JP2007279763A - Projection type video display apparatus - Google Patents

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太郎 今長谷
Satoshi Ouchi
敏 大内
Tsutomu Nakajima
努 中島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type video display apparatus which is compact, lightweight and bright and uses a reflection type video display element free from contrast reduction due to light leakage in black display. <P>SOLUTION: Reflection type polarizing plates having a grating action in the same specific direction as a polarizer and an analyzer for the reflection type video display element and functioning as polarizing plates are used and disposed on an optical path and just before and just after the reflection type video display element. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、反射型液晶パネルを使用して、スクリーン上に映像を投影する投射装置、例えば、反射型液晶プロジェクタや、反射型液晶リアプロジェクタ等の投射式映像表示装置および投射式映像表示装置用の光学ユニットに関するものである。   The present invention relates to a projection device that projects an image on a screen using a reflective liquid crystal panel, for example, a projection video display device such as a reflective liquid crystal projector or a reflective liquid crystal rear projector, and a projection video display device. This relates to the optical unit.

従来より、光源からの光をライトバルブ素子で画素毎に濃淡を変えて制御し、スクリーンなどに投射するプロジェクタが知られている。ライトバルブ素子としては透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、マイクロミラーパネルなどがあるが、反射型液晶パネルは開口率が高いため、高輝度と高解像度を両立できる点、光の濃淡の制御がメカ的な動作によらないため長寿命である点などが優れている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a projector that projects light on a screen or the like by controlling light from a light source by changing light and shade for each pixel with a light valve element. Light valve elements include transmissive liquid crystal panels, reflective liquid crystal panels, and micromirror panels. Reflective liquid crystal panels have a high aperture ratio, so that both high brightness and high resolution can be achieved. Because it does not depend on mechanical operation, it has a long life.

反射型液晶パネルを用いた反射型液晶プロジェクタの光学ユニットについて以下に説明する。光源から出射した無偏光光は偏光変換素子にて直線偏光に変換されて偏光子に入射する。偏光子は特定方向の偏光成分のみを透過しそれに直交する成分を吸収(または反射)させることができるので、偏光子への入射光は偏光子にて不要な偏光成分を除去された後に反射型液晶パネルに入射する。反射型液晶パネルに入射した光は反射型液晶パネルにより映像信号に応じて画素毎に偏光状態を変調される。反射型液晶パネルにより反射された光は検光子に入射する。検光子も特定方向の偏光成分のみを透過しそれに直交する成分を吸収(または反射)させることができるため各画素からの出射光の偏光状態により検光子を透過あるいは反射する光量が決まる。このようにして得られた映像を投射レンズにより拡大投射する。   The optical unit of the reflective liquid crystal projector using the reflective liquid crystal panel will be described below. The non-polarized light emitted from the light source is converted into linearly polarized light by the polarization conversion element and enters the polarizer. Since the polarizer can transmit only the polarization component in a specific direction and absorb (or reflect) the component orthogonal to it, the incident light to the polarizer is reflected after the unnecessary polarization component is removed by the polarizer. Incident on the liquid crystal panel. The light incident on the reflective liquid crystal panel is modulated in polarization state for each pixel in accordance with the video signal by the reflective liquid crystal panel. The light reflected by the reflective liquid crystal panel enters the analyzer. The analyzer can also transmit only the polarized component in a specific direction and absorb (or reflect) the component orthogonal thereto, so that the amount of light transmitted or reflected by the analyzer is determined by the polarization state of the outgoing light from each pixel. The video thus obtained is enlarged and projected by the projection lens.

一般に偏光子および検光子には偏光ビームスプリッタプリズム(以後PBSプリズムという)が用いられている。PBSプリズムは誘電体多層膜面を備えておりその膜面(以後PBS膜という)によりP偏光を透過しS偏光を反射する。したがってPBSプリズムをPBS膜が反射型液晶パネルに対して45°となるように配置すれば反射型液晶パネルへの入射光の光軸と反射型液晶パネルからの反射光の光軸を一致させることが可能であり小型の反射型液晶プロジェクタの実現に有利である。   In general, a polarizing beam splitter prism (hereinafter referred to as a PBS prism) is used for the polarizer and the analyzer. The PBS prism has a dielectric multilayer film surface, and transmits P-polarized light and reflects S-polarized light by the film surface (hereinafter referred to as PBS film). Therefore, if the PBS prism is arranged so that the PBS film is 45 ° with respect to the reflective liquid crystal panel, the optical axis of the incident light to the reflective liquid crystal panel and the optical axis of the reflected light from the reflective liquid crystal panel should be matched. This is advantageous in realizing a small reflective liquid crystal projector.

検光子としてPBSプリズムを用いた反射型液晶プロジェクタは例えば特開2001−142028号公報で紹介されている。この公報の構成では黒映像表示時のPBSプリズムからの漏れ光が以下の原理で発生する。PBS膜に対するS偏光およびP偏光は入射光線の角度に応じて決まるため、光軸とPBS膜の法線を含む主入射面に平行である光線がPBSプリズムを透過あるいは反射する際のS偏光方向およびP偏光方向とその光線が反射型液晶パネル(黒表示時は偏光変調しない)により反射されPBSプリズムに再入射する際のS偏光方向およびP偏光方向は一致している。これに対して、主入射面に平行でない光線がPBSプリズムを透過あるいは反射する際のS偏光方向およびP偏光方向とその光線が反射型液晶パネルにより反射されPBSプリズムに再入射する際のS偏光方向およびP偏光方向は異なる。しかしPBSプリズムを透過あるいは反射した後の光線の偏光方向は再入射時にも維持されるため、主入射面に平行である光線は再入射時に完全に透過あるいは反射するが、主入射面に平行でない光線はその偏光のS偏光成分は反射されP偏光成分は透過する。このために主入射面に平行でない光線は漏れ光を生じ黒映像時の光漏れ、すなわちコントラスト低下の要因となる。このコントラスト低下を防ぐためにPBSプリズムと反射型液晶パネルの間に1/4波長板をその遅相軸あるいは進相軸が主入射面に平行となるように配置する。PBSプリズムを透過あるいは反射した光線は反射型液晶パネルで反射されPBSプリズムに再入射する間に1/4波長板を2回透過するため1/2波長板を透過することと等価になる。したがって主入射面に平行でない光線がPBSプリズム入射後に透過したP偏光あるいは反射したS偏光は1/4波長板によって偏光回転され、PBSプリズム再入射時にはP偏光あるいはS偏光となり完全に透過あるいは反射するため、漏れ光が生じずコントラスト低下を防ぐことができる。   A reflection type liquid crystal projector using a PBS prism as an analyzer is introduced in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-142028. In the configuration of this publication, leakage light from the PBS prism during black image display is generated according to the following principle. Since the S-polarized light and the P-polarized light with respect to the PBS film are determined according to the angle of the incident light beam, the S-polarized direction when the light beam parallel to the main incident surface including the optical axis and the normal line of the PBS film is transmitted or reflected by the PBS prism. The S-polarization direction coincides with the P-polarization direction when the light beam is reflected by the reflective liquid crystal panel (not polarized during black display) and re-enters the PBS prism. On the other hand, the S-polarization direction and the P-polarization direction when a light beam not parallel to the main incident surface is transmitted or reflected by the PBS prism, and the S-polarization light when the light beam is reflected by the reflective liquid crystal panel and reenters the PBS prism. The direction and the P polarization direction are different. However, since the polarization direction of the light beam that has been transmitted or reflected through the PBS prism is maintained even when re-incident, light rays that are parallel to the main incident surface are completely transmitted or reflected when re-incident, but are not parallel to the main incident surface. The light beam reflects the S-polarized component of the polarized light and transmits the P-polarized component. For this reason, light rays that are not parallel to the main incident surface cause leakage light, which causes light leakage during black images, that is, a factor in reducing contrast. In order to prevent this reduction in contrast, a quarter-wave plate is disposed between the PBS prism and the reflective liquid crystal panel so that the slow axis or the fast axis is parallel to the main incident surface. The light beam transmitted or reflected through the PBS prism is reflected by the reflective liquid crystal panel and is transmitted through the quarter wavelength plate twice while re-entering the PBS prism, which is equivalent to transmitting through the half wavelength plate. Therefore, the P-polarized light or the reflected S-polarized light transmitted after being incident on the PBS prism after being incident on the main incident surface is rotated by the quarter-wave plate, and becomes P-polarized light or S-polarized light when the PBS prism is re-entered. Therefore, no leakage light is generated, and a decrease in contrast can be prevented.

また、投射レンズとクロスダイクロプリズムの間にλ/4板を入れてコントラストを向上させる方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。   A method of improving the contrast by inserting a λ / 4 plate between the projection lens and the cross dichroic prism has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開平9−251150号公報JP 9-251150 A

しかし上記文献のように反射型液晶パネルに対する偏光子および検光子としてPBSプリズムを用いた構成において、コントラスト低下防止のために1/4波長板を用いた場合でもその効果は完全ではない。波長板は透過する光の偏光方向により屈折率の異なるという複屈折性を有す透明材質によって作られており、遅相軸方向は最も屈折率の高い方向であり進相軸方向は最も屈折率の低い方向である。1/4波長板はその波長板に垂直な光線が入射した場合の遅相軸と進相軸の屈折率差とその光線が波長板を透過する距離(1/4波長板厚)の積(位相差)が設計中心波長の1/4となるように設計される。このため、波長板は波長特性および角度特性を有し、入射光線が設計中心波長から離れれば離れるほど、また入射角が大きくなれば大きくなるほどその機能は低下する。このために反射型液晶パネルの偏光子および検光子としてPBSプリズムを用いた場合の斜め入射光の漏れ光防止として1/4波長板を用いても、斜め入射光の漏れ光は完全には防止できずコントラストは低下してしまう。この漏れ光のスクリーンへの投射を防ごうとしてPBSプリズムと投射レンズの間などに偏光板を配置してもこの漏れ光はそのほとんどが偏光板の透過軸方向と同じ偏光成分であるため、防ぐことができない。   However, in a configuration using a PBS prism as a polarizer and an analyzer for a reflective liquid crystal panel as in the above-mentioned document, even when a quarter-wave plate is used to prevent contrast reduction, the effect is not perfect. The wave plate is made of a transparent material having birefringence that the refractive index varies depending on the polarization direction of the transmitted light, the slow axis direction is the direction with the highest refractive index, and the fast axis direction is the most refractive index. Is in the lower direction. The quarter wave plate is the product of the difference in refractive index between the slow axis and the fast axis when a light ray perpendicular to the wave plate is incident and the distance (¼ wave plate thickness) through which the light ray passes through the wave plate ( The phase difference is designed to be 1/4 of the design center wavelength. For this reason, the wave plate has a wavelength characteristic and an angle characteristic, and the function decreases as the incident light beam moves away from the design center wavelength and as the incident angle increases. For this reason, even if a quarter wavelength plate is used to prevent light leakage of oblique incident light when a PBS prism is used as a polarizer and analyzer of a reflective liquid crystal panel, light leakage of oblique incident light is completely prevented. The contrast cannot be achieved. Even if a polarizing plate is placed between the PBS prism and the projection lens in an attempt to prevent projection of this leakage light onto the screen, this leakage light is mostly prevented because it is the same polarization component as the transmission axis direction of the polarizing plate. I can't.

またPBSプリズムを用いると重量の点で不利となる。さらにPBSプリズムには光線が硝材を透過する際の偏光の乱れに起因する漏れ光によってコントラストが低下しないように光弾性係数の低い硝材を用いる必要がある。そのような硝材は比重が大きいため特に重く、また流通量が少ないため高コストである。また重量低減のためにPBS膜を透明平行平板上に形成した場合には一般的にPBS膜の設計が難しくなり高性能なPBS膜は実現しにくいため高輝度および高コントラストが実現しにくい。これを避けるために2枚の透明平行平板間に形成した場合は非点収差が生じ解像度が低下してしまうため、解像度低下防止のために補整部品が必要となる。   Use of a PBS prism is disadvantageous in terms of weight. Furthermore, it is necessary to use a glass material having a low photoelastic coefficient for the PBS prism so that the contrast does not decrease due to leakage light caused by polarization disturbance when light passes through the glass material. Such a glass material is particularly heavy because of its large specific gravity, and is expensive because of its small circulation. When a PBS film is formed on a transparent parallel plate for weight reduction, it is generally difficult to design a PBS film and it is difficult to realize a high-performance PBS film, so it is difficult to realize high brightness and high contrast. In order to avoid this, when it is formed between two transparent parallel plates, astigmatism occurs and the resolution is lowered. Therefore, a correction part is required to prevent the resolution from being lowered.

本発明の課題は上記の問題点を解決し、小型軽量で明るさ、コントラスト、解像度等の画質性能が良好な反射型映像表示素子を用いた投射型映像表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a projection-type image display apparatus using a reflection-type image display element that is small and light and has good image quality performance such as brightness, contrast, and resolution.

上記課題を解決するため、本願は、光を放射する光源ユニットと、映像信号に応じた光学像を形成するライトバルブ手段である3枚の反射型映像表示素子と、前記光源ユニットからの光を3色光に色分離して各色光に対応する前記反射型映像表示素子へ入射する色分離系と、前記反射型映像表示素子からの3色光を合成する色合成系と、色合成した光学像を投射する投射手段で構成される投射型映像表示装置であって、前記反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として回折作用により所定の偏光方向の第1の偏光光を反射し、該所定方向と略直交する偏光方向の第2の偏光光を透過する平板型の反射型偏光板と、該反射型偏光板の出射側に前記第1の偏光光と前期第2の偏光光の何れか一方を透過する補助検光子とを有し、前記色合成系は色合成プリズムにより構成され、前記色分離系により分離された各色光は、前記反射型偏光板を介して前記反射型映像表示素子に入射し、前記反射型映像表示素子により形成された反射光の光学像は、前記反射型映像表示素子を介して前記色合成系に入射するように配置するように構成する。   In order to solve the above problems, the present application relates to a light source unit that emits light, three reflective video display elements that are light valve means for forming an optical image corresponding to a video signal, and light from the light source unit. A color separation system that color-separates into three color lights and enters the reflective image display element corresponding to each color light, a color composition system that synthesizes the three color lights from the reflective image display element, and a color-combined optical image. A projection-type image display device comprising projection means for projecting, wherein a first polarized light having a predetermined polarization direction is reflected by a diffraction action as a polarizer and an analyzer for the reflection-type image display element, and the predetermined direction A flat plate-type reflective polarizing plate that transmits the second polarized light having a polarization direction substantially perpendicular to the first polarizing light beam, and one of the first polarized light and the first polarized light on the output side of the reflective polarizing plate. And an auxiliary analyzer that passes through the color The composition system is configured by a color synthesis prism, and each color light separated by the color separation system is incident on the reflection type image display element via the reflection type polarizing plate, and is formed by the reflection type image display element. The optical image of the reflected light is arranged so as to be incident on the color composition system via the reflective image display element.

以上、説明したように本発明の反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットおよび反射型液晶プロジェクタは特定方向のみ格子作用を有すことにより偏光板として作用する反射型偏光板を用いて上記のような各構成とすることにより、PBSプリズムおよびPBSプリズム補整用の1/4波長板が不要となり、また投射レンズと反射型液晶パネルを保持する構造部品が干渉することがないため、解像度を低下させることなくコントラスト向上、部品数低減(明るさの向上)、小型軽量化が実現可能である。   As described above, the reflection type liquid crystal projector optical unit and the reflection type liquid crystal projector according to the present invention are configured as described above using the reflection type polarizing plate that acts as a polarizing plate by having a lattice action only in a specific direction. This eliminates the need for a PBS prism and a quarter-wave plate for PBS prism correction, and prevents the projection lens and the structural parts holding the reflective liquid crystal panel from interfering with each other. Improvement, reduction in the number of parts (improvement of brightness), and reduction in size and weight can be realized.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明による反射型液晶プロジェクタ用光学ユニットの1実施形態を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical unit for a reflective liquid crystal projector according to the present invention.

投射型映像表示装置22には光源1aを有する光源ユニット1があり、光源1aは、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプである。光源1の電球1aから放射される光は楕円面または放物面または非球面のリフレクタ1bにて集光されて反射される。電球1aからの発熱により、光源1は、高温となるため、後方に配置した冷却ファン40により、これを冷却している。   The projection display device 22 includes a light source unit 1 having a light source 1a. The light source 1a is a white lamp such as an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a mercury xenon lamp, or a halogen lamp. The light emitted from the light bulb 1a of the light source 1 is collected and reflected by the ellipsoidal, parabolic or aspherical reflector 1b. Since the light source 1 becomes high temperature due to the heat generated from the light bulb 1a, the light source 1 is cooled by the cooling fan 40 disposed at the rear.

このリフレクタ1bの出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズにより構成され、ランプユニットから出射した光を集光して、複数の2次光源像を形成するための第一のアレイレンズ32に入射し、さらに複数の集光レンズにより構成され、前述の複数の2次光源像が形成される近傍に配置され、かつ反射型液晶パネル10に第一のアレイレンズ32の個々のレンズ像を結像させる第二のアレイレンズ33を透過する。   This is composed of a plurality of condensing lenses provided in a rectangular frame of substantially the same size as the exit aperture of the reflector 1b, and condenses light emitted from the lamp unit to form a plurality of secondary light source images. The first array lens 32 is incident on one array lens 32, further includes a plurality of condensing lenses, is disposed in the vicinity of the plurality of secondary light source images, and is formed on the reflective liquid crystal panel 10. The light passes through the second array lens 33 that forms individual lens images.

後段で、反射型映像表示素子へ照射するために、光路を上下方向に折り曲げるために、第一のアレイレンズ32及び第二のアレイレンズ33は縦長セルを有している。この出射光は第二のアレイレンズ33の各々のレンズ光軸の縦方向のピッチに適合するように配置された各々のレンズ幅の略1/2サイズの菱形プリズムの列により構成される偏光変換素子31へ入射する。   The first array lens 32 and the second array lens 33 have vertically long cells in order to bend the optical path in the vertical direction in order to irradiate the reflection type image display element at the subsequent stage. This outgoing light is polarized light conversion constituted by a row of rhombus prisms of approximately ½ size of each lens width arranged so as to match the longitudinal pitch of each lens optical axis of the second array lens 33. Incident on the element 31.

このプリズム面には偏光分離膜が施されており、入射光は、この偏光分離膜にてP偏光光とS偏光光に分離される。P偏光光は、そのまま偏光分離膜を透過して、出射される。一方、S偏光光は、偏光分離膜により反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してから、このプリズムの出射面に設けられたλ/2位相差板により、偏光方向が90°回転され、P偏光光に変換され出射される。即ち、偏光変換素子31からはP偏光の光が出射される。コリメータレンズ34は、正の屈折力を有し、光を集光させる作用を持ち、光は、各色RGB3枚の反射型液晶パネル11を照射する。   A polarization separation film is provided on the prism surface, and incident light is separated into P-polarized light and S-polarized light by the polarization separation film. The P-polarized light passes through the polarization separation film and is emitted as it is. On the other hand, the S-polarized light is reflected by the polarization separation film, reflected once again in the original optical axis direction in the adjacent rhomboid prism, and then polarized by the λ / 2 phase difference plate provided on the exit surface of this prism. The direction is rotated by 90 °, converted into P-polarized light, and emitted. That is, P-polarized light is emitted from the polarization conversion element 31. The collimator lens 34 has a positive refractive power and has a function of condensing light. The light irradiates the reflective liquid crystal panel 11 of three colors RGB.

本構成は、2段構成となっていて、RB透過G反射ダイクロイックミラー36にて色分離した後、G光は白色反射ミラー5にて上方向に反射される。R透過B反射ダイクロイックミラ−37はB光を透過し、R光を上方向に反射してRB光を色分離する。B光は結像レンズ群4を経由して反射ミラー5にて、これも、上方向に反射される。   This configuration is a two-stage configuration, and after color separation by the RB transmission G reflection dichroic mirror 36, the G light is reflected upward by the white reflection mirror 5. The R transmission B reflection dichroic mirror 37 transmits the B light, reflects the R light upward, and separates the RB light in color. The B light is also reflected upward by the reflecting mirror 5 via the imaging lens group 4.

このようにして、3色の光路に分離された光は、各々、コントラストを向上するために配置されたR用補助偏光子(図示せず)、G用補助偏光子92、B用補助偏光子93を透過し、R用反射型偏光板(偏光分離素子)101、G用反射型偏光板(偏光分離素子)102、B用反射型偏光板(偏光分離素子)103を透過して、R用反射型液晶パネル111、G用反射型液晶パネル112、B用反射型液晶パネル113に入射する。   In this way, the light separated into the optical paths of the three colors is respectively an R auxiliary polarizer (not shown), a G auxiliary polarizer 92, and a B auxiliary polarizer arranged to improve the contrast. 93, and passes through a reflective polarizing plate for R (polarization separation element) 101, a reflective polarizing plate for G (polarization separation element) 102, and a reflective polarizing plate for B (polarization separation element) 103, for R use. The light enters the reflective liquid crystal panel 111, the G reflective liquid crystal panel 112, and the B reflective liquid crystal panel 113.

反射型偏光板10は略長方形の形状を有し、短辺側が光軸に対して略45度傾斜している構成となる。こうすることにより、反射型液晶パネル10から反射型偏光板11までの距離を短くでき、投射レンズのバックフォーカスを短くできる。これにより、投射レンズの収差を改善できる。   The reflective polarizing plate 10 has a substantially rectangular shape, and the short side is inclined by approximately 45 degrees with respect to the optical axis. By doing so, the distance from the reflective liquid crystal panel 10 to the reflective polarizing plate 11 can be shortened, and the back focus of the projection lens can be shortened. Thereby, the aberration of a projection lens can be improved.

反射型液晶パネル11は、表示する画素に対応する(例えば横1900画素縦1080画素各3色など)数のアスペクト比16:9の液晶表示部が設けてある。そして、外部より駆動される信号に従って、パネル11の各画素の偏光の位相角度が変わり、偏光方向の一致した光が反射型偏光板及び補助検光子にて検光される。この途中の角度の偏光を持った光は、反射型偏光板及び補助検光子の偏光度との関係で、検光される量が決まる。このようにして、外部より入力する信号に従った映像を表示する。この時、反射型液晶パネル11が黒表示を行う場合に、偏光方向は入射光と略同等であり、そのまま入射光路に沿って光源側に戻される。   The reflective liquid crystal panel 11 is provided with a number of liquid crystal display units having an aspect ratio of 16: 9 corresponding to the pixels to be displayed (for example, 3900 horizontal pixels by 1080 vertical pixels). The phase angle of the polarization of each pixel of the panel 11 changes according to a signal driven from the outside, and the light having the same polarization direction is analyzed by the reflective polarizing plate and the auxiliary analyzer. The amount of light having polarized light at an intermediate angle is determined by the relationship between the polarization degree of the reflective polarizing plate and the auxiliary analyzer. In this way, an image according to a signal input from the outside is displayed. At this time, when the reflective liquid crystal panel 11 performs black display, the polarization direction is substantially the same as the incident light, and the light is returned to the light source side along the incident optical path.

各光路にて、反射型液晶パネル11の反射面の光軸がクロスダイクロイックプリズム14の各色光の入射面の光軸と直交し、両者の光軸の略直交する位置の近傍に、各々の光軸に略45度傾斜させて反射型偏光板10が配置してある。このように構成することにより、クロスダイクロイックプリズム14の各色光の光路に配置される各部品が、クロスダイクロイックプリズム14の入射面からみて、反射型偏光板から補助検光子までの光学部品の配置構成が各光路で対称をなし略同等である。結像の観点から、各パネル11から投射レンズ15までの光路長は、各光路で略等しくする必要があるので、このように対称に配置することにより、互いの部品の干渉、及び光路の干渉を最小限に抑えることができ、設計が容易である。また、このように対称に配置することにより、空間をより効率良く使用でき、サイズを小さくできる。   In each optical path, the optical axis of the reflective surface of the reflective liquid crystal panel 11 is orthogonal to the optical axis of the incident surface of each color light of the cross dichroic prism 14, and each light is positioned in the vicinity of the position where the optical axes of both are substantially orthogonal. The reflective polarizing plate 10 is disposed so as to be inclined at about 45 degrees with respect to the axis. With this configuration, the components arranged in the optical path of each color light of the cross dichroic prism 14 are arranged from the reflective polarizing plate to the auxiliary analyzer as viewed from the incident surface of the cross dichroic prism 14. Are symmetric in each optical path and are substantially equivalent. From the viewpoint of image formation, the optical path length from each panel 11 to the projection lens 15 needs to be substantially equal in each optical path. Therefore, by arranging them symmetrically as described above, interference between components and optical path interference occurs. Can be minimized and the design is easy. Further, by arranging them symmetrically in this way, the space can be used more efficiently and the size can be reduced.

R、G、Bそれぞれの反射型液晶パネルにより反射された光はそれぞれR用反射型偏光板101、G用反射型偏光板102、B用反射型偏光板103により反射されて光線の方向を略90°曲げられ、それぞれR用補助検光子121、G用補助検光子122、B用補助検光子123を透過し、GはG用1/2波長板13を透過してP偏光光に変換され、R、G、Bともクロスダイクロイックプリズム14に入射する。   The light reflected by the R, G, and B reflective liquid crystal panels is reflected by the R reflective polarizing plate 101, the G reflective polarizing plate 102, and the B reflective polarizing plate 103, respectively, so that the direction of the light beam is substantially reduced. It is bent by 90 °, passes through the auxiliary analyzer 121 for R, the auxiliary analyzer 122 for G, and the auxiliary analyzer 123 for B, and G passes through the G half-wave plate 13 and is converted to P-polarized light. , R, G, and B are incident on the cross dichroic prism 14.

本実施例では、3枚の反射型液晶パネル11の反射面の光軸が同一方向を向いていて、3枚の反射面が、ある一枚を基準にして略同一の高さに配置してある。この構成とすることにより、3枚のパネル11の画素の位置合わせの調整作業及び調整終了後にパネル11を保持部品に固着する作業が全て同一方向からのジグでできるので、該作業がより容易になり、作業時間の短縮、ひいては、低コスト化が可能である。また、ジグに回転機構を取り付ければ、全てのパネル11を同一のジグを用いて調整可能であり、ジグの設計、作成コストの低減が可能である。   In this embodiment, the optical axes of the reflective surfaces of the three reflective liquid crystal panels 11 face the same direction, and the three reflective surfaces are arranged at substantially the same height with respect to a certain one. is there. By adopting this configuration, the adjustment work of the pixel alignment of the three panels 11 and the work of fixing the panel 11 to the holding parts after the adjustment can be performed by jigs from the same direction. As a result, the working time can be shortened and the cost can be reduced. Moreover, if a rotation mechanism is attached to a jig, all the panels 11 can be adjusted using the same jig, and a jig design and production cost can be reduced.

また、反射型液晶パネルは、裏面側に光路がないので、裏面に放熱板を取り付けて冷却できる。本構成を取れば、上面側に冷却ファン(図示せず)を1個配置するだけで、3枚の反射型液晶パネルを上面側より効率良く冷却できる。   Further, since the reflective liquid crystal panel has no optical path on the back side, it can be cooled by attaching a heat sink to the back side. With this configuration, it is possible to cool the three reflective liquid crystal panels more efficiently than the upper surface side by arranging only one cooling fan (not shown) on the upper surface side.

本実施例では、3枚の反射型液晶パネル11が、クロスダイクロイックプリズム14の光路に使用されない上面側に配置してあり、反射型液晶パネル11の高さは、クロスダイクロイックプリズム14の上面より上側に配置してある。あるいは、他の実施例として、3枚の反射型液晶パネル11が、クロスダイクロイックプリズム14の光路に使用されない下面側に配置してあり、反射型液晶パネル11が、クロスダイクロイックプリズム14の下面より下側に配置してあってもよい。このように構成することにより、パネル11やパネル保持部材とクロスダイクロイックプリズム14との干渉を防止できるので、光学エンジンのサイズを小さくすることができる。   In this embodiment, the three reflective liquid crystal panels 11 are arranged on the upper surface side that is not used in the optical path of the cross dichroic prism 14, and the height of the reflective liquid crystal panel 11 is higher than the upper surface of the cross dichroic prism 14. It is arranged in. Alternatively, as another embodiment, three reflective liquid crystal panels 11 are arranged on the lower surface side not used in the optical path of the cross dichroic prism 14, and the reflective liquid crystal panel 11 is below the lower surface of the cross dichroic prism 14. It may be arranged on the side. With such a configuration, interference between the panel 11 or the panel holding member and the cross dichroic prism 14 can be prevented, so that the size of the optical engine can be reduced.

本実施例では、反射型偏光板10は、構造シャーシに3点突出部を設け、反射面側をそこに押し当てて、反対方向から板バネ等で力を付与して、固定保持されている。パネル出射後に反射する反射型偏光板10の反射面の傾きは、スクリーン上の位置に影響するので、厳密に管理する必要がある。構造シャーシは型で作成するので、量産品においてこの3点突出部の位置及び形状を精度良く管理することが容易である。この3点突出部に直接、反射面側を押し当てて保持することにより、量産品での反射面の傾きを精度良く、管理できる。   In this embodiment, the reflective polarizing plate 10 is fixedly held by providing a three-point projecting portion on the structural chassis, pressing the reflective surface side against it, and applying a force with a leaf spring or the like from the opposite direction. . The inclination of the reflective surface of the reflective polarizing plate 10 that reflects after being emitted from the panel affects the position on the screen and must be strictly managed. Since the structural chassis is made of a mold, it is easy to accurately manage the position and shape of the three-point protrusion in a mass-produced product. By directly pressing and holding the reflecting surface side against the three-point protrusions, the inclination of the reflecting surface in mass-produced products can be managed with high accuracy.

本実施例では、R、G、B用の反射型偏光板101、102、103の表面形状を、ある一枚を基準にして、±3(λ/インチ)以内としている。これは、光が反射型液晶パネル11を出射した後、反射型偏光板10を反射するので、反射型偏光板が凹型、あるいは凸型の形状を有した場合、反射型偏光板がレンズ効果を有し、スクリーン上での結像性能に影響を及ぼす。よって、反射型偏光板10の表面形状を管理する必要がある。特に3枚のパネルを用いる本方式では、ある一枚を基準にして、相互の表面形状のずれを抑えることが、結像性能の確保のためには肝要である。図2に反射型偏光板の表面形状と各画素のコンバーずれ関係を光線追跡のシミュレーションにより求めた結果を示す。これより、各画素のコンバーずれを0.3画素以内に抑えるには、±4(λ/インチ)以内に抑えるべきことがわかる。このずれ量に関しては、±3(λ/インチ)以内が好ましく、画質劣下に影響を与えない範囲である±4(λ/インチ)以内が必要となる。表面形状の平面からのずれは、投射レンズのピントの調整機能で、ある程度、補正できる。例えば、他の実施例として、容易に部品管理及び選定する方法として、反射型偏光板は3枚全て反射面側が凸型となっている。あるいは、反射面側が3枚全て、凹型としても有効である。   In the present embodiment, the surface shapes of the reflective polarizing plates 101, 102, and 103 for R, G, and B are set within ± 3 (λ / inch) on the basis of a certain sheet. This is because the light is emitted from the reflective liquid crystal panel 11 and then reflected from the reflective polarizing plate 10. Therefore, when the reflective polarizing plate has a concave or convex shape, the reflective polarizing plate has a lens effect. And affects the imaging performance on the screen. Therefore, it is necessary to manage the surface shape of the reflective polarizing plate 10. In particular, in this method using three panels, it is important to secure the imaging performance to suppress the deviation of the mutual surface shape on the basis of a certain one sheet. FIG. 2 shows a result obtained by calculating the surface shape of the reflective polarizing plate and the converter shift relationship of each pixel by a ray tracing simulation. From this, it can be seen that in order to suppress the deviation of the conversion of each pixel within 0.3 pixel, it should be suppressed within ± 4 (λ / inch). The amount of deviation is preferably within ± 3 (λ / inch), and within ± 4 (λ / inch), which is a range that does not affect image quality deterioration. The deviation of the surface shape from the plane can be corrected to some extent by the focus adjustment function of the projection lens. For example, as another embodiment, as a method for easily managing and selecting parts, all of the three reflective polarizing plates are convex on the reflective surface side. Alternatively, all three reflection surfaces are effective as a concave shape.

また、一般的に結像性能の色倍率収差は波長に依存するので、R,G,Bの順に良くなるか、悪くなるかのどちらかである。即ち、Gが中心値を取る。よって、G用を基準として採用し、相互の間のずれをニュートン±3λ以内に抑えることは有効である。   In general, the chromatic magnification aberration of the imaging performance depends on the wavelength, and therefore, either the order of R, G, and B becomes better or worse. That is, G takes the center value. Therefore, it is effective to adopt the G-use as a reference and suppress the deviation between them within Newton ± 3λ.

本実施例で用いている補助偏光子9、反射型偏光板10、補助検光子12のコントラストと透過率はトレードオフの関係にある。即ち、コントラストを向上させると透過率が劣化し、透過率を向上させるとコントラストが劣化する。よって、これを投射型映像表示装置の性能として見ると、コントラストと明るさがトレードオフの関係にあることを意味する。   The contrast and transmittance of the auxiliary polarizer 9, the reflective polarizing plate 10, and the auxiliary analyzer 12 used in this embodiment are in a trade-off relationship. That is, when the contrast is improved, the transmittance is deteriorated, and when the transmittance is improved, the contrast is deteriorated. Therefore, when this is seen as the performance of the projection display apparatus, it means that the contrast and the brightness are in a trade-off relationship.

本実施例では、コントラスト確保のために単一の部品を用いるわけではなく、補助偏光子9、反射型偏光板10、補助検光子12と複数の部品を用いる。以下の法則に則って上記光学部品の性能の組合せを行うことが、投射型映像表示装置の高効率、高コントラストを確保するためには、有効である。   In this embodiment, a single component is not used to ensure contrast, but an auxiliary polarizer 9, a reflective polarizing plate 10, an auxiliary analyzer 12 and a plurality of components are used. It is effective to combine the performance of the optical components in accordance with the following rules in order to ensure high efficiency and high contrast of the projection display apparatus.

光学系のコントラストは下記で求められる。   The contrast of the optical system is obtained as follows.

1/(光学系のコントラスト=1/(パネル入射側の光学系コントラスト)+1/(パネル出射側の光学系コントラスト)
これより分かることは、パネル入射側の光学系コントラストのみ良くしても、あるいは、出射側のみ良くしても、効率的でないということである。入射側と出射側のコントラストのバランスをとることが、明るさもコントラストも最適に持っていく方法である。
1 / (Contrast of optical system = 1 / (Optical system contrast on the panel entrance side) + 1 / (Optical system contrast on the panel exit side)
It is understood from this that even if only the optical system contrast on the panel entrance side is improved or only the exit side is improved, it is not efficient. Balancing the contrast between the entrance side and the exit side is a method that optimally brings both brightness and contrast.

光学系コントラストは、各部品の積で求められる。即ち、補助偏光子のコントラストをA、補助検光子のコントラストをD、反射型偏光板の透過のコントラストをB、反射型偏光板の反射のコントラストをCとすると、入射側の光学系コントラストはA*B、出射側の光学系コントラストはC*Dで求められる。よって、両者をバランスよくするために、A*B=(0.1〜10)*C*Dの式を満たす補助偏光子、補助検光子、反射型偏光板を用いればよい。補助偏光子、もしくは、補助検光子を用いない場合はコントラストとして1を代入して、上式を満たせばよい。   The optical system contrast is obtained by the product of each component. That is, if the contrast of the auxiliary polarizer is A, the contrast of the auxiliary analyzer is D, the transmission contrast of the reflective polarizer is B, and the reflection contrast of the reflective polarizer is C, the incident side optical system contrast is A. * B, the optical system contrast on the exit side is obtained by C * D. Therefore, in order to balance both, an auxiliary polarizer, an auxiliary analyzer, and a reflective polarizing plate that satisfy the formula A * B = (0.1 to 10) * C * D may be used. When the auxiliary polarizer or the auxiliary analyzer is not used, 1 is substituted as the contrast and the above equation is satisfied.

図3(a)に補助偏光子及び補助検光子に用いる吸収型偏光板のコントラストの測定方法を示す。測定用光源50から光を出射する。光源50後に開口を設けることによる測定物に入射する光の広がりは略F20である。その後に、測定用偏光板51を、P偏光が透過するように透過軸を合わせて配置する。その後に、測定物を配置して測定する。光は、測定物を透過して測定用受光器52に入射し、これにより、透過してきた光の明るさが測定できる。吸収型偏光板の透過軸をS偏光透過とP偏光透過の2つのモードで測定し、各回転角で、両者の測定値の比をとってコントラストを求める。測定された透過率の分光分布に視感度を掛け合わせることにより、明るさが求まる。即ち、透過率T(λ)、視感度A(λ)とすると、明るさは、理論的には、使用波長域でのT(λ)*A(λ)の波長積分∫T(λ)*A(λ)dλで求められる。実際の測定値では、透過率T(λ)は、断続的な値を取るので、明るさは使用波長域でのT(λ)*A(λ)の総和により求める。反射の場合は、透過率T(λ)の代わりに反射率R(λ)を用いればよい。   FIG. 3A shows a method for measuring the contrast of the absorption polarizing plate used for the auxiliary polarizer and the auxiliary analyzer. Light is emitted from the measurement light source 50. The spread of light incident on the measurement object by providing an opening after the light source 50 is approximately F20. Thereafter, the measurement polarizing plate 51 is arranged with its transmission axis aligned so that the P-polarized light is transmitted. Thereafter, the measurement object is placed and measured. The light passes through the object to be measured and enters the measurement light receiver 52, whereby the brightness of the transmitted light can be measured. The transmission axis of the absorptive polarizing plate is measured in two modes of S-polarized light transmission and P-polarized light transmission, and the contrast is obtained by taking the ratio of the measured values at each rotation angle. Brightness can be obtained by multiplying the spectral distribution of the measured transmittance by the visibility. That is, assuming that the transmittance T (λ) and the visibility A (λ), the brightness is theoretically the wavelength integral ∫T (λ) * of T (λ) * A (λ) in the used wavelength range. It is obtained by A (λ) dλ. In the actual measurement value, the transmittance T (λ) takes an intermittent value, so that the brightness is obtained by the sum of T (λ) * A (λ) in the used wavelength range. In the case of reflection, the reflectance R (λ) may be used instead of the transmittance T (λ).

吸収型偏光板をP偏光透過で配置した場合、コントラストは(P偏光の明るさ)/(S偏光の明るさ)で、S偏光透過で配置した場合、コントラストは(S偏光の明るさ)/(P偏光の明るさ)で、求められる。   When the absorptive polarizing plate is arranged with P-polarized light transmission, the contrast is (P-polarized light brightness) / (S-polarized light brightness), and when it is arranged with S-polarized light transmission, the contrast is (S-polarized light brightness) / It is obtained by (brightness of P-polarized light).

図3(b)に反射型偏光板のコントラスト測定方法を示す。反射型偏光板については、透過軸をP偏光に合わせて、光軸に対して45度傾斜させて配置する。S偏光入射時とP偏光入射時で、透過と反射で明るさを測定する。P偏光に透過軸を合わせて配置しているので、コントラストは透過では(P偏光の明るさ)/(S偏光の明るさ)で、反射では(S偏光の反射率)/(P偏光の反射率)で求める。   FIG. 3B shows a contrast measurement method for the reflective polarizing plate. The reflective polarizing plate is arranged with the transmission axis aligned with the P-polarized light and inclined by 45 degrees with respect to the optical axis. Brightness is measured by transmission and reflection when S-polarized light and P-polarized light are incident. Since the transmission axis is aligned with the P-polarized light, the contrast is (P-polarized light) / (S-polarized light) for transmission, and (S-polarized reflectance) / (P-polarized light reflection) for reflection. Rate).

ここで、一般的に反射型偏光板のコントラストは、P偏光の透過の方が、S偏光の反射より良い。よって、上記関係より、補助検光子のコントラストが、補助偏光子のコントラストより高い組合せ構成にすると、高効率、高コントラスト可能である。上記関係は、言い換えれば、補助検光子の透過率が、補助偏光子の透過率より低い組合せ構成にすると、高効率、高コントラスト可能である。   Here, in general, the contrast of the reflective polarizing plate is better when the P-polarized light is transmitted than when the S-polarized light is reflected. Therefore, from the above relationship, when the contrast of the auxiliary analyzer is higher than the contrast of the auxiliary polarizer, high efficiency and high contrast are possible. In other words, the above relationship can achieve high efficiency and high contrast when the transmission of the auxiliary analyzer is lower than that of the auxiliary polarizer.

図4(a)に示すように反射型液晶パネル11の表示部はその表示部の中心aから見て、非対象な構造物11bにて保持されている。図4(b)に反射型液晶パネルとクロスダイクロイックプリズム14の近傍の上面図を示す。反射型液晶パネル11は、クロスダイクロイックプリズム14に近い側に、表示部中心11aから見て、構造物11bの長さの短い方が来るように配置されている。即ち、中心基準に見て、W1>W2であり、W2の方をクロスダイクロイックプリズム側に配置する。本構成により、反射型液晶パネル11を、クロスダイクロイックプリズム14のより近くに配置できるので、装置のサイズの小型化、また、反射型液晶パネル11からクロスダイクロイックプリズム14までの距離を短くすることができるので、投射レンズ15のバックフォーカスを短くでき、収差の改善が可能である。   As shown in FIG. 4A, the display unit of the reflective liquid crystal panel 11 is held by a non-target structure 11b when viewed from the center a of the display unit. FIG. 4B shows a top view of the vicinity of the reflective liquid crystal panel and the cross dichroic prism 14. The reflective liquid crystal panel 11 is arranged on the side close to the cross dichroic prism 14 so that the shorter one of the structures 11b is seen from the display portion center 11a. That is, W1> W2 with respect to the center reference, and W2 is arranged on the cross dichroic prism side. With this configuration, since the reflective liquid crystal panel 11 can be disposed closer to the cross dichroic prism 14, the size of the apparatus can be reduced, and the distance from the reflective liquid crystal panel 11 to the cross dichroic prism 14 can be shortened. Therefore, the back focus of the projection lens 15 can be shortened, and aberrations can be improved.

第2の実施例を図5を用いて説明する。下記以外は、図1の実施例と同じである。反射型偏光板の入射側に、略直線偏光であるS偏光を反射し、それと略直交する略直線偏光であるP偏光を透過する偏光分離プリズム38を配置する。偏光分離プリズム38を用いると、フィルム製の補助偏光子9と異なり、耐熱性が高くなり、冷却ファンでの冷却が不用となるので、騒音をより小さくできる。   A second embodiment will be described with reference to FIG. Except for the following, the embodiment is the same as the embodiment of FIG. A polarization separation prism 38 that reflects S-polarized light that is substantially linearly polarized light and transmits P-polarized light that is substantially linearly polarized light substantially orthogonal thereto is disposed on the incident side of the reflective polarizing plate. When the polarization separation prism 38 is used, unlike the auxiliary polarizer 9 made of film, the heat resistance is increased, and cooling with a cooling fan is unnecessary, so that noise can be further reduced.

第3の実施例を図6を用いて説明する。   A third embodiment will be described with reference to FIG.

第1のアレイレンズ及び第2のアレイレンズが横長のセルを有し、偏光変換素子31が縦方向のピッチに適合するように配置されていること及び反射ミラー5で光路を略90度折り曲げられること以外は、光源1からコリメータレンズ34までの構成は、図1の実施例と同じである。   The first array lens and the second array lens have horizontally long cells, the polarization conversion elements 31 are arranged so as to conform to the vertical pitch, and the optical path is bent by about 90 degrees by the reflection mirror 5. Except for this, the configuration from the light source 1 to the collimator lens 34 is the same as the embodiment of FIG.

ダイクロイックミラー6、7によってR(赤色)、G(緑色)、B(青色)に
色分離された後、BはB反射ミラー17により光線の方向を90°曲げられ、それぞれR用補助偏光子91、G用補助偏光子92、B用補助偏光子93およびR用反射型偏光板101、G用反射型偏光板102、B用反射型偏光板103を透過しR、G、Bに対応するR用反射型液晶パネル111、G用反射型液晶パネル112、B用反射型液晶パネル113に入射する。R、G、Bそれぞれの反射型液晶パネルにより反射された光はそれぞれR用反射型偏光板101、G用反射型偏光板102、B用反射型偏光板103により反射されて光線の方向を90°曲げられ、それぞれR用補助検光子121、G用補助検光子122、B用補助検光子123を透過し、GはG用1/2波長板13を透過してP偏光光に変換され、R、G、Bともクロスダイクロイックプリズム14に入射する。R、G、Bはクロスダイクロイックプリズム14によって白色に合成され、投射レンズ15によってスクリーンに拡大投射される。
After color separation into R (red), G (green), and B (blue) by the dichroic mirrors 6 and 7, the direction of the light beam of B is bent by 90 ° by the B reflection mirror 17. , G auxiliary polarizer 92, B auxiliary polarizer 93, R reflective polarizer 101, G reflective polarizer 102, B reflective polarizer 103, and R corresponding to R, G, and B The light enters the reflective liquid crystal panel 111, the reflective liquid crystal panel 112 for G, and the reflective liquid crystal panel 113 for B. The light reflected by the R, G, and B reflective liquid crystal panels is reflected by the R reflective polarizer 101, the G reflective polarizer 102, and the B reflective polarizer 103, respectively, to change the direction of the light beam by 90. Are bent and respectively transmitted through the auxiliary analyzer 121 for R, the auxiliary analyzer 122 for G, and the auxiliary analyzer 123 for B, and G is transmitted through the G half-wave plate 13 and converted into P-polarized light, R, G, and B are incident on the cross dichroic prism 14. R, G, and B are combined into white by the cross dichroic prism 14 and enlarged and projected onto the screen by the projection lens 15.

反射型液晶パネルの直前には視野角補償位相差板41が配置され、斜め光のコントラストを向上させている。ラビングを施した反射型液晶パネル41においては電力印加時でも、配向膜付近の液晶層が垂直にならず、そのために、斜めからの入射光にてコントラストが劣化する課題があった。これに対して、視野角補償位相差板41は、それの有する液晶層が略反転する構成を有するため、反射型液晶パネルにて発生した位相差を打ち消すことができる。これにより、斜め光のコントラストを改善でき、コントラストを向上させることができる。   A viewing angle compensation phase difference plate 41 is disposed immediately in front of the reflective liquid crystal panel to improve the contrast of oblique light. In the reflective liquid crystal panel 41 subjected to rubbing, the liquid crystal layer in the vicinity of the alignment film does not become vertical even when power is applied, and there is a problem that the contrast deteriorates due to incident light from an oblique direction. On the other hand, since the viewing angle compensation phase difference plate 41 has a configuration in which the liquid crystal layer included in the viewing angle compensation phase difference plate 41 is substantially inverted, the phase difference generated in the reflective liquid crystal panel can be canceled. Thereby, the contrast of oblique light can be improved and the contrast can be improved.

次に反射型偏光板について説明する。通常の偏光板(偏光フィルム)は整列した二色性分子によりその作用を果たし、分子の配列方向に直交する偏光を透過し、分子の配列方向に平行な偏光を吸収する。そして特定方向のみ格子作用を有すことにより偏光板として作用する反射型偏光板は格子方向に平行な偏光を反射し、格子方向に直行する偏光を透過する。したがって基本的な偏光特性は両偏光板に差は無い。例えば偏光板の透過軸と偏光板の法線を含む面内および偏光板の吸収軸あるいは反射軸と偏光板の法線を含む面内のどの光線に対してもコントラストはほぼ同等であるなどの特性は両偏光板に共通の特性である。   Next, the reflective polarizing plate will be described. A normal polarizing plate (polarizing film) performs its function with aligned dichroic molecules, transmits polarized light orthogonal to the molecular arrangement direction, and absorbs polarized light parallel to the molecular arrangement direction. A reflective polarizing plate that acts as a polarizing plate by having a lattice action only in a specific direction reflects polarized light parallel to the lattice direction and transmits polarized light orthogonal to the lattice direction. Therefore, there is no difference in basic polarization characteristics between the two polarizing plates. For example, the contrast is almost the same for all rays in the plane including the transmission axis of the polarizing plate and the normal line of the polarizing plate and in the plane including the absorption axis or reflection axis of the polarizing plate and the normal line of the polarizing plate. The characteristics are common to both polarizing plates.

したがって、本構成ではパネル直前直後にPBSプリズムを用いた構成における斜め光の漏れ光が発生しないので、1/4波長板のような部品を追加することなく高コントラストが可能である。またPBSプリズムからの漏れ光はそのほとんどが偏光板の透過軸方向と同じ偏光成分であるため投射レンズと反射型液晶パネルの間などに偏光フィルム(検光子)を配置しても漏れ光を防ぐことができないのに対して、反射型偏光板を用いた場合の漏れ光は反射型偏光板のコントラスト不足による場合が多く、そのような場合には補助偏光子および補助検光子を用いることで漏れ光の大半を防ぐことができるため高コントラスト化が可能である。   Therefore, in this configuration, no oblique light leakage occurs in the configuration using the PBS prism immediately before and after the panel, so that high contrast is possible without adding components such as a quarter-wave plate. Since most of the leakage light from the PBS prism is the same polarization component as the transmission axis direction of the polarizing plate, leakage light can be prevented even if a polarizing film (analyzer) is placed between the projection lens and the reflective liquid crystal panel. On the other hand, leakage light when using a reflective polarizing plate is often due to insufficient contrast of the reflective polarizing plate. In such a case, leakage is caused by using an auxiliary polarizer and an auxiliary analyzer. Since most of the light can be prevented, high contrast can be achieved.

例えば反射型液晶パネルに入射する光束がF2.5の場合の光学ユニットだけのコントラスト(反射型液晶パネルをミラーに置き換えて測定)はPBSプリズムを用いた場合が500から1000であるのに対して、反射型偏光板を用いた場合では5000から10000となる。また本構成においては反射型偏光板の反射面が反射型液晶パネル側にあり、反射型液晶パネルより反射された光は反射型偏光板の基板である透明平行平板を透過しない。したがって非点収差を生じることがないので解像度の低下が生じない。また、本構成ではプリズムはクロスダイクロイックプリズムしか用いていないため透過型プロジェクタ用の光学ユニットと同等の重量が実現できる。   For example, the contrast (measured by replacing the reflective liquid crystal panel with a mirror) of the optical unit when the luminous flux incident on the reflective liquid crystal panel is F2.5 is 500 to 1000 when the PBS prism is used. In the case of using a reflective polarizing plate, it is 5000 to 10,000. In this configuration, the reflective surface of the reflective polarizing plate is on the reflective liquid crystal panel side, and the light reflected from the reflective liquid crystal panel does not pass through the transparent parallel plate that is the substrate of the reflective polarizing plate. Therefore, no astigmatism is generated, so that the resolution is not lowered. Further, in this configuration, since the prism uses only a cross dichroic prism, the weight equivalent to that of the optical unit for the transmissive projector can be realized.

冷却ファン40により、補助偏光子9、反射型偏光板10、反射型液晶パネル11、補助検光子12が冷却される。補助偏光子9と補助検光子12は共に、吸収型のフィルム材のものを用いているので約70度以下に冷却する必要がある。黒表示時に補助検光子12に入射する不要光は、その入射側に位置する反射型偏光板10で一度カットされた光が入射するため、これにて吸収される不要光は少ない。それに比べ、補助偏光子9は、不要光を含んだ光が直接入射するため、吸収される不要光が多く、よって、発熱量も多い。よって、補助偏光子9は補助検光子12より強く冷却する必要があり、冷却ファンによって送られる風は、補助偏光子9に対してより、補助検光子12に対しての方が強い。   The auxiliary polarizer 9, the reflective polarizing plate 10, the reflective liquid crystal panel 11, and the auxiliary analyzer 12 are cooled by the cooling fan 40. Since both the auxiliary polarizer 9 and the auxiliary analyzer 12 are made of absorption film materials, it is necessary to cool them to about 70 degrees or less. The unnecessary light incident on the auxiliary analyzer 12 at the time of black display is light that has been cut once by the reflective polarizing plate 10 located on the incident side, so that the unnecessary light absorbed by this is small. On the other hand, the auxiliary polarizer 9 has a large amount of unnecessary light that is absorbed because light including unnecessary light is directly incident thereon, and thus generates a large amount of heat. Therefore, the auxiliary polarizer 9 needs to be cooled more strongly than the auxiliary analyzer 12, and the wind sent by the cooling fan is stronger for the auxiliary analyzer 12 than for the auxiliary polarizer 9.

クロスダイクロイックプリズム14の出射面に出射側1/4波長板35を貼り合わせてある。出射側1/4波長板35は、合成光路に配置されるので、広帯域用のものを用いればよい。出射側1/4波長板35の遅相軸35aが、該補助検光子12の吸収軸12aに対する角度θが略40〜50度、もしくは、略−40〜−50度の範囲に設定して用いる。本実施例では略45度に設定してある。補助偏光子9及び反射型偏光板10のコントラストが不十分で反射型液晶パネル11に入射するコントラストが低い場合、あるいは、黒表示時の反射型液晶パネル11での位相差の付与が完全でない場合、黒表示時の反射型液晶パネル11からの出射光に、反射型偏光板10及び補助検光子12にてカットできないS偏光も含まれる。S偏光は、反射型偏光板10及び補助検光子12を透過し、投射レンズ15に入射する。投射レンズ15はレンズ枚数が多いので、トータルの透過率は85%程度であり、15%は反射される。この反射光は、出射側1/4波長板35を設けない場合、反射型液晶パネル11に入る本来の光である略P偏光と略90度異なる略S偏光であるために、パネルの黒表示時、略S偏光のまま出射され、これは、反射型偏光板及10及び補助検光子12にてカットできないので、投射レンズ15を経て、スクリーンに到達して、コントラストを劣化させる。本実施例のように、出射側1/4波長板35を設けると、漏れてきた略S偏光は、遅相軸を略45度に設定した出射側1/4波長板35を透過して、投射レンズ15で反射し、再度、出射側1/4波長板35を透過すると略P偏光に偏光変換されている。よって、該補助検光子12により吸収されるので、コントラストを向上させることができる。   An exit-side quarter-wave plate 35 is bonded to the exit surface of the cross dichroic prism 14. Since the emission side quarter-wave plate 35 is disposed in the combined optical path, a broadband one may be used. The slow axis 35a of the output-side quarter-wave plate 35 is used with the angle θ of the auxiliary analyzer 12 with respect to the absorption axis 12a being set in a range of approximately 40 to 50 degrees, or approximately −40 to −50 degrees. . In this embodiment, it is set to approximately 45 degrees. When the contrast of the auxiliary polarizer 9 and the reflective polarizing plate 10 is insufficient and the contrast incident on the reflective liquid crystal panel 11 is low, or when the phase difference is not completely applied to the reflective liquid crystal panel 11 during black display The outgoing light from the reflective liquid crystal panel 11 during black display includes S-polarized light that cannot be cut by the reflective polarizer 10 and the auxiliary analyzer 12. S-polarized light passes through the reflective polarizing plate 10 and the auxiliary analyzer 12 and enters the projection lens 15. Since the projection lens 15 has a large number of lenses, the total transmittance is about 85%, and 15% is reflected. This reflected light is substantially S-polarized light that is approximately 90 degrees different from the substantially P-polarized light that is the original light entering the reflective liquid crystal panel 11 when the output-side quarter-wave plate 35 is not provided. At this time, it is emitted as substantially S-polarized light, which cannot be cut by the reflective polarizing plate 10 and the auxiliary analyzer 12, so that it reaches the screen via the projection lens 15 and degrades the contrast. As in the present embodiment, when the emission-side quarter-wave plate 35 is provided, the leaked substantially S-polarized light passes through the emission-side quarter-wave plate 35 with the slow axis set to about 45 degrees, When reflected by the projection lens 15 and transmitted through the output-side quarter-wave plate 35 again, the light is converted into substantially P-polarized light. Therefore, since it is absorbed by the auxiliary analyzer 12, the contrast can be improved.

クロスダイクロイックプリズム14の合成光の出射面に出射側1/4波長板35を、R光路の入射面にR用補助検光子121、B光路の入射面にB用補助検光子、G光路の入射面にG用1/2波長板13と、光路の4面全てに波長板、もしくは、偏光板を貼り付ける構成である。ところで、スクリーン上での各色の画素の位置のずれを少なくするために、クロスダイクロイックプリズム14は、精度よく作成する必要がある。クロスダイクロイックプリズム14は4つの3角プリズムを貼り合せて作成するが、各頂点は折れやすく、取り扱いが難しい。上記のように、4面全てに貼り合わせることにより、取り扱いの難しいプリズム14のAR工程を省くことができ、コストダウン可能である。また、ARを施した場合、工程時に加熱されるので、プリズム14内には残留応力が発生する。上記にように、本構成では、投射レンズからの反射光を出射側1/4波長板35で回転させて、該補助検光子12に吸収させて、コントラストを向上させるが、プリズム14内に残留応力がある場合、複屈折が発生し黒ムラが発生する。よって、本発明のように4面全てに波長板、もしくは、偏光板を貼り付けることにより、4個全てのAR工程を省くことができ、プリズム14内の残留応力を低減し、黒ムラの低減が可能である。また、4個の残留応力が同一であるので、光を投射した際、略均等に膨張するため、クロスダイクロイックプリズム14の青反射面及び赤反射面の初期位置からの角度ずれが少ない。よって、使用中に徐々に各パネルの画素位置がずれていく量も少ない。また、貼り合わせにより、空気との界面が減るので、界面での反射に起因するコントラストの劣化を防ぐことができる。また、出射側1/4波長板35の材質として水晶を用いている。これにより、フィルムに比べ、熱により発生する複屈折の面内変化が少ないため、黒ムラの低減が可能である。   The exit side quarter-wave plate 35 is formed on the exit surface of the combined light of the cross dichroic prism 14, the auxiliary analyzer 121 for R is incident on the incident surface of the R optical path, the auxiliary analyzer 121 for B is incident on the incident surface of the B optical path, and the incident light of the G optical path The G half-wave plate 13 is attached to the surface, and a wave plate or a polarizing plate is attached to all four surfaces of the optical path. By the way, the cross dichroic prism 14 needs to be formed with high accuracy in order to reduce the shift of the position of each color pixel on the screen. The cross dichroic prism 14 is formed by bonding four triangular prisms, but each vertex is easy to break and difficult to handle. As described above, by bonding to all four surfaces, the AR process of the prism 14 which is difficult to handle can be omitted, and the cost can be reduced. Further, when AR is applied, residual stress is generated in the prism 14 because it is heated during the process. As described above, in this configuration, the reflected light from the projection lens is rotated by the output-side quarter-wave plate 35 and absorbed by the auxiliary analyzer 12 to improve the contrast, but remains in the prism 14. When there is stress, birefringence occurs and black unevenness occurs. Therefore, by attaching wave plates or polarizing plates to all four surfaces as in the present invention, all four AR processes can be omitted, the residual stress in the prism 14 is reduced, and black unevenness is reduced. Is possible. Further, since the four residual stresses are the same, when light is projected, the four residual stresses expand substantially uniformly, so that there is little angular deviation from the initial positions of the blue reflecting surface and the red reflecting surface of the cross dichroic prism 14. Therefore, the amount by which the pixel position of each panel gradually shifts during use is small. In addition, since the interface with air is reduced by bonding, deterioration of contrast due to reflection at the interface can be prevented. Further, quartz is used as the material of the emission side quarter-wave plate 35. Thereby, since the in-plane change of the birefringence which generate | occur | produces with heat is few compared with a film, a black nonuniformity can be reduced.

反射型偏光板10は光の波長よりピッチの短い回折効果を応用して、P偏光とS偏光に光を分離するが、相対的に波長の短いB光路で、R光路及びG光路に比べコントラストが悪くなる。よって、ここで、R、G光路の補助偏光子91、92及び補助検光子121、122に比べB光路の補助偏光子93及び補助検光子123は、コントラストのより高いものを用いて、3色のコントラストのバランスを取り、黒表示時の色を良くしている。   The reflective polarizing plate 10 applies a diffraction effect with a shorter pitch than the wavelength of light to separate light into P-polarized light and S-polarized light, but has a relatively short B optical path and a contrast compared to the R and G optical paths. Becomes worse. Therefore, here, the auxiliary polarizer 93 and the auxiliary analyzer 123 in the B optical path have higher contrast than the auxiliary polarizers 91 and 92 and the auxiliary analyzers 121 and 122 in the R and G optical paths, and three colors are used. The balance of contrast is balanced and the color when black is displayed is improved.

他の実施例として、反射型液晶パネル10のGのコントラストが悪い時には、G光路の補助偏光子93及び補助検光子123は、他色のコントラストのより高いものを用いる。反射型液晶パネル10のR(またはB)のコントラストが悪い場合は、R(または、B)光路の補助偏光子及び補助検光子は、他色のコントラストより高いものを用いる。   As another example, when the G contrast of the reflective liquid crystal panel 10 is poor, the auxiliary polarizer 93 and the auxiliary analyzer 123 in the G optical path are higher in contrast of other colors. When the R (or B) contrast of the reflective liquid crystal panel 10 is poor, the auxiliary polarizer and auxiliary analyzer for the R (or B) optical path are higher than the contrast of other colors.

図7に第4の実施例を示す。下記以外は図6の実施例と同じである。ここでは、補助検光子12を2枚構成とし、補助検光子12の耐熱性を増している。よって、冷却風は弱くてよく、冷却ファンの回転数を落とすことができるので、冷却ファンの風切り音の低騒音化が可能である。   FIG. 7 shows a fourth embodiment. Except for the following, the embodiment is the same as the embodiment of FIG. Here, two auxiliary analyzers 12 are configured to increase the heat resistance of the auxiliary analyzer 12. Therefore, the cooling air may be weak and the number of rotations of the cooling fan can be reduced, so that the noise of the cooling fan can be reduced.

図8に第5の実施例を示す。下記以外は図6の実施例と同じである。反射型偏光板10及び反射型液晶パネル及び補助検光子9が密閉構造シャーシ42の外部との境界面に設けてある。密閉構造シャーシ42は、密閉された防塵構造となっており、反射型偏光板10及び反射型液晶パネル11等にゴミが付着するのを防ぎ、スクリーン上での画像の欠落及び画質の劣化を防いでいる。反射型偏光板10や補助検光子9といった光学部品を境界として利用することにより、光路を妨げることなく、密閉性を確保している。光学部品と構造シャーシ42の隙間には、密閉シールを貼り密閉性を確保する。また、冷却ファンにより、補助検光子を冷却している。反射型液晶パネル11の裏面側だけ、外部に出て、冷却できるようにしている。   FIG. 8 shows a fifth embodiment. Except for the following, the embodiment is the same as the embodiment of FIG. The reflective polarizing plate 10, the reflective liquid crystal panel, and the auxiliary analyzer 9 are provided on the boundary surface with the outside of the sealed structure chassis 42. The sealed chassis 42 has a sealed dust-proof structure, prevents dust from adhering to the reflective polarizing plate 10 and the reflective liquid crystal panel 11 and prevents image loss and image quality deterioration on the screen. It is out. By using optical components such as the reflective polarizing plate 10 and the auxiliary analyzer 9 as boundaries, the sealing performance is secured without obstructing the optical path. A hermetic seal is applied to the gap between the optical component and the structural chassis 42 to ensure hermeticity. The auxiliary analyzer is cooled by a cooling fan. Only the back surface side of the reflective liquid crystal panel 11 can be cooled to the outside.

図9に第6の実施例を示す。下記以外は図6の実施例と同じである。色分離系により分離された各R、G、B光は、各補助検光子91、92、93、反射型偏光板10を透過して反射型液晶パネル11に入射する。そして、反射型液晶パネル11にて変調され反射された映像光は反射型偏光板10にて反射して色合成プリズムに入射する。この反射型偏光板10及び反射型液晶パネル及びクロスダイクロイックプリズム14及び補助検光子9が密閉構造シャーシ42の内部に設けてあり、補助偏光子9が境界に設けてある。また、冷却ファンにより、補助検光子9を冷却している。   FIG. 9 shows a sixth embodiment. Except for the following, the embodiment is the same as the embodiment of FIG. The R, G, and B lights separated by the color separation system pass through the auxiliary analyzers 91, 92, and 93 and the reflective polarizing plate 10 and enter the reflective liquid crystal panel 11. The image light modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 11 is reflected by the reflective polarizing plate 10 and enters the color combining prism. The reflective polarizing plate 10, the reflective liquid crystal panel, the cross dichroic prism 14, and the auxiliary analyzer 9 are provided inside the sealed chassis 42, and the auxiliary polarizer 9 is provided at the boundary. The auxiliary analyzer 9 is cooled by a cooling fan.

また、反射型偏光板10及び反射型液晶パネル及びクロスダイクロイックプリズム14及びλ/4波長板を密閉構造シャーシ42の境界に設けるように構成してもよい。   Further, the reflective polarizing plate 10, the reflective liquid crystal panel, the cross dichroic prism 14, and the λ / 4 wavelength plate may be provided at the boundary of the sealed structure chassis 42.

また、反射型偏光板は、長辺側を固定せず長辺側に熱膨張可能な構成としている。この構成により、熱膨張時の変形を小さくすることができ、スクリーン上での画素ずれを小さくすることができる。   In addition, the reflective polarizing plate has a configuration in which the long side is not fixed and the long side can be thermally expanded. With this configuration, deformation at the time of thermal expansion can be reduced, and pixel shift on the screen can be reduced.

また、以上に実施の形態は反射型液晶パネルを3枚用いた場合について説明したが、本願発明はこれに限るものではなく、反射型液晶パネルを1枚或いは2枚用いた場合に於いても適用可能であり、同様の効果を得ることができる。   In the above embodiment, the case where three reflective liquid crystal panels are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and even when one or two reflective liquid crystal panels are used. The same effect can be obtained.

本発明の第1番目の一実施形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing a first embodiment of the present invention. FIG. 反射型偏光板の表面形状と各画素のコンバーずれのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the surface shape of a reflection type polarizing plate, and the converter shift | offset | difference of each pixel. 吸収型偏光板及び反射型偏光板のコントラストの測定方法を示す図である。It is a figure which shows the measuring method of the contrast of an absorption type polarizing plate and a reflection type polarizing plate. 本発明に用いる反射型液晶パネルの図及び反射型液晶パネルとクロスダイクロイックプリズムの近傍の図Diagram of the reflective liquid crystal panel used in the present invention and the vicinity of the reflective liquid crystal panel and the cross dichroic prism 本発明の第2番目の一実施形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。It is a block diagram of the projection-type liquid crystal display device which shows 2nd one Embodiment of this invention. 本発明の第3番目の一実施形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。It is a block diagram of the projection-type liquid crystal display device which shows 3rd one Embodiment of this invention. 本発明の第4番目の一実施形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。It is a block diagram of the projection-type liquid crystal display device which shows 4th one Embodiment of this invention. 本発明の第5番目の一実施形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。It is a block diagram of the projection-type liquid crystal display device which shows 5th one Embodiment of this invention. 本発明の第6番目の一実施形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。It is a block diagram of the projection-type liquid crystal display device which shows 6th one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源、1a…電球、1b…リフレクタ、2…光軸、4…結像レンズ群、5…白色反射ミラー、6…B透過RG反射ダイクロイックミラ−、7…R透過G反射ダイクロイックミラ−、8…B反射ミラ−、91…R用補助偏光子、92…G用補助偏光子、93…B用補助偏光子、10…反射型偏光板、101…R用反射型偏光板、102…G用反射型偏光板、103…B用反射型偏光板、11…反射型液晶パネル、11a…反射型液晶パネルの表示部の中心、11b…反射型液晶パネルの構造物、111…R用反射型液晶パネル、112…G用反射型液晶パネル、113…B用反射型液晶パネル、12…補助検光子、12a…補助検光子の透過軸、121…R用補助検光子、122…G用補助検光子、123…B用補助検光子、13…G用1/2波長板、14…クロスダイクロイックプリズム、15…投射レンズ、31…偏光変換素子、32…第1のアレイレンズ、 33…第2のアレイレンズ、34…コリメータレンズ、35…出射側1/4波長板、35a…出射側1/4波長板の遅相軸、36…RB透過G反射ダイクロイックミラ−、37…R透過B反射ダイクロイックミラ−、381…偏光分離プリズム、381…R用偏光分離プリズム、382…G用偏光分離プリズム、383…B用偏光分離プリズム、40…冷却ファン、41…視野角補償位相差板、42…密閉構造シャーシ、50…測定用光源、51…測定用偏光板、52…測定用受光器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 1a ... Light bulb, 1b ... Reflector, 2 ... Optical axis, 4 ... Imaging lens group, 5 ... White reflection mirror, 6 ... B transmission RG reflection dichroic mirror, 7 ... R transmission G reflection dichroic mirror, 8 ... B reflection mirror, 91 ... R auxiliary polarizer, 92 ... G auxiliary polarizer, 93 ... B auxiliary polarizer, 10 ... reflection polarizing plate, 101 ... R reflection polarizing plate, 102 ... G Reflective polarizing plate for 103, reflective polarizing plate for B, 11 ... reflective liquid crystal panel, 11a ... center of display portion of reflective liquid crystal panel, 11b ... structure of reflective liquid crystal panel, 111 ... reflective type for R Liquid crystal panel, 112 ... Reflective liquid crystal panel for G, 113 ... Reflective liquid crystal panel for B, 12 ... Auxiliary analyzer, 12a ... Transmission axis of auxiliary analyzer, 121 ... Auxiliary analyzer for R, 122 ... Auxiliary analyzer for G Photon, 123 ... B auxiliary analyzer, 13 ... G 1 2 wavelength plate, 14 ... cross dichroic prism, 15 ... projection lens, 31 ... polarization conversion element, 32 ... first array lens, 33 ... second array lens, 34 ... collimator lens, 35 ... emission side 1/4 wavelength Plate, 35a: slow axis of the output side quarter-wave plate, 36: RB transmission G reflection dichroic mirror, 37: R transmission B reflection dichroic mirror, 381 ... polarization separation prism, 381 ... R polarization separation prism, 382... G polarization separation prism, 383... B polarization separation prism, 40... Cooling fan, 41. Viewing angle compensation phase difference plate, 42... Sealed structure chassis, 50. ... Measurement receiver.

Claims (19)

光を放射する光源ユニットと、映像信号に応じた光学像を形成するライトバルブ手段である3枚の反射型映像表示素子と、前記光源ユニットからの光を3色光に色分離して各色光に対応する前記反射型映像表示素子へ入射する色分離系と、前記反射型映像表示素子からの3色光を合成する色合成系と、色合成した光学像を投射する投射手段で構成される投射型映像表示装置であって、
前記反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として回折作用により所定の偏光方向の第1の偏光光を反射し、該所定方向と略直交する偏光方向の第2の偏光光を透過する平板型の反射型偏光板と、
該反射型偏光板の出射側に前記第1の偏光光と前記第2の偏光光の何れか一方を透過する補助検光子とを有し、
前記色合成系は色合成プリズムにより構成され、
前記色分離系により分離された各色光は、前記反射型偏光板を介して前記反射型映像表示素子に入射し、前記反射型映像表示素子により形成された反射光の光学像は、前記反射型映像表示素子を介して前記色合成系に入射するように配置したことを特徴とする投射型映像表示装置。
A light source unit that emits light, three reflective image display elements that are light valve means for forming an optical image corresponding to a video signal, and light from the light source unit are color-separated into three-color lights to obtain respective color lights. Projection type comprising a color separation system incident on the corresponding reflective video display element, a color synthesis system for synthesizing the three color lights from the reflective video display element, and a projection means for projecting the color synthesized optical image A video display device,
A flat plate type that reflects the first polarized light of a predetermined polarization direction as a polarizer and an analyzer for the reflective image display element by a diffraction action and transmits the second polarized light of a polarization direction substantially orthogonal to the predetermined direction. Reflection type polarizing plate,
An auxiliary analyzer that transmits one of the first polarized light and the second polarized light on the exit side of the reflective polarizing plate;
The color composition system includes a color composition prism,
Each color light separated by the color separation system enters the reflective video display element via the reflective polarizing plate, and an optical image of the reflected light formed by the reflective video display element is the reflective type. A projection-type image display device, wherein the projection-type image display device is arranged so as to be incident on the color composition system via an image display element.
光を放射する光源ユニットと、映像信号に応じた光学像を形成するライトバルブ手段である3枚の反射型映像表示素子と、前記光源ユニットからの光を3色光に色分離して各色光に対応する前記反射型映像表示素子へ入射する色分離系と、前記反射型映像表示素子からの3色光を合成する色合成系と、色合成した光学像を投射する投射手段で構成される投射型映像表示装置であって、
前記反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として回折作用により所定の偏光方向の第1の偏光光を反射し、該所定方向と略直交する偏光方向の第2の偏光光を透過する平板型の反射型偏光板と、
前記反射型偏光板の出射側に前記所定の偏光方向、或いは前記所定方向と略直交する偏光方向のいずれか一方の偏光光を透過する補助偏光子と、
前記反射型偏光板の出射側に、前記補助偏光子で透過する偏光方向とは異なる他の一方の偏光方向の偏光光を透過する補助検光子とを有し、
前記色合成系は色合成プリズムにより構成され、
前記色分離系により分離された各色光は、前記反射型偏光板を介して前記反射型映像表示素子に入射し、前記反射型映像表示素子により形成された反射光の光学像は、前記反射型映像表示素子を介して前記色合成系に入射するように配置したことを特徴とする投射型映像表示装置。
A light source unit that emits light, three reflective image display elements that are light valve means for forming an optical image corresponding to a video signal, and light from the light source unit are color-separated into three-color lights to obtain respective color lights. Projection type comprising a color separation system incident on the corresponding reflective video display element, a color synthesis system for synthesizing the three color lights from the reflective video display element, and a projection means for projecting the color synthesized optical image A video display device,
A flat plate type that reflects the first polarized light of a predetermined polarization direction as a polarizer and an analyzer for the reflective image display element by a diffraction action and transmits the second polarized light of a polarization direction substantially orthogonal to the predetermined direction. Reflection type polarizing plate,
An auxiliary polarizer that transmits polarized light of either the predetermined polarization direction or a polarization direction substantially orthogonal to the predetermined direction on the exit side of the reflective polarizing plate;
On the exit side of the reflective polarizing plate, an auxiliary analyzer that transmits polarized light in the other polarization direction different from the polarization direction transmitted by the auxiliary polarizer,
The color composition system includes a color composition prism,
Each color light separated by the color separation system enters the reflective video display element via the reflective polarizing plate, and an optical image of the reflected light formed by the reflective video display element is the reflective type. A projection-type image display device, wherein the projection-type image display device is arranged so as to be incident on the color composition system via an image display element.
前記反射型偏光板の入射側に、前記所定の偏光方向、或いは前記所定方向と略直交する偏光方向のいずれか一方の偏光光を反射し、他の一方の偏光光を透過する偏光分離プリズムを配置したことを特徴とする請求項1に記載の投射型映像表示装置。   On the incident side of the reflective polarizing plate, a polarization separation prism that reflects either one of the predetermined polarization direction or the polarization direction substantially orthogonal to the predetermined direction and transmits the other polarization light. The projection type image display device according to claim 1, wherein the projection type image display device is arranged. 前記補助検光子のコントラストが前記補助偏光子のコントラストより高いことを特徴とする請求項2に記載の投射型映像表示装置。   The projection type image display device according to claim 2, wherein the contrast of the auxiliary analyzer is higher than the contrast of the auxiliary polarizer. 前記反射型偏光板は反射面側を基準に保持されることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   5. The projection display apparatus according to claim 1, wherein the reflective polarizing plate is held with respect to a reflective surface side. 6. 前記反射型偏光板は略長方形の形状を有し、短辺側が光軸に対して略45度傾斜していることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The projection according to any one of claims 1 to 5, wherein the reflective polarizing plate has a substantially rectangular shape, and a short side is inclined by approximately 45 degrees with respect to the optical axis. Type image display device. 前記反射型偏光板3枚の反射面の面形状が、所定の一枚を基準にして、±3(λ/インチ)以内であることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The surface shape of the reflection surface of the three reflection-type polarizing plates is within ± 3 (λ / inch) on the basis of a predetermined sheet, 7. The projection-type image display device according to item. 前記反射型偏光板、該反射型映像表示素子及び該補助検光子が密閉構造の内部、もしくは、その境界にあることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The projection according to any one of claims 1 to 7, wherein the reflective polarizing plate, the reflective image display element, and the auxiliary analyzer are in a sealed structure or at a boundary thereof. Type image display device. 冷却ファンを有し、該冷却ファンからの前記補助偏光子への冷却風の風量を、前記補助検光子への風量よりも大とすることを特徴とする請求項2に記載の投射型映像表示装置。   The projection-type image display according to claim 2, further comprising a cooling fan, wherein an amount of cooling air from the cooling fan to the auxiliary polarizer is larger than an amount of air to the auxiliary analyzer. apparatus. 前記反射型液晶表示素子は画素中心から見て、非対象な構像物上に配置され、クロスダイクロイックプリズムに近い方に画素中心から見て、構造物の長さが短い方が来るように配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The reflection type liquid crystal display element is arranged on an unintended composition as viewed from the pixel center, and arranged so that the shorter the length of the structure is from the pixel center, closer to the cross dichroic prism. The projection-type image display device according to claim 1, wherein the projection-type image display device is provided. 前記3枚の反射型映像表示素子の反射面の光軸が略同一方向を向いていることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   11. The projection display apparatus according to claim 1, wherein optical axes of reflection surfaces of the three reflection image display elements are directed in substantially the same direction. 前記3枚の反射型映像表示素子の反射面が、所定の一枚を基準にして高さが略同一であることを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The projection according to any one of claims 1 to 11, wherein the reflection surfaces of the three reflective image display elements have substantially the same height with reference to a predetermined one. Type image display device. 前記3枚の該反射型映像表示素子の反射面の光軸が該色合成プリズムの各色光の入射面の光軸と直交し、
両者の光軸の略直交する位置の近傍に、各々の光軸に略45度傾斜させて前記反射型偏光板が配置してあることを特徴とする請求項1乃至請求項12の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。
The optical axes of the reflecting surfaces of the three reflection type image display elements are orthogonal to the optical axes of the incident surfaces of the respective color lights of the color synthesis prism;
13. The reflective polarizing plate according to claim 1, wherein the reflective polarizing plate is disposed in the vicinity of a position substantially perpendicular to both optical axes so as to be inclined by approximately 45 degrees with respect to each optical axis. The projection-type image display device according to item.
前記3色の色光はR、G、Bの各色光であって、B光路に配置された前記反射型偏光板のコントラストを他の色光の光路に配置された前記反射型偏光板よりも大としたことを特徴とする請求項1乃至請求項13の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The three color lights are R, G, and B color lights, and the contrast of the reflection type polarizing plate arranged in the B optical path is larger than that of the reflection type polarizing plate arranged in the optical path of the other color light. The projection type image display device according to claim 1, wherein the projection type image display device is provided. 前記補助検光子が離間配置された2枚の補助検光子により構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項14の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The projection type image display device according to any one of claims 1 to 14, wherein the auxiliary analyzer is constituted by two auxiliary analyzers arranged apart from each other. 前記3色の色光はR、G、Bの各色光であって、B光路に配置された前記反射型偏光板がR光路に配置された前記反射型偏光板より回折ピッチが短いことを特徴とする請求項1乃至請求項15の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。   The three color lights are R, G, and B color lights, and the reflective polarizing plate disposed in the B optical path has a shorter diffraction pitch than the reflective polarizing plate disposed in the R optical path. The projection type image display apparatus according to any one of claims 1 to 15. 光を放射する光源ユニットと、映像信号に応じた光学像を形成するライトバルブ手段である3枚の反射型映像表示素子と、前記光源ユニットからの光を3色光に色分離して各色光に対応する前記反射型映像表示素子へ入射する色分離系と、前記反射型映像表示素子からの3色光を合成する色合成系と、色合成した光学像を投射する投射手段で構成される投射型映像表示装置であって、
前記反射型映像表示素子に対する偏光子および検光子として回折作用により所定の偏光方向の第1の偏光光を反射し、該所定方向と略直交する偏光方向の第2の偏光光を透過する平板型の反射型偏光板と、
該反射型偏光板の出射側に前記第1の偏光光と前期第2の偏光光の何れか一方を透過する補助検光子と、
前記色合成系と前記投射手段の間に配置した1/4波長板と、
前記色合成系と前記反射型映像表示素子との間に配置した、略直線偏光光の位相を略90度回転させる1/2波長板とを有し、
前記色合成系は色合成プリズムにより構成され、
前記色分離系により分離された各色光は、前記反射型偏光板を介して前記反射型映像表示素子に入射し、前記反射型映像表示素子により形成された反射光の光学像は、前記反射型映像表示素子を介して前記色合成系に入射するように配置し、
光路となる前記色合成プリズムの3個の入射面に前記補助検光子を貼り付け、1個の出射面に1/4波長板を貼り付けるように構成したことを特徴とする投射型映像表示装置。
A light source unit that emits light, three reflective image display elements that are light valve means for forming an optical image corresponding to a video signal, and light from the light source unit are color-separated into three-color lights to obtain respective color lights. Projection type comprising a color separation system incident on the corresponding reflective video display element, a color synthesis system for synthesizing the three color lights from the reflective video display element, and a projection means for projecting the color synthesized optical image A video display device,
A flat plate type that reflects the first polarized light of a predetermined polarization direction as a polarizer and an analyzer for the reflective image display element by a diffraction action and transmits the second polarized light of a polarization direction substantially orthogonal to the predetermined direction. Reflection type polarizing plate,
An auxiliary analyzer that transmits one of the first polarized light and the second polarized light on the output side of the reflective polarizing plate;
A quarter-wave plate disposed between the color synthesis system and the projection means;
A half-wave plate disposed between the color synthesis system and the reflective image display element and rotating the phase of substantially linearly polarized light by approximately 90 degrees;
The color composition system includes a color composition prism,
Each color light separated by the color separation system enters the reflective video display element via the reflective polarizing plate, and an optical image of the reflected light formed by the reflective video display element is the reflective type. Arranged so as to be incident on the color composition system via an image display element,
A projection-type image display device, wherein the auxiliary analyzer is attached to three incident surfaces of the color combining prism serving as an optical path, and a quarter-wave plate is attached to one outgoing surface. .
前記補助検光子は、透過すべき偏光方向の偏光光以外の偏光方向の成分を吸収する作用を有し、
前記プリズムと前記投射手段の間に前記1/4波長板を配置し、前記1/4波長板の遅相軸が、前記補助検光子の吸収軸に対して略40〜50度、もしくは、略−40〜−50度傾斜していることを特徴とする請求項17に記載の投射型映像表示装置。
The auxiliary analyzer has an action of absorbing a component in the polarization direction other than the polarized light in the polarization direction to be transmitted,
The quarter wavelength plate is disposed between the prism and the projection means, and the slow axis of the quarter wavelength plate is approximately 40 to 50 degrees with respect to the absorption axis of the auxiliary analyzer, or approximately The projection type image display apparatus according to claim 17, wherein the projection type image display apparatus is inclined at -40 to -50 degrees.
前記補助偏光子のコントラストをA、前記補助検光子のコントラストをD、前記反射型偏光板の透過のコントラストをB、前記反射型偏光板の反射のコントラストをCとしたとき、
A*B=(0.1〜10)*C*Dを満たすことを特徴とする請求項2に記載の投射型映像表示装置。
When the contrast of the auxiliary polarizer is A, the contrast of the auxiliary analyzer is D, the transmission contrast of the reflective polarizer is B, and the reflection contrast of the reflective polarizer is C,
The projection type image display device according to claim 2, wherein A * B = (0.1-10) * C * D is satisfied.
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