength is less than 670 nm, and further longer than 630 nm. Here, setting the cut wavelength to a wavelength shorter than 630 nm is not preferable because the color purity of the R light is reduced and the white balance is lost due to the decrease in the amount of R light.

別の言い方をすれば、このIRカットフィルタは、670nmから700nmの波長領域(可視光領域)の光を50%(より好ましくは70%、さらに好ましくは80%)以上遮断することが好ましい。さらに別の言い方をすれば、IRカットフィルタの635nmの光に対する透過率が、680nmの光に対する透過率よりも30%以上(好ましくは50%以上)高い。さらに、635nmの光に対する透過率が700nmの光に対する透過率よりも30%以上(好ましくは50%以上)高く、さらに言えば720nmの光に対する透過率よりも30%以上(好ましくは50%以上)高くなるように構成すれば良い。   In other words, this IR cut filter preferably blocks 50% (more preferably 70%, more preferably 80%) or more of light in the wavelength region (visible light region) from 670 nm to 700 nm. In other words, the transmittance of the IR cut filter for 635 nm light is 30% or more (preferably 50% or more) higher than the transmittance for 680 nm light. Furthermore, the transmittance for 635 nm light is 30% or more (preferably 50% or more) higher than the transmittance for 700 nm light, and more specifically, 30% or more (preferably 50% or more) than the transmittance for 720 nm light. What is necessary is just to comprise so that it may become high.

また、このIRカットフィルタ3は、本実施例においては、光源と第1レンズアレイ4との間に配置されており、光源からの光が他の光学素子を介さずにIRカットフィルタに入射する構成となっている。このIRカットフィルタの配置位置はその限りではなく、前述の照明光学系内に配置すれば別の場所に配置しても構わない。言い換えると、IRカットフィルタは、光源から発する白色光が色分解される前、すなわち光源と色分解光学系との間に配置すればある程度の効果が得られる。但し、照明光学系100内に配置された偏光変換素子よりも光源側、さらに好ましくは第2レンズアレイよりも光源側に、さらに好ましくは第1レンズアレイよりも光源側に、IRカットフィルタを配置すると尚好ましい。   In the present embodiment, the IR cut filter 3 is disposed between the light source and the first lens array 4, and light from the light source enters the IR cut filter without passing through other optical elements. It has a configuration. The arrangement position of the IR cut filter is not limited to this, and it may be arranged in another place as long as it is arranged in the illumination optical system. In other words, if the IR cut filter is arranged before white light emitted from the light source is color-separated, that is, between the light source and the color separation optical system, a certain degree of effect can be obtained. However, an IR cut filter is disposed on the light source side of the polarization conversion element disposed in the illumination optical system 100, more preferably on the light source side of the second lens array, and more preferably on the light source side of the first lens array. It is still more preferable.

また、プロジェクターでは、光の利用効率を上げるために偏光変換素子(偏光ビームスプリッターアレイ)をレンズアレイの近傍に配置する場合がある。本実施例には、図示されていないが、第2レンズアレイ5のコンデンサーレンズ6側に配置するのが一般的で、この偏光変換素子で偏光方向をそろえるが、この素子も例えばS偏光100に対しP偏光0という理想状態にはならない。また光路の途中でダイクロイックミラーなどを介するため、実際にはS偏光100に対しP偏光5〜10くらいは存在するので、本発明のIRカットフィルタを配置することで同様の効果が得られる。   In some projectors, a polarization conversion element (polarization beam splitter array) may be disposed in the vicinity of the lens array in order to increase the light utilization efficiency. Although not shown in the present embodiment, it is generally arranged on the condenser lens 6 side of the second lens array 5 and the polarization direction is aligned by this polarization conversion element. On the other hand, the ideal state of P polarization 0 is not achieved. Further, since a dichroic mirror or the like is interposed in the middle of the optical path, there are actually about 5 to 10 P-polarized light with respect to the S-polarized light 100. Therefore, the same effect can be obtained by arranging the IR cut filter of the present invention.

色分離合成光学系は本発明第1実施例の構成に限らない。別構成の色分離合成光学系を用いた実施例を本発明第2実施例として図4に示す。照明光学系は第1実施例と同じであるため説明は省略する。   The color separation / synthesis optical system is not limited to the configuration of the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows an embodiment using a color separation / synthesis optical system having another configuration as a second embodiment of the present invention. Since the illumination optical system is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

光源(ランプの発光部)1から全方向に射出した光束は放物面リフレクタ2によって略平行光となって射出され、照明光学系100によって反射型液晶表示素子39に導かれる。   A light beam emitted from the light source (light emitting portion of the lamp) 1 in all directions is emitted as substantially parallel light by the paraboloid reflector 2 and guided to the reflective liquid crystal display element 39 by the illumination optical system 100.

図4中のダイクロイックミラー37は青(B)と赤(R)の色光を反射し、緑(G)の色光を透過するダイクロイックミラーである。38はP偏光光を透過し、S偏光光を反射する第1の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。   A dichroic mirror 37 in FIG. 4 is a dichroic mirror that reflects blue (B) and red (R) color light and transmits green (G) color light. Reference numeral 38 denotes a first polarization beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface.

39R,39G,39Bはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。40R,40G,40Bはそれぞれ、赤用の1/4波長板、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板である。44はS偏光を透過するG用の出射側偏光板Gである。   Reference numerals 39R, 39G, and 39B denote a reflective liquid crystal display element for red, a reflective liquid crystal display element for green, and a reflective liquid crystal display element for blue that reflect incident light and modulate the image, respectively. 40R, 40G, and 40B are a quarter wavelength plate for red, a quarter wavelength plate for green, and a quarter wavelength plate for blue, respectively. Reference numeral 44 denotes a G-use exit side polarizing plate G that transmits S-polarized light.

41は透明基板に偏光素子を貼着した図5のような特性を示す入射側偏光板であり、主にP偏光光を透過する。42はRの光の偏光方向を90度変換し、Bの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板Aである。43はP偏光を透過し、S偏光を反射する第2の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。   Reference numeral 41 denotes an incident-side polarizing plate having a characteristic as shown in FIG. 5 in which a polarizing element is bonded to a transparent substrate, and mainly transmits P-polarized light. Reference numeral 42 denotes a color selective phase difference plate A that converts the polarization direction of the R light by 90 degrees and does not convert the polarization direction of the B light. Reference numeral 43 denotes a second polarization beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface.

45はB用の出射側偏光板であり、図6のような特性をもっている。Bの色光はS偏光のみを透過し、赤の色光は偏光方向に関係なく透過する。合成プリズム46は図7のような特性も持っており、B、Gの色光ではダイクロイックミラー、Rの色光ではP偏光を透過し、S偏光を反射する偏光ビームスプリッターの特性をもつプリズムである。   Reference numeral 45 denotes an exit side polarizing plate for B, which has characteristics as shown in FIG. The B color light transmits only S-polarized light, and the red color light transmits regardless of the polarization direction. The combining prism 46 also has the characteristics as shown in FIG. 7, and is a prism having the characteristics of a polarization beam splitter that transmits dichroic mirrors for B and G color light, transmits P-polarized light for R color light, and reflects S-polarized light.

以上のダイクロイックミラー37から合成プリズム46により、色分解合成光学系300が構成される。   A color separation / synthesis optical system 300 is configured by the synthesis prism 46 from the dichroic mirror 37 described above.

47は投射レンズ光学系であり、上記照明光学系,色分解合成光学系および投射レンズ光学系により画像表示光学系が構成される。   Reference numeral 47 denotes a projection lens optical system, and the illumination optical system, color separation / synthesis optical system, and projection lens optical system constitute an image display optical system.

次に、照明光学系を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Gの光路について説明する。   Next, the optical action after passing through the illumination optical system will be described. First, the G optical path will be described.

ダイクロイックミラー37を透過したGの色光は第1の偏光ビームスプリッター38に入射して偏光分離面でP偏光の光が透過し、G用の反射型液晶表示素子39Gへと至る。G用の反射型液晶表示素子39Gにおいては、Gの光が画像変調されて反射される。画像変調されたGの反射光のうちP偏光成分は、再び第1の偏光ビームスプリッター9の偏光分離面を透過し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたGの反射光のうちS偏光成分は、第1の偏光ビームスプリッター9の偏光分離面で反射、S偏光を透過する出側偏光板G44を透過し、投射光として合成プリズム46に向かう。このとき、すべての偏光成分をP偏光に変換した状態(黒を表示した状態)において、第1の偏光ビームスプリッター38とG用の反射型液晶表示素子39Gとの間に設けられた1/4波長板40Gの遅相軸を所定の方向に調整する。この調整により、第1の偏光ビームスプリッター38とG用の反射型液晶表示素子39Gで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができ、コントラストを向上させることができる。第1の偏光ビームスプリッター38から出射したGの色光は、出側偏光板G44を透過し、合成プリズム46で反射して投射レンズ47へと至る。   The G color light transmitted through the dichroic mirror 37 is incident on the first polarization beam splitter 38, and P-polarized light is transmitted through the polarization separation surface to reach the G reflective liquid crystal display element 39G. In the reflective liquid crystal display element 39G for G, the G light is image-modulated and reflected. The P-polarized component of the image-modulated G reflected light is transmitted again through the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 9, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the S-polarized light component of the image-modulated G reflected light is reflected by the polarization separation surface of the first polarizing beam splitter 9 and is transmitted through the exit-side polarizing plate G44 that transmits the S-polarized light, and the combined prism is used as projection light. Head to 46. At this time, in a state in which all the polarization components are converted to P-polarized light (a state in which black is displayed), ¼ provided between the first polarizing beam splitter 38 and the reflective liquid crystal display element 39G for G. The slow axis of the wave plate 40G is adjusted in a predetermined direction. By this adjustment, the influence of the disturbance of the polarization state generated in the first polarizing beam splitter 38 and the reflective liquid crystal display element 39G for G can be suppressed, and the contrast can be improved. The G color light emitted from the first polarizing beam splitter 38 is transmitted through the output-side polarizing plate G44, reflected by the combining prism 46, and reaches the projection lens 47.

一方、ダイクロイックミラー37を反射したRとBの色光は、図5の特性を持つ、主にP偏光光を透過する入射側偏光板41に入射する。そしてRとBの光は、入射側偏光板41から出射した後、色選択性位相差板A42に入射する。色選択性位相差板A42は、Rの色光のみ偏光方向を90度回転する作用を持っており、これによりRの色光はS偏光として、Bの色光はP偏光として第2の偏光ビームスプリッター43に入射する。S偏光として第2の偏光ビームスプリッター43に入射したRの色光は、第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面で反射され、R用の反射型液晶表示素子39Rへと至る。また、P偏光として第2の偏光ビームスプリッター43に入射したBの色光は、第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子39Bへと至る。   On the other hand, the R and B color lights reflected by the dichroic mirror 37 are incident on an incident-side polarizing plate 41 having the characteristics shown in FIG. 5 and mainly transmitting P-polarized light. The R and B lights exit from the incident-side polarizing plate 41 and then enter the color selective phase difference plate A42. The color-selective phase difference plate A42 has an action of rotating only the R color light by 90 degrees in the polarization direction, whereby the R color light is converted to S-polarized light, and the B color light is converted to P-polarized light. Is incident on. The R color light incident on the second polarization beam splitter 43 as S-polarized light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and reaches the R reflective liquid crystal display element 39R. The B color light incident on the second polarization beam splitter 43 as P-polarized light passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and reaches the B-use reflective liquid crystal display element 39B.

R用の反射型液晶表示素子39Rに入射したRの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたRの反射光のうちS偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたRの反射光のうちP偏光成分は第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面を透過して投射光として出側偏光板45に向かう。   The R color light incident on the reflective liquid crystal display element 39R for R is image-modulated and reflected. The S-polarized light component of the image-modulated R reflected light is reflected again by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the image-modulated reflected R light passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and travels toward the exit-side polarizing plate 45 as projection light.

また、B用の反射型液晶表示素子39Bに入射したBの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたBの反射光のうちP偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたBの反射光のうちS偏光成分は第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面で反射して投射光として出側偏光板45に向かう。   The B color light incident on the B reflective liquid crystal display element 39B is image-modulated and reflected. The P-polarized component of the image-modulated B reflected light is again transmitted through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the S-polarized light component of the image-modulated B reflected light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and travels toward the exit-side polarizing plate 45 as projection light.

このとき、第2の偏光ビームスプリッター43とR用,B用の反射型液晶表示素子39R,39Bの間に設けられた1/4波長板40R,40Bの遅相軸を調整することにより、Gの場合と同じようにR,Bそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。   At this time, by adjusting the slow axes of the quarter-wave plates 40R and 40B provided between the second polarizing beam splitter 43 and the reflective liquid crystal display elements 39R and 39B for R and B, G As in the case of, the black display of R and B can be adjusted.

こうして1つの光束に合成され、第2の偏光ビームスプリッター43から出射したRとBの色光は、Rの色光はP偏光、Bの色光はS偏光で出側偏光板45、合成プリズム46に入射する。   In this way, the R and B color lights that are combined into a single light beam and emitted from the second polarization beam splitter 43 are P-polarized light for the R color light and S-polarized light for the B color light, and are incident on the output side polarizing plate 45 and the combining prism 46. To do.

そして、RとBの投射光は合成プリズム46を透過し、Gの色光と合成されて投射レンズ47に至る。   The R and B projection light passes through the combining prism 46 and is combined with the G color light to reach the projection lens 47.

そして、合成されたR,G,Bの投射光は、投射レンズ47によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。   The combined R, G, B projection light is enlarged and projected onto a projection surface such as a screen by the projection lens 47.

以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。   Since the optical path described above is for the case where the reflective liquid crystal display element displays white, the optical path for the case where the reflective liquid crystal display element displays black will be described below.

まず、Gの光路について説明する。   First, the G optical path will be described.

ダイクロイックミラー37を透過したGの色光のP偏光光は第1の偏光ビームスプリッター38に入射して偏光分離面で透過し、G用の反射型液晶表示素子39Gへと至る。しかし、反射型液晶表示素子39Gが黒表示の為、Gの色光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子39Gで反射された後もGの色光はP偏光光のままである為、再び第1の偏光ビームスプリッター38の偏光分離面で透過し、光源側に戻され、投射光から除去される。   The P-polarized light of the G color light that has passed through the dichroic mirror 37 enters the first polarization beam splitter 38, is transmitted through the polarization separation surface, and reaches the reflective liquid crystal display element 39G for G. However, since the reflective liquid crystal display element 39G displays black, the G color light is reflected without being image-modulated. Accordingly, since the G color light remains P-polarized light even after being reflected by the reflective liquid crystal display element 39G, it is transmitted again through the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 38, returned to the light source side, and projected. Removed from light.

次に、RとBの光路について説明する。   Next, the R and B optical paths will be described.

ダイクロイックミラー37を反射したRとBの色光は、図5のような特性で主にP偏光光を透過する入射側偏光板41に入射する。そしてRとBの色光は、入射側偏光板41から出射した後、色選択性位相差板A42に入射する。色選択性位相差板A42は、Rの色光のみ偏光方向を90度回転する作用を持っており、これによりRの色光はS偏光として、Bの色光はS偏光として第2の偏光ビームスプリッター43に入射する。S偏光として第2の偏光ビームスプリッター43に入射したRの色光は、第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面で反射され、R用の反射型液晶表示素子39Rへと至る。また、P偏光として第2の偏光ビームスプリッター43に入射したBの色光は、第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子39Bへと至る。ここでR用の反射型液晶表示素子39Rは黒表示の為、R用の反射型液晶表示素子39Rに入射したRの色光は画像変調されないまま反射される。従って、R用の反射型液晶表示素子39Rで反射された後もRの色光はS偏光光のままである為、再び光源側に戻されることにより投射光から除去される(投射光学系に対して遮光される)為、黒表示となる。一方、B用の反射型液晶表示素子39Bに入射したBの色光はB用の反射型液晶表示素子39Bが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、B用の反射型液晶表示素子39Bで反射された後もBの色光はP偏光光のままである為、再び第2の偏光ビームスプリッター43の偏光分離面を透過し、入射側偏光板41を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。   The R and B color lights reflected by the dichroic mirror 37 are incident on the incident-side polarizing plate 41 that mainly transmits P-polarized light with the characteristics shown in FIG. The R and B color lights are emitted from the incident-side polarizing plate 41 and then enter the color selective phase difference plate A42. The color-selective phase difference plate A42 has an action of rotating the polarization direction of only the R color light by 90 degrees, whereby the R color light is converted to S-polarized light, and the B color light is converted to S-polarized light. Is incident on. The R color light incident on the second polarization beam splitter 43 as S-polarized light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and reaches the R reflective liquid crystal display element 39R. The B color light incident on the second polarization beam splitter 43 as P-polarized light passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and reaches the B-use reflective liquid crystal display element 39B. Here, since the R reflective liquid crystal display element 39R displays black, the R color light incident on the R reflective liquid crystal display element 39R is reflected without being image-modulated. Accordingly, even after being reflected by the reflective liquid crystal display element 39R for R, the R color light remains as S-polarized light, and is removed from the projection light by returning to the light source side again (with respect to the projection optical system). Black). On the other hand, the B color light incident on the B reflective liquid crystal display element 39B is reflected without being image-modulated because the B reflective liquid crystal display element 39B displays black. Therefore, even after being reflected by the reflective liquid crystal display element 39B for B, the color light of B remains as P-polarized light, so that it again passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43, and enters the incident side polarizing plate. 41 is transmitted back to the light source side and removed from the projection light.

以上が、反射型液晶表示素子(反射型液晶パネル)を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。   The above is the optical configuration in the projection type image display apparatus using the reflective liquid crystal display element (reflective liquid crystal panel).

ここでIRカットフィルタ3の分光特性を図3に、入射側偏光板41の分光特性を図5に示す。第1実施例と同様に入射側偏光板41は透過軸に平行な偏光光の透過率の良い、Gの波長帯を主に作られた図5の特性を示す偏光板を用いている。本実施例でも第1実施例と同様、図3の分光特性を示すIRカットフィルタも用いることで長波長側の光をカットし、黒が赤っぽくならないようにしている。   Here, the spectral characteristic of the IR cut filter 3 is shown in FIG. 3, and the spectral characteristic of the incident side polarizing plate 41 is shown in FIG. As in the first embodiment, the incident side polarizing plate 41 uses a polarizing plate having a good transmittance of polarized light parallel to the transmission axis and having the characteristics shown in FIG. In this embodiment, as in the first embodiment, the IR cut filter having the spectral characteristics shown in FIG. 3 is also used to cut light on the long wavelength side so that the black does not become reddish.

第1、第2実施例ともIRカットフィルタをリフレクタ2の直後に配置しているが、それに限定されることはない。長波長側の光が投影されなければ良いので、照明光学系に限定されることなく、色分離合成光学系、投射レンズ光学系に配置しても同様の効果が得られる。   In both the first and second embodiments, the IR cut filter is disposed immediately after the reflector 2, but the present invention is not limited to this. Since it is sufficient that the light on the long wavelength side is not projected, the same effect can be obtained even if it is disposed in the color separation / synthesis optical system and the projection lens optical system without being limited to the illumination optical system.

色分離合成光学系は第1、第2実施例の構成に限定されることはなく、画像表示素子より光源側にRとBの両方の色光が入射する偏光板がある構成であれば同様の効果が得られる。   The color separation / combination optical system is not limited to the configuration of the first and second embodiments, and the same as long as there is a polarizing plate on which the light beams of both R and B are incident on the light source side from the image display element. An effect is obtained.

以上に記載した本実施例について以下のことが言える。本実施例の第1の画像表示装置は、少なくとも1つの画像表示素子と、光源からの光で画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、前記照明光学系が、カット波長が630nm以上680nm以下であるフィルタを含んでいる。本実施例の第2の画像表示装置においては、前記照明光学系が、670nm以上700nm以下の波長の光に対する透過率が50%未満となるフィルタを含んでいる。本実施例の第3の画像表示装置においては、前記照明光学系が、635nmの光の透過率が680nmの光の透過率よりも30%以上高くなるようなフィルタを含んでいる。尚、ここで、フィルタは、赤外光も遮光するIRカットフィルタであることが望ましい。   The following can be said about this embodiment described above. The first image display apparatus of the present embodiment is an image display apparatus having at least one image display element and an illumination optical system that illuminates the image display element with light from a light source, and the illumination optical system includes: A filter having a cut wavelength of not less than 630 nm and not more than 680 nm is included. In the second image display device of the present embodiment, the illumination optical system includes a filter having a transmittance of less than 50% for light having a wavelength of 670 nm to 700 nm. In the third image display apparatus according to the present embodiment, the illumination optical system includes a filter in which the transmittance of light at 635 nm is 30% or more higher than the transmittance of light at 680 nm. Here, it is desirable that the filter is an IR cut filter that also shields infrared light.

本実施例の第4の画像表示装置は、画像信号に応じて青、緑、赤色光を変調する青、緑、赤色用の画像表示素子と、光源からの光でその3つの画像表示素子を照明する照明光学系と、それら前記3つの画像表示素子からの画像光を投射する投射光学系を含んでいる。さらに、前記照明光学系からの光を青色光、緑色光、赤色光に分解すると共に前記3つの画像表示素子に導き、前記3つの画像表示素子からの画像光を合成して前記投射光学系に導く色分解合成系とを有している。その上で、カット波長が630nm以上680nm以下であるフィルタを含んでいる点が特徴である。本実施例の第5の画像表示装置は、670nm以上700nm以下の波長の光に対する透過率が50%未満となるフィルタを含んでいる。本実施例の第6の画像表示装置は、635nmの光の透過率が680nmの光の透過率よりも30%以上高くなるようなフィルタを含んでいる。ここで、前記色分解合成系は、以下の5つの光学素子を含んでいる。1つ目の光学素子は、前記照明光学系からの光を、前記青色光と前記赤色光との合成光束と、前記緑色光とに分割する第1色分解部材であり、2つ目の光学素子は、前記緑色光を前記緑色用の画像表示素子に導く第1偏光ビームスプリッタである。3つ目の光学素子は、前記青色光と前記赤色光との前記合成光束の光路中に配置され、前記青色光、赤色光のうちいずれか一方の色光の偏波面を90度回転させ、他方の偏波面を変化させない波長選択性位相差板である。4つ目の光学素子は、前記波長選択性位相差板を介した前記合成光束のうち前記青色光を前記青色用の画像表示素子に、前記赤色光を前記赤色用の画像表示素子に導く第2偏光ビームスプリッタである。5つ目の光学素子は、前記第1偏光ビームスプリッタからの緑色光と、前記第2偏光ビームスプリッタからの赤色光と青色光と、を合成する色合成素子である。   The fourth image display apparatus according to the present embodiment includes blue, green, and red image display elements that modulate blue, green, and red light in accordance with an image signal, and the three image display elements using light from a light source. An illumination optical system for illuminating and a projection optical system for projecting image light from the three image display elements are included. Further, the light from the illumination optical system is decomposed into blue light, green light, and red light and guided to the three image display elements, and the image light from the three image display elements is synthesized to the projection optical system. And a color separation / synthesis system for guiding. In addition, it includes a filter having a cut wavelength of 630 nm or more and 680 nm or less. The fifth image display device of the present embodiment includes a filter that has a transmittance of less than 50% for light having a wavelength of 670 nm to 700 nm. The sixth image display apparatus of the present embodiment includes a filter in which the transmittance of light at 635 nm is 30% or more higher than the transmittance of light at 680 nm. Here, the color separation / synthesis system includes the following five optical elements. The first optical element is a first color separation member that divides the light from the illumination optical system into a combined luminous flux of the blue light and the red light and the green light, and is a second optical element The element is a first polarization beam splitter that guides the green light to the green image display element. The third optical element is disposed in an optical path of the combined light beam of the blue light and the red light, rotates a polarization plane of one of the blue light and the red light by 90 degrees, This is a wavelength-selective phase difference plate that does not change the plane of polarization. The fourth optical element guides the blue light to the blue image display element and the red light to the red image display element out of the combined light flux through the wavelength selective phase difference plate. It is a two-polarization beam splitter. The fifth optical element is a color combining element that combines the green light from the first polarizing beam splitter and the red light and blue light from the second polarizing beam splitter.

本発明の第1実施例First embodiment of the present invention 入射側偏光板12の特性Characteristics of incident side polarizing plate 12 IRカットフィルタ3の特性Characteristics of IR cut filter 3 本発明の第2実施例Second embodiment of the present invention 入射側偏光板41の特性Characteristics of incident-side polarizing plate 41 出側側偏光板45の特性Characteristics of exit side polarizing plate 45 合成プリズム46の特性Characteristics of composite prism 46

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 リフレクタ
3 IRカットフィルタ
4 第1のレンズアレイ
5 第2のレンズアレイ
6 コンデンサーレンズ
7、37 ダイクロイックミラー
8 入射側偏光板G
9、38 第1の偏光ビームスプリッター
10、39 画像表示素子
11、40 1/4波長板
12、41 入射側偏光板
13、15 色選択性位相差板
42 色選択性位相差板A
14、43 第2の偏光ビームスプリッタ−
16 出射側偏光板
17 第3の偏光ビームスプリッター
44 出射側偏光板G
45 出射側偏光板
46 合成プリズム
18、47 投射レンズ光学系
100 照明光学系
200、300 色分解合成光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Reflector 3 IR cut filter 4 1st lens array 5 2nd lens array 6 Condenser lens 7, 37 Dichroic mirror 8 Incident side polarizing plate G
9, 38 First polarizing beam splitter 10, 39 Image display element 11, 40 1/4 wavelength plate 12, 41 Incident side polarizing plate 13, 15 Color selective phase difference plate 42 Color selective phase difference plate A
14, 43 Second polarization beam splitter
16 Output-side polarizing plate 17 Third polarization beam splitter 44 Output-side polarizing plate G
45 Output-side polarizing plate 46 Synthetic prism 18, 47 Projection lens optical system 100 Illumination optical system 200, 300 Color separation / synthesis optical system

Claims (11)

少なくとも1つの画像表示素子と、
光源からの光を用いて前記画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、
前記照明光学系が、
カット波長が630nm以上680nm以下であるIRカットフィルタを含んでいることを特徴とする画像表示装置。
At least one image display element;
An image display device having an illumination optical system that illuminates the image display element using light from a light source,
The illumination optical system is
An image display device comprising an IR cut filter having a cut wavelength of 630 nm to 680 nm.
少なくとも1つの画像表示素子と、
光源からの光を用いて前記画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、
前記照明光学系が、670nm以上700nm以下の波長の光に対する透過率が50%未満となるフィルタを含んでいることを特徴とする画像表示装置。
At least one image display element;
An image display device having an illumination optical system that illuminates the image display element using light from a light source,
The image display apparatus, wherein the illumination optical system includes a filter having a transmittance of less than 50% for light having a wavelength of 670 nm to 700 nm.
少なくとも1つの画像表示素子と、
光源からの光を用いて前記画像表示素子を照明する照明光学系とを有する画像表示装置であって、
前記照明光学系が、635nmの光の透過率が680nmの光の透過率よりも30%以上高くなるようなフィルタを含んでいることを特徴とする画像表示装置。
At least one image display element;
An image display device having an illumination optical system that illuminates the image display element using light from a light source,
The image display apparatus, wherein the illumination optical system includes a filter such that the transmittance of light at 635 nm is 30% or more higher than the transmittance of light at 680 nm.
前記照明光学系は、
前記フィルタを介した光を複数の部分光束に分割するレンズアレイと、
前記複数の部分光束各々の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子から出射した複数の部分光束を前記少なくとも1つの画像表示素子上で重ねあわせるコンデンサーレンズと、
を含んでいることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の画像表示装置。
The illumination optical system includes:
A lens array that divides the light through the filter into a plurality of partial luminous fluxes;
A polarization conversion element that aligns the polarization direction of each of the plurality of partial light beams;
A condenser lens that superimposes a plurality of partial light beams emitted from the polarization conversion element on the at least one image display element;
The image display device according to claim 1, further comprising:
前記少なくとも1つの画像表示素子は、赤、緑、青に対応する3つの画像表示素子を含んでおり、
前記照明光学系は、前記コンデンサーレンズを介した光を赤、緑、青に対応する3色の光に色分解し、各々の色光を前記3つの画像表示素子に導く色分解光学系を含む、
ことを特徴とする請求項4記載の画像表示装置。
The at least one image display element includes three image display elements corresponding to red, green, and blue,
The illumination optical system includes a color separation optical system that separates light through the condenser lens into light of three colors corresponding to red, green, and blue, and guides each color light to the three image display elements,
The image display device according to claim 4.
画像信号に応じて青色光を変調する青色用の画像表示素子と、
画像信号に応じて緑色光を変調する緑色用の画像表示素子と、
画像信号に応じて赤色光を変調する赤色用の画像表示素子と、
光源からの光で前記3つの画像表示素子を照明する照明光学系と、
前記3つの画像表示素子からの画像光を投射する投射光学系と、
前記照明光学系からの光を青色光、緑色光、赤色光に分解すると共に前記3つの画像表示素子に導き、前記3つの画像表示素子からの画像光を合成して前記投射光学系に導く色分解合成系とを有しており、
ここで、カット波長が630nm以上680nm以下であるフィルタを含んでいることを特徴とする画像表示装置。
An image display element for blue that modulates blue light according to an image signal;
An image display element for green that modulates green light according to an image signal;
An image display element for red that modulates red light according to an image signal;
An illumination optical system that illuminates the three image display elements with light from a light source;
A projection optical system for projecting image light from the three image display elements;
A color that decomposes light from the illumination optical system into blue light, green light, and red light, guides the light to the three image display elements, and combines the image light from the three image display elements to guide the projection optical system A decomposition and synthesis system,
Here, the image display apparatus characterized by including the filter whose cut wavelength is 630 nm or more and 680 nm or less.
画像信号に応じて青色光を変調する青色用の画像表示素子と、
画像信号に応じて緑色光を変調する緑色用の画像表示素子と、
画像信号に応じて赤色光を変調する赤色用の画像表示素子と、
光源からの光で前記3つの画像表示素子を照明する照明光学系と、
前記3つの画像表示素子からの画像光を投射する投射光学系と、
前記照明光学系からの光を青色光、緑色光、赤色光に分解すると共に前記3つの画像表示素子に導き、前記3つの画像表示素子からの画像光を合成して前記投射光学系に導く色分解合成系とを有しており、
ここで、670nm以上700nm以下の波長の光に対する透過率が50%未満となるフィルタを含んでいることを特徴とする画像表示装置。
An image display element for blue that modulates blue light according to an image signal;
An image display element for green that modulates green light according to an image signal;
An image display element for red that modulates red light according to an image signal;
An illumination optical system that illuminates the three image display elements with light from a light source;
A projection optical system for projecting image light from the three image display elements;
A color that decomposes light from the illumination optical system into blue light, green light, and red light, guides the light to the three image display elements, and combines the image light from the three image display elements to guide the projection optical system A decomposition and synthesis system,
Here, an image display device including a filter having a transmittance of less than 50% with respect to light having a wavelength of 670 nm to 700 nm.
画像信号に応じて青色光を変調する青色用の画像表示素子と、
画像信号に応じて緑色光を変調する緑色用の画像表示素子と、
画像信号に応じて赤色光を変調する赤色用の画像表示素子と、
光源からの光で前記3つの画像表示素子を照明する照明光学系と、
前記3つの画像表示素子からの画像光を投射する投射光学系と、
前記照明光学系からの光を青色光、緑色光、赤色光に分解すると共に前記3つの画像表示素子に導き、前記3つの画像表示素子からの画像光を合成して前記投射光学系に導く色分解合成系とを有しており、
ここで、635nmの光の透過率が680nmの光の透過率よりも30%以上高くなるようなフィルタを含んでいることを特徴とする画像表示装置。
An image display element for blue that modulates blue light according to an image signal;
An image display element for green that modulates green light according to an image signal;
An image display element for red that modulates red light according to an image signal;
An illumination optical system that illuminates the three image display elements with light from a light source;
A projection optical system for projecting image light from the three image display elements;
A color that decomposes light from the illumination optical system into blue light, green light, and red light, guides the light to the three image display elements, and combines the image light from the three image display elements to guide the projection optical system A decomposition and synthesis system,
Here, the image display apparatus includes a filter in which the transmittance of light of 635 nm is 30% or more higher than the transmittance of light of 680 nm.
前記フィルタは、前記照明光学系内部に配置されていることを特徴とする請求項6乃至8いずれかに記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 6, wherein the filter is disposed inside the illumination optical system. 前記色分解合成系は、
前記照明光学系からの光を、前記青色光と前記赤色光との合成光束と、前記緑色光とに分割する第1色分解部材と、
前記緑色光を前記緑色用の画像表示素子に導く第1偏光ビームスプリッタと、
前記青色光と前記赤色光との前記合成光束の光路中に配置され、前記青色光、赤色光のうちいずれか一方の色光の偏波面を90度回転させ、他方の偏波面を変化させない波長選択性位相差板と、
前記波長選択性位相差板を介した前記合成光束のうち前記青色光を前記青色用の画像表示素子に、前記赤色光を前記赤色用の画像表示素子に導く第2偏光ビームスプリッタと、
前記第1偏光ビームスプリッタからの緑色光と、前記第2偏光ビームスプリッタからの赤色光と青色光と、を合成する色合成素子と、
を有することを特徴とする請求項6乃至9いずれかに記載の画像表示装置。
The color separation / synthesis system is:
A first color separation member that divides light from the illumination optical system into a combined luminous flux of the blue light and the red light and the green light;
A first polarizing beam splitter for guiding the green light to the green image display element;
Wavelength selection that is arranged in the optical path of the combined light beam of the blue light and the red light, rotates the polarization plane of one of the blue light and red light by 90 degrees, and does not change the other polarization plane A phase difference plate,
A second polarization beam splitter that guides the blue light to the blue image display element and the red light to the red image display element of the combined light flux through the wavelength selective phase difference plate;
A color combining element that combines green light from the first polarizing beam splitter and red light and blue light from the second polarizing beam splitter;
The image display device according to claim 6, comprising:
前記第1色分解部材と前記第2偏光ビームスプリッタの間に偏光板を有することを特徴とする請求項10記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 10, further comprising a polarizing plate between the first color separation member and the second polarizing beam splitter.
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