JP2009175486A - Image display device - Google Patents

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JP2009175486A
JP2009175486A JP2008014564A JP2008014564A JP2009175486A JP 2009175486 A JP2009175486 A JP 2009175486A JP 2008014564 A JP2008014564 A JP 2008014564A JP 2008014564 A JP2008014564 A JP 2008014564A JP 2009175486 A JP2009175486 A JP 2009175486A
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light
optical
image display
dichroic mirror
display device
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Akira Hyodo
亮 兵藤
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device reducing color unevenness of a projection image by correcting optical characteristics of the whole optical element. <P>SOLUTION: Since a first dichroic mirror 31a has optical characteristics matching incident angles α, β, γ and δ of illumination light in A-A and B-B cross sectional directions, deviation of optical characteristics generated according to incident angle dependence of illumination light can be correctly or approximately corrected in the whole of the first dichroic mirror 31a. Accordingly, prescribed wavelength components can be suitably reflected or transmitted in respective regions AL, AC, AR, AU and AD of an element surface 3c of the first dichroic mirror 31a and color unevenness of the whole projection image can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明光学系によって液晶パネル等を照明し、液晶パネル等に像を形成させる
画像表示装置に関する。
The present invention relates to an image display device that illuminates a liquid crystal panel or the like with an illumination optical system and forms an image on the liquid crystal panel or the like.

画像表示装置において、ダイクロイックミラー等の光学素子は、光線入射角度依存性が
あり、光線入射角度ごとに光学特性(具体的には例えばカットオフ半値波長)が変わる。
そのため、例えば色分離光学系内で光軸に対して傾斜して配置されるダイクロイックミラ
ーの光学特性が面内で変わり、画像表示装置の色特性にばらつきが生じるという問題があ
る。そこで、ダイクロイックミラーの多層膜の左右(面の長手の横方向に相当)に特性傾
斜をもたせることで、ダイクロイック特性を入射角に合わせて変化させ、入射光線の角度
依存性を打ち消すものがある(例えば、特許文献1参照)。また、ダイクロイックミラー
の位置に応じて特定方向に傾斜した厚さムラ又は屈折率ムラを設け、光学特性のずれを防
止するものがある(例えば、特許文献2参照)。ここで、カットオフ半値波長とは、透過
率が50%となる波長をいう。
特開平3−291644号公報 特開平6−18834号公報
In an image display device, an optical element such as a dichroic mirror has dependency on a light incident angle, and an optical characteristic (specifically, for example, a cutoff half-value wavelength) changes for each light incident angle.
For this reason, for example, there is a problem that the optical characteristics of the dichroic mirror disposed in an inclined manner with respect to the optical axis in the color separation optical system change in the plane, and the color characteristics of the image display device vary. Therefore, there is a technique in which the dichroic characteristics are changed in accordance with the incident angle by giving a characteristic inclination to the left and right (corresponding to the lateral direction of the surface length) of the multilayer film of the dichroic mirror, thereby canceling the angle dependence of the incident light ( For example, see Patent Document 1). In addition, there is one that prevents unevenness in optical characteristics by providing thickness unevenness or refractive index unevenness inclined in a specific direction according to the position of the dichroic mirror (see, for example, Patent Document 2). Here, the cut-off half-value wavelength means a wavelength at which the transmittance is 50%.
JP-A-3-291644 Japanese Patent Laid-Open No. 6-18834

しかしながら、上述のダイクロイックミラーのように、光学特性が例えば左右の方向(
長手の横方向)に変化するものでは、上下方向(縦方向)に入射する光線の角度依存性を
打ち消すことができない。そのため、上下方向に関しては入射光線の角度依存が残存する
ことになり、投射画像全体の色ムラを低減しきれていないという問題がある。
However, like the dichroic mirror described above, the optical characteristics are, for example, left and right directions (
In the case of changing in the horizontal direction (longitudinal direction), the angle dependency of the light ray incident in the vertical direction (vertical direction) cannot be canceled. Therefore, the angle dependency of the incident light remains in the vertical direction, and there is a problem that the color unevenness of the entire projected image cannot be reduced.

そこで、本発明は、光学素子の全体の光学特性を補正可能にすることによって、投射画
像の色ムラを低減する画像表示装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image display device that reduces color unevenness of a projected image by making it possible to correct the entire optical characteristics of an optical element.

上記課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、光源光を射出する光源と、
光源光を均一化するための照明光学系と、照明光学系から射出された照明光を各色光に分
離する色分離光学系と、色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ
照明される各色の光変調装置とを備え、色分離光学系は、システム光軸に対して所定角度
に傾斜して配置され、照明光のうち所定の波長成分を反射し、他の波長成分を透過するこ
とによって照明光を分岐するとともに、反射率及び透過率の少なくとも一方が素子面に沿
って所定角度の傾斜方向に対応する第1の方向と素子面に沿って第1の方向に対して所定
角度を成す第2の方向とに関して変化する光学特性を有する平板状の光学素子を有する。
In order to solve the above problem, an image display device according to the present invention includes a light source that emits light source light,
Illumination optical system for making light source light uniform, color separation optical system for separating illumination light emitted from the illumination optical system into each color light, and light beams of each color light separated by the color separation optical system, respectively The color separation optical system is disposed at a predetermined angle with respect to the system optical axis, reflects a predetermined wavelength component of the illumination light, and transmits other wavelength components. As a result, the illumination light is branched, and at least one of reflectance and transmittance corresponds to a tilt direction having a predetermined angle along the element surface and a predetermined angle with respect to the first direction along the element surface. A flat optical element having optical characteristics that change with respect to the second direction.

上記画像表示装置では、光学素子が第1の方向と第2の方向とに照明光の入射角度に対
応した光学特性を有することにより、照明光の入射角度依存性に応じて生じる光学特性の
ずれを光学素子全体において正確に又は近似的に補正することができる。これにより、光
学素子の素子面の各位置において所定波長成分を適切に反射又は透過させることができ、
投射画像全体の色ムラを抑えることができる。
In the image display device, the optical element has optical characteristics corresponding to the incident angle of the illumination light in the first direction and the second direction, so that the optical characteristic shift caused by the incident angle dependency of the illumination light. Can be corrected accurately or approximately in the entire optical element. Thereby, the predetermined wavelength component can be appropriately reflected or transmitted at each position on the element surface of the optical element,
Color unevenness of the entire projected image can be suppressed.

また、本発明の具体的な態様又は観点では、光学素子の光学特性は、多層膜の膜厚構成
に依存するカットオフの半値波長を変化させて補正される。この場合、カットオフの半値
波長を変化させることにより、光学素子の素子面の各位置での入射角度に依存する光学特
性のずれに対応することができる。
Further, in a specific aspect or viewpoint of the present invention, the optical characteristics of the optical element are corrected by changing the half-value wavelength of the cutoff depending on the film thickness configuration of the multilayer film. In this case, by changing the half-value wavelength of the cutoff, it is possible to cope with a shift in optical characteristics depending on the incident angle at each position on the element surface of the optical element.

また、本発明の別の態様によれば、第1の方向と第2の方向とは垂直の関係にある。こ
の場合、例えば、光学素子の横方向及び縦方向の光学特性を変化させることにより、光学
素子全体の光学特性を補正することができる。
According to another aspect of the present invention, the first direction and the second direction are in a vertical relationship. In this case, for example, the optical characteristics of the entire optical element can be corrected by changing the optical characteristics in the horizontal and vertical directions of the optical element.

また、本発明のさらに別の態様によれば、光学素子の光学特性の変化率は、第1の方向
において単調増加又は単調減少し、第2の方向においてシステム光軸に対して素子面の一
端側で単調増加し他端側で他方で単調減少する。この場合、光学素子の素子面の各位置に
おける照明光の入射角度に対応して2つの方向の光学特性を変化させることにより、光学
素子全体の光学特性を補正することができる。
According to still another aspect of the present invention, the rate of change of the optical characteristics of the optical element monotonously increases or decreases monotonously in the first direction, and is one end of the element surface with respect to the system optical axis in the second direction. Monotonically increases on the side and monotonically decreases on the other side. In this case, the optical characteristics of the entire optical element can be corrected by changing the optical characteristics in the two directions corresponding to the incident angle of the illumination light at each position on the element surface of the optical element.

また、本発明のさらに別の態様によれば、光学素子の光学特性は、第1の方向において
一定の割合で変化し、第2の方向においてシステム光軸に対して対称に変化する。この場
合、光学素子の素子面上に第1の方向に関して対称な角度変化で入射する第2の方向に関
して一様な角度変化で入射する照明光の入射角度に対応して2つの方向の光学特性を変化
させることにより、光学素子全体の光学特性を補正することができる。
According to still another aspect of the present invention, the optical characteristics of the optical element change at a constant rate in the first direction, and change symmetrically with respect to the system optical axis in the second direction. In this case, the optical characteristics in two directions corresponding to the incident angle of the illumination light incident at a uniform angle change with respect to the second direction incident on the element surface of the optical element with a symmetrical angle change with respect to the first direction. By changing, the optical characteristics of the entire optical element can be corrected.

また、本発明のさらに別の態様によれば、光学素子は、ダイクロイックミラーである。
この場合、ダイクロイックミラーの光学特性を補正することにより、照明光のうち所定波
長を効率よく透過又は反射させることができる。
According to still another aspect of the present invention, the optical element is a dichroic mirror.
In this case, by correcting the optical characteristics of the dichroic mirror, it is possible to efficiently transmit or reflect a predetermined wavelength of the illumination light.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構造等について説明
する。
The structure and the like of an image display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、実施形態の画像表示装置の構造を説明するための概念図である。この画像表示
装置100は、光源10と、照明光学系20と、色分離光学系30と、光変調装置である
液晶ライトバルブ40a、40b、40cと、クロスダイクロイックプリズム50と、投
射光学系である投射レンズ60とを備える。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the structure of an image display apparatus according to an embodiment. The image display device 100 is a light source 10, an illumination optical system 20, a color separation optical system 30, liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c that are light modulation devices, a cross dichroic prism 50, and a projection optical system. A projection lens 60.

上記画像表示装置100において、光源10は、例えば、高圧水銀ランプ等の像光形成
の必要に足る光量を有する略白色光を発生する光源装置であり、光源光を発生する発光管
10aと、発光管10aからの光源光を前方に反射する凹面鏡を有するリフレクタ10b
とを備える。
In the image display device 100, the light source 10 is a light source device that generates substantially white light having a light quantity sufficient for image light formation, such as a high-pressure mercury lamp, and includes a light emitting tube 10a that generates light source light, and light emission. Reflector 10b having a concave mirror that reflects light source light from tube 10a forward
With.

照明光学系20は、光源光を平行化する光平行化手段である平行化レンズ22と、光を
分割及び重畳によって均一化するためのインテグレータ光学系を構成する第1及び第2フ
ライアイレンズ23a、23bと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子24と、両フライ
アイレンズ23a、23bを経た光を重畳させる重畳レンズ25とを備え、略白色の照明
光を形成する。照明光学系20において、平行化レンズ22は、光源10から射出された
照明光の光束方向を略平行に変換する。第1及び第2フライアイレンズ23a、23bは
、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第1フライアイレンズ
23aを構成する要素レンズによって平行化レンズ22を経た光を分割して個別に集光し
、第2フライアイレンズ23bを構成する要素レンズによって第1フライアイレンズ23
aからの分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子24は、PBS、ミラ
ー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第1フライアイレンズ23
aにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重
畳レンズ25は、偏光変換素子24を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各
色の光変調装置である液晶ライトバルブ40a、40b、40cの被照明領域に対する重
畳照明を可能にする。
The illumination optical system 20 includes a collimating lens 22 that is a light collimating unit that collimates the light from the light source, and first and second fly-eye lenses 23a that constitute an integrator optical system for equalizing the light by dividing and superimposing it. , 23b, a polarization conversion element 24 that aligns the polarization direction of light, and a superimposing lens 25 that superimposes the light that has passed through both fly-eye lenses 23a, 23b, and forms substantially white illumination light. In the illumination optical system 20, the collimating lens 22 converts the luminous flux direction of the illumination light emitted from the light source 10 to be substantially parallel. The first and second fly-eye lenses 23a and 23b are each composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix, and the light that has passed through the collimating lens 22 is divided by the element lenses constituting the first fly-eye lens 23a. The first fly-eye lens 23 is collected by an element lens that individually collects light and constitutes the second fly-eye lens 23 b.
The split luminous flux from a is emitted with an appropriate divergence angle. The polarization conversion element 24 is formed of an array having a PBS, a mirror, a phase difference plate and the like as a set of elements, and the first fly-eye lens 23.
It has the role of aligning the polarization direction of each partial light beam divided by a with linearly polarized light in one direction. The superimposing lens 25 appropriately converges the illumination light that has passed through the polarization conversion element 24 as a whole, and enables superimposing illumination on the illuminated areas of the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c, which are the light modulation devices of the subsequent stages.

色分離光学系30は、第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bと、反射ミラ
ー32a、32b、32cと、3つのフィールドレンズ33a、33b、33cとを備え
る。ここで、第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bは、図1に示すように、
照明光学系20から延びるシステム光軸OAに対して45度傾斜して配置されている。色
分離光学系30は、照明光学系20により均一化された照明光を青(B)、緑(G)、及
び赤(R)の3色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ40a、40b
、40cへ導く。より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー31aは、B
GRの3色のうちG光及びR光を透過させB光を反射する。また、第2ダイクロイックミ
ラー31bは、GRの2色のうちG光を反射しR光を透過させる。次に、この色分離光学
系30において、第1ダイクロイックミラー31aで反射されたB光は、反射ミラー32
aを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33aに入射する。また、第1ダイ
クロイックミラー31aで透過し、第2ダイクロイックミラー31bで反射されたG光は
、入射角度を調節するためのフィールドレンズ33bに入射する。さらに、第2ダイクロ
イックミラー31bを透過したR光は、リレーレンズLL1、LL2及び反射ミラー32
b、32cを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33cに入射する。
The color separation optical system 30 includes first and second dichroic mirrors 31a and 31b, reflection mirrors 32a, 32b, and 32c, and three field lenses 33a, 33b, and 33c. Here, as shown in FIG. 1, the first and second dichroic mirrors 31a and 31b are
The optical system 20 is disposed with an inclination of 45 degrees with respect to the system optical axis OA extending from the illumination optical system 20. The color separation optical system 30 separates the illumination light uniformized by the illumination optical system 20 into three colors of blue (B), green (G), and red (R), and separates each color light into a subsequent liquid crystal light valve. 40a, 40b
, 40c. More specifically, first, the first dichroic mirror 31a is B
Of the three colors of GR, G light and R light are transmitted and B light is reflected. The second dichroic mirror 31b reflects G light and transmits R light out of the two colors of GR. Next, in the color separation optical system 30, the B light reflected by the first dichroic mirror 31 a is reflected by the reflection mirror 32.
It enters into the field lens 33a for adjusting an incident angle through a. Further, the G light transmitted through the first dichroic mirror 31a and reflected by the second dichroic mirror 31b is incident on the field lens 33b for adjusting the incident angle. Further, the R light transmitted through the second dichroic mirror 31b is transmitted to the relay lenses LL1 and LL2 and the reflection mirror 32.
The light enters the field lens 33c for adjusting the incident angle through b and 32c.

液晶ライトバルブ40a、40b、40cは、入射した照明光の空間的強度分布を変調
する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系30から射出された各色光に対応してそ
れぞれ照明される。第1ダイクロイックミラー31aで反射されたB光は、フィールドレ
ンズ33a等を介して液晶ライトバルブ40aに入射する。第1ダイクロイックミラー3
1aを透過し、第2ダイクロイックミラー31bで反射されたG光は、フィールドレンズ
33b等を介して液晶ライトバルブ40bに入射する。第1及び第2ダイクロイックミラ
ー31a、31bを透過したR光は、フィールドレンズ33c等を介して液晶ライトバル
ブ40cに入射する。各液晶ライトバルブ40a、40b、40cは、それぞれに対応す
る各色の像光を形成する。
The liquid crystal light valves 40 a, 40 b, and 40 c are non-light-emitting light modulation devices that modulate the spatial intensity distribution of incident illumination light, and are illuminated corresponding to each color light emitted from the color separation optical system 30. The The B light reflected by the first dichroic mirror 31a enters the liquid crystal light valve 40a through the field lens 33a and the like. First dichroic mirror 3
The G light transmitted through 1a and reflected by the second dichroic mirror 31b enters the liquid crystal light valve 40b via the field lens 33b and the like. The R light transmitted through the first and second dichroic mirrors 31a and 31b is incident on the liquid crystal light valve 40c via the field lens 33c and the like. Each liquid crystal light valve 40a, 40b, 40c forms image light of each color corresponding to each.

クロスダイクロイックプリズム50は、各液晶ライトバルブ40a、40b、40cか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム50
は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜51a、51bが形成されて
いる。一方の第1誘電体多層膜51aは、B光を反射し、他方の第2誘電体多層膜51b
は、R光を反射する。クロスダイクロイックプリズム50は、液晶ライトバルブ40aか
らのB光を誘電体多層膜51aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ4
0bからのG光を誘電体多層膜51a、51bを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ40cからのR光を誘電体多層膜51bで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム50によりB光、G光及びR光が合成され、カ
ラー画像に対応する画像光である合成光が形成される。
The cross dichroic prism 50 combines the image lights of the respective colors from the liquid crystal light valves 40a, 40b, and 40c. More specifically, the cross dichroic prism 50
Has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a pair of dielectric multilayer films 51a and 51b intersecting in an X shape are formed at the interface where the right-angle prisms are bonded together. One first dielectric multilayer film 51a reflects B light and the other second dielectric multilayer film 51b.
Reflects R light. The cross dichroic prism 50 reflects the B light from the liquid crystal light valve 40a by the dielectric multilayer film 51a and emits it to the right in the traveling direction, so that the liquid crystal light valve 4
The G light from 0b goes straight and is emitted through the dielectric multilayer films 51a and 51b, and the R light from the liquid crystal light valve 40c is reflected by the dielectric multilayer film 51b and emitted to the left in the traveling direction. In this manner, the B light, the G light, and the R light are combined by the cross dichroic prism 50 to form combined light that is image light corresponding to a color image.

投射レンズ60は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム50を経て形成
された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの
画像を投射する。
The projection lens 60 is a projection optical system, and projects the color image on a screen (not shown) by enlarging the image light by the combined light formed through the cross dichroic prism 50 with a desired magnification.

以下、図面を参照しつつ、色分離光学系30を構成する第1ダイクロイックミラー31
aの構造及び機能について説明する。図2は、第1ダイクロイックミラー31aの概念図
であり、図2(A)は、第1ダイクロイックミラー31aの正面図であり、図2(B)は
、そのA−A断面図であり、図2(C)は、そのB−B断面図である。また、図3は、第
1ダイクロイックミラー31aの位置と誘電体多層膜3bの膜厚との関係を示す図であり
、図3(A)は、図2(B)のA−A断面における膜厚特性を示す図であり、図3(B)
は、図2(C)のB−B断面における膜厚特性を示す図である。
Hereinafter, the first dichroic mirror 31 constituting the color separation optical system 30 will be described with reference to the drawings.
The structure and function of a will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram of the first dichroic mirror 31a, FIG. 2 (A) is a front view of the first dichroic mirror 31a, and FIG. 2 (B) is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 2 (C) is a cross-sectional view taken along the line BB. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the position of the first dichroic mirror 31a and the film thickness of the dielectric multilayer film 3b. FIG. 3 (A) shows the film in the section AA in FIG. 2 (B). FIG. 3 (B) is a diagram showing thickness characteristics.
These are figures which show the film thickness characteristic in the BB cross section of FIG.2 (C).

また、第1ダイクロイックミラー31aに入射する照明光は、重畳レンズ25によって
収束されており、一様でない。このため、以下に詳述するように、第1ダイクロイックミ
ラー31aは、長手の横方向及びこれに垂直な縦方向に2次的に分布する光学特性を有し
ている。第1ダイクロイックミラー31aは、図1に示すように、照明光学系20から延
びるシステム光軸OAに対して45度傾斜して配置されている。図2に示すように、第1
ダイクロイックミラー31aは、基板である透明な平板ガラス3aの一方の面に誘電体多
層膜3bが形成された構成となっている。誘電体多層膜3bは、平板ガラス3aを例えば
自転及び公転等させつつ蒸着源に対向して配置され、蒸着源との間に介在させたマスク等
で平板ガラス3a面上の各位置への誘電体の蒸着量を調整することにより形成される。な
お、誘電体多層膜3bの表面は、第1ダイクロイックミラー31aの素子面3cとなって
いる。
The illumination light incident on the first dichroic mirror 31a is converged by the superimposing lens 25 and is not uniform. For this reason, as will be described in detail below, the first dichroic mirror 31a has optical characteristics that are secondarily distributed in the longitudinal lateral direction and the longitudinal direction perpendicular thereto. As shown in FIG. 1, the first dichroic mirror 31 a is disposed with an inclination of 45 degrees with respect to the system optical axis OA extending from the illumination optical system 20. As shown in FIG.
The dichroic mirror 31a has a configuration in which a dielectric multilayer film 3b is formed on one surface of a transparent flat glass 3a as a substrate. The dielectric multilayer film 3b is disposed facing the vapor deposition source while rotating the flat glass 3a, for example, rotating and revolving, etc., and is dielectrically applied to each position on the surface of the flat glass 3a with a mask or the like interposed between the dielectric glass 3a and the vapor deposition source. It is formed by adjusting the deposition amount of the body. The surface of the dielectric multilayer film 3b is the element surface 3c of the first dichroic mirror 31a.

図2に示すように、上述の画像表示装置100において、光源10からの照明光が完全
な平行光線ではないため、照明光の第1ダイクロイックミラー31aの素子面3cへの入
射角度α、β、γ、δは、第1ダイクロイックミラー31aの位置によって異なる。した
がって、素子面3cには、素子面3c上の位置に応じて入射角が45度からずれた照明光
が入射する。このため、第1ダイクロイックミラー31aの誘電体多層膜3bは、照明光
の入射角度α、β、γ、δに対応して異なる厚さに設定されており、光学特性、例えば透
過率特性が変化する構成となっている。つまり、誘電体多層膜3bは、第1の方向、すな
わちA−A断面方向及びA−A断面方向に対して垂直である第2の方向、すなわちB−B
断面方向において素子面3cに沿って透過率特性が変化する構成となっている。具体的に
説明すると、図1及び図2において、第1ダイクロイックミラー31aの左側に入射する
光線aの入射角度βは第1ダイクロイックミラー31aの中心に入射する光線bの入射角
度αよりも大きくなり誘電体多層膜3bの領域ALの厚さが領域ACの厚さよりも薄くな
る。一方、第1ダイクロイックミラー31aの右側に入射する光線cの入射角度γは入射
角度αよりも小さくなり誘電体多層膜3bの領域ARの厚さが領域ACの厚さよりも厚く
なる。また、第1ダイクロイックミラー31aの上下に入射する光線d1、d2の入射角
度δは入射角度αよりも大きくなり誘電体多層膜3bの領域AU、ADの厚さが領域AC
の厚さよりも薄くなる。つまり、図3に示すように、A−A断面方向において領域ALか
ら領域ARにかけて誘電体多層膜3bの膜厚が一定の割合で増加し、B−B断面方向にお
いてシステム光軸OAに対して対称に領域AU、ADの誘電体多層膜3bの膜厚が外側に
向かって減少している。ここで、領域AL、AC、AR、AU、ADは、素子面3cの各
領域AL、AC、AR、AU、ADと連続的な関係にある。
As shown in FIG. 2, in the image display apparatus 100 described above, since the illumination light from the light source 10 is not a perfect parallel light beam, the incident angles α, β, and the incident light on the element surface 3c of the first dichroic mirror 31a. γ and δ differ depending on the position of the first dichroic mirror 31a. Therefore, illumination light having an incident angle shifted from 45 degrees according to the position on the element surface 3c is incident on the element surface 3c. For this reason, the dielectric multilayer film 3b of the first dichroic mirror 31a is set to have different thicknesses corresponding to the incident angles α, β, γ, and δ of the illumination light, and the optical characteristics, for example, the transmittance characteristics change. It is the composition to do. That is, the dielectric multilayer film 3b has a first direction, that is, a second direction that is perpendicular to the AA cross-sectional direction and the AA cross-sectional direction, that is, BB.
The transmittance characteristic varies along the element surface 3c in the cross-sectional direction. More specifically, in FIGS. 1 and 2, the incident angle β of the light beam a incident on the left side of the first dichroic mirror 31a is larger than the incident angle α of the light beam b incident on the center of the first dichroic mirror 31a. The thickness of the region AL of the dielectric multilayer film 3b is smaller than the thickness of the region AC. On the other hand, the incident angle γ of the light ray c incident on the right side of the first dichroic mirror 31a is smaller than the incident angle α, and the thickness of the region AR of the dielectric multilayer film 3b is larger than the thickness of the region AC. Further, the incident angle δ of the rays d1 and d2 incident on the upper and lower sides of the first dichroic mirror 31a is larger than the incident angle α, and the thicknesses of the areas AU and AD of the dielectric multilayer film 3b are the areas AC.
Thinner than the thickness. That is, as shown in FIG. 3, the thickness of the dielectric multilayer film 3b increases at a constant rate from the region AL to the region AR in the AA cross-sectional direction, and with respect to the system optical axis OA in the BB cross-sectional direction. In contrast, the thickness of the dielectric multilayer film 3b in the regions AU and AD decreases toward the outside. Here, the areas AL, AC, AR, AU, and AD are in continuous relation with the areas AL, AC, AR, AU, and AD on the element surface 3c.

図4は、第1ダイクロイックミラー31aに入射する照明光の波長とその透過率との関
係を示す図である。また、図5は、第1ダイクロイックミラー31aの領域ACにおける
透過率特性の入射角依存性を示す。なお、図4に示す透過率特性e、f、gは、素子面3
cへの入射角が45度のときのものであり、それぞれ図1及び図2の光線a、b、cが入
射する領域AL、AC、ARにおける透過率特性に対応する。また、図5に示す透過率特
性h、i、jは、領域ACにおいて素子面3cへ入射する照明光の入射角度αがそれぞれ
30度、45度、60度のときの透過率特性である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the wavelength of illumination light incident on the first dichroic mirror 31a and its transmittance. FIG. 5 shows the incident angle dependence of the transmittance characteristic in the region AC of the first dichroic mirror 31a. The transmittance characteristics e, f, and g shown in FIG.
This corresponds to the case where the incident angle to c is 45 degrees, and corresponds to the transmittance characteristics in the regions AL, AC, and AR in which the light rays a, b, and c in FIGS. 1 and 2 are incident, respectively. Further, the transmittance characteristics h, i, and j shown in FIG. 5 are transmittance characteristics when the incident angles α of the illumination light incident on the element surface 3c in the region AC are 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees, respectively.

図5に示すように、領域ACでは入射角度αが大きくなるほど半値波長が短波長側に移
動し、入射角度αが小さくなるほど半値波長が長波長側に移動する。これは他の領域AL
、ARでも同様である。つまり、入射角度β、γが大きくなるほど半値波長が短波長側に
移動し、入射角度β、γが小さくなるほど半値波長が長波長側に移動する。よって、図4
の関係を利用して、入射角度βが一般的に大きくなる領域ALにおいて入射角度βの増加
を相殺するように膜厚を薄くすることで、透過率特性eを透過率特性fに見かけ上シフト
させて領域ACの透過率特性と見かけ上一致させることができる。また、入射角度γが一
般的に小さくなる領域ARにおいて入射角度γの増加を相殺するように膜厚を厚くするこ
とで、透過率特性gを透過率特性fに見かけ上シフトさせて領域ACの透過率特性と見か
け上一致させることができる。このように、第1ダイクロイックミラー31aのA−A断
面方向の光学特性は、照明光の入射角度α、β、γに対応しているため、A−A断面方向
の照明光の入射位置における透過率が補正され、所定波長を透過又は反射させることがで
きる。
As shown in FIG. 5, in the region AC, the half-value wavelength moves to the short wavelength side as the incident angle α increases, and the half-value wavelength moves to the long wavelength side as the incident angle α decreases. This is another area AL
The same applies to AR. That is, the half-value wavelength shifts to the short wavelength side as the incident angles β and γ increase, and the half-value wavelength moves to the long wavelength side as the incident angles β and γ decrease. Therefore, FIG.
By using this relationship, the transmittance characteristic e is apparently shifted to the transmittance characteristic f by thinning the film thickness so as to cancel the increase in the incident angle β in the region AL where the incident angle β is generally large. Thus, it can be apparently matched with the transmittance characteristic of the region AC. Further, by increasing the film thickness so as to cancel the increase in the incident angle γ in the area AR in which the incident angle γ is generally small, the transmittance characteristic g is apparently shifted to the transmittance characteristic f, and the area AC is increased. Apparently, it can be matched with the transmittance characteristic. As described above, the optical characteristics of the first dichroic mirror 31a in the AA cross-sectional direction correspond to the incident angles α, β, and γ of the illumination light. Therefore, the transmission at the incident position of the illumination light in the AA cross-sectional direction is performed. The rate is corrected and a predetermined wavelength can be transmitted or reflected.

以上のことは、第1ダイクロイックミラー31aのB−B断面方向の光学特性について
も同様であり、B−B断面方向の光学特性は、照明光の入射角度δに対応しているため、
B−B断面方向の照明光の入射位置における透過率が補正され、所定波長を透過又は反射
させることができる。
The above is the same for the optical characteristics in the BB cross-sectional direction of the first dichroic mirror 31a, and the optical characteristics in the BB cross-sectional direction correspond to the incident angle δ of the illumination light.
The transmittance at the incident position of the illumination light in the BB cross-sectional direction is corrected, and a predetermined wavelength can be transmitted or reflected.

以上の説明から明らかなように、本実施形態の画像表示装置100では、第1ダイクロ
イックミラー31aが照明光の入射角度α、β、γ、δに対応した透過率特性を有するこ
とにより、例えば図4に示すように照明光の入射角度依存性に応じて生じる透過率特性e
、gのずれを透過率特性fに見かけ上シフトさせることができる。本実施形態では、A−
A断面方向とB−B断面方向とにおいてカットオフの半値波長を変化させているので、第
1ダイクロイックミラー31a全体において補正することができる。これにより、第1ダ
イクロイックミラー31aの素子面3cの各領域AL、AC、AR、AU、ADにおいて
所定波長成分を反射又は透過させることができ、投射画像全体の色ムラを抑えることがで
きる。
As is apparent from the above description, in the image display device 100 of the present embodiment, the first dichroic mirror 31a has transmittance characteristics corresponding to the incident angles α, β, γ, and δ of the illumination light. As shown in FIG. 4, the transmittance characteristic e generated according to the incident angle dependency of the illumination light
, G can be apparently shifted to the transmittance characteristic f. In this embodiment, A-
Since the half-value wavelength of the cut-off is changed in the A cross-sectional direction and the BB cross-sectional direction, it can be corrected in the entire first dichroic mirror 31a. Thereby, a predetermined wavelength component can be reflected or transmitted in each region AL, AC, AR, AU, AD of the element surface 3c of the first dichroic mirror 31a, and color unevenness of the entire projected image can be suppressed.

なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能
である。
In addition, this invention is not restricted to said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can implement in a various aspect, For example, the following deformation | transformation is also possible.

以上で説明した画像表示装置100において、第1ダイクロイックミラー31aの膜厚
特性は、上述したものに限らず、照明光の入射角度に対応して適切な膜厚特性とすること
ができる。
In the image display apparatus 100 described above, the film thickness characteristic of the first dichroic mirror 31a is not limited to the above-described film thickness characteristic, and can be an appropriate film thickness characteristic corresponding to the incident angle of illumination light.

また、上記実施形態では、第1ダイクロイックミラー31aの光学特性を補正したが、
第2ダイクロイックミラー31bの光学特性も補正してもよい。この場合、例えば第2ダ
イクロイックミラー31bの透過率特性ずれに応じて補正がなされる。
In the above embodiment, the optical characteristics of the first dichroic mirror 31a are corrected.
The optical characteristics of the second dichroic mirror 31b may also be corrected. In this case, for example, correction is performed according to the transmittance characteristic deviation of the second dichroic mirror 31b.

また、上記実施形態では、照明光が収束する場合の第1ダイクロイックミラー31aの
光学特性を補正したが、照明光が発散する場合においてもその光学特性に応じて補正をす
ることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the optical characteristic of the 1st dichroic mirror 31a when illumination light converges, when illumination light diverges, it can correct | amend according to the optical characteristic.

また、上記実施形態では、第1ダイクロイックミラー31aはB光を反射するものであ
ったが、R光を反射するものを用いた場合でもその光学特性に応じて補正をすることがで
きる。
Moreover, in the said embodiment, although the 1st dichroic mirror 31a reflected B light, when it uses what reflects R light, it can correct | amend according to the optical characteristic.

また、上記実施形態では、光源10に用いるランプとして高圧水銀ランプを用いたが、
メタルハライドランプ等を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the high pressure mercury lamp was used as a lamp used for the light source 10,
A metal halide lamp or the like may be used.

また、上記実施形態では、第1ダイクロイックミラー31aを照明光学系20のシステ
ム光軸OAに対して45度に配置したが、光学素子によって光学特性が最適となる任意の
角度に配置してよい。
In the above embodiment, the first dichroic mirror 31a is disposed at 45 degrees with respect to the system optical axis OA of the illumination optical system 20. However, the first dichroic mirror 31a may be disposed at an arbitrary angle at which the optical characteristics are optimized by the optical element.

また、上記実施形態では、第1ダイクロイックミラー31aが図3に示すような膜厚特
性を有するとしたが、図3は例示にすぎず、膜厚特性は誘電体多層膜3bの構造に応じて
変わるので、第1ダイクロイックミラー31aに対する光線の入射角度に対応させて膜厚
特性の傾斜量等を調整すればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the 1st dichroic mirror 31a assumed that it had a film thickness characteristic as shown in FIG. 3, FIG. 3 is only an illustration and a film thickness characteristic is according to the structure of the dielectric multilayer film 3b. Therefore, the amount of inclination of the film thickness characteristic may be adjusted according to the incident angle of the light beam with respect to the first dichroic mirror 31a.

また、上記実施形態では、光源10からの光を複数の部分光束に分割するため、一対の
フライアイレンズ23a、23bを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレ
ンズすなわちレンズアレイを用いない画像表示装置にも適用可能である。さらに、フライ
アイレンズ23a、23bをロッドインテグレータに置き換えることもできる。
In the above embodiment, a pair of fly-eye lenses 23a and 23b is used to divide the light from the light source 10 into a plurality of partial light beams. However, the present invention uses such a fly-eye lens, that is, a lens array. The present invention can also be applied to an image display device that is not used. Further, the fly-eye lenses 23a and 23b can be replaced with rod integrators.

また、上記実施形態では、光源10からの光を特定方向の偏光とする偏光変換素子24
を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子24を用いない画像表示装置にも
適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, the polarization conversion element 24 which makes the light from the light source 10 polarized light of a specific direction.
However, the present invention is also applicable to an image display apparatus that does not use such a polarization conversion element 24.

また、上記実施形態では、透過型の画像表示装置に本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型画像表示装置にも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを
意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意
味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用い
た光変調装置であってもよい。
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a transmissive image display device has been described. However, the present invention can also be applied to a reflective image display device. here,"
"Transmission type" means that the liquid crystal light valve including the liquid crystal panel is a type that transmits light, and "Reflective type" means that the liquid crystal light valve is a type that reflects light is doing. The light modulation device is not limited to a liquid crystal panel or the like, and may be a light modulation device using a micromirror, for example.

また、画像表示装置としては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面画像表示
装置と、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面画像表示装置とがある
が、図1に示す画像表示装置の構成は、いずれにも適用可能である。
Further, as the image display device, there are a front image display device that performs image projection from the direction of observing the projection surface and a rear image display device that performs image projection from the opposite side to the direction of observing the projection surface. The configuration of the image display apparatus shown in 1 can be applied to any of them.

また、上記実施形態では、3つの液晶ライトバルブ40a〜40cを用いた画像表示装
置100の例のみを挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用いた画像表示装置、
2つの液晶パネルを用いた画像表示装置、或いは、4つ以上の液晶パネルを用いた画像表
示装置にも適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the example of the image display apparatus 100 using three liquid crystal light valves 40a-40c was given, this invention is an image display apparatus using only one liquid crystal panel,
The present invention can also be applied to an image display device using two liquid crystal panels or an image display device using four or more liquid crystal panels.

また、上記実施形態では、色分離光学系30や液晶ライトバルブ40a、40b、40
c等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば光源10及び照明光
学系20によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成され
カラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものを用いることによっ
て、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。
In the above embodiment, the color separation optical system 30 and the liquid crystal light valves 40a, 40b, 40
The light modulation of each color is performed using c or the like, but instead, for example, a color wheel that is illuminated by the light source 10 and the illumination optical system 20 and the light of the color wheel that is composed of pixels of the micromirror is irradiated. By using a combination with a device to be used, color light modulation and synthesis can be performed.

本発明の一実施形態に係る画像表示装置を説明する図である。It is a figure explaining the image display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. (A)〜(C)は、図1の第1ダイクロイックミラーの概念図である。(A)-(C) are the conceptual diagrams of the 1st dichroic mirror of FIG. (A)、(B)は、図1の第1ダイクロイックミラーの膜厚特性を示す図である。(A), (B) is a figure which shows the film thickness characteristic of the 1st dichroic mirror of FIG. 図1の第1ダイクロイックミラーの透過率特性を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability characteristic of the 1st dichroic mirror of FIG. 第1ダイクロイックミラーの領域ACにおける透過率特性の入射角依存性を示す図である。It is a figure which shows the incident angle dependence of the transmittance | permeability characteristic in area | region AC of a 1st dichroic mirror.

符号の説明Explanation of symbols

10…光源、 20…照明光学系、 30…色分離光学系、 31a、31b…ダイク
ロイックミラー、 40a、40b、40c…液晶ライトバルブ、 50…クロスダイク
ロイックプリズム、 60…投射レンズ、 100…画像表示装置、 OA…システム光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light source, 20 ... Illumination optical system, 30 ... Color separation optical system, 31a, 31b ... Dichroic mirror, 40a, 40b, 40c ... Liquid crystal light valve, 50 ... Cross dichroic prism, 60 ... Projection lens, 100 ... Image display apparatus , OA ... System optical axis

Claims (6)

光源光を射出する光源と、
前記光源光を均一化するための照明光学系と、
前記照明光学系から射出された照明光を各色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色の
光変調装置とを備え、
前記色分離光学系は、システム光軸に対して所定角度に傾斜して配置され、前記照明光
のうち所定の波長成分を反射し、他の波長成分を透過することによって前記照明光を分岐
するとともに、反射率及び透過率の少なくとも一方が素子面に沿って前記所定角度の傾斜
方向に対応する第1の方向と前記素子面に沿って前記第1の方向に対して所定角度を成す
第2の方向とに関して変化する光学特性を有する平板状の光学素子を有する、画像表示装
置。
A light source that emits light source light;
An illumination optical system for making the light source light uniform;
A color separation optical system that separates the illumination light emitted from the illumination optical system into each color light;
A light modulation device for each color illuminated by a light beam of each color light separated by the color separation optical system,
The color separation optical system is disposed at a predetermined angle with respect to the system optical axis, reflects a predetermined wavelength component of the illumination light, and splits the illumination light by transmitting other wavelength components. In addition, at least one of reflectance and transmittance is a first direction corresponding to the inclination direction of the predetermined angle along the element surface and a second angle that forms a predetermined angle with respect to the first direction along the element surface. An image display device having a flat plate-like optical element having optical characteristics that change with respect to the direction of the image.
前記光学素子の光学特性は、多層膜の膜厚構成に依存するカットオフの半値波長を変化
させて補正される、請求項1記載の画像表示装置。
The image display apparatus according to claim 1, wherein the optical characteristic of the optical element is corrected by changing a half-value wavelength of a cutoff depending on a film thickness configuration of the multilayer film.
前記第1の方向と前記第2の方向とは垂直の関係にある、請求項1及び請求項2のいず
れか一項記載の画像表示装置。
The image display apparatus according to claim 1, wherein the first direction and the second direction are in a vertical relationship.
前記光学素子の光学特性の変化率は、前記第1の方向において単調増加又は単調減少し
、前記第2の方向において前記システム光軸に対して前記素子面の一端側で単調増加し他
端側で単調減少する、請求項3記載の画像表示装置。
The change rate of the optical characteristic of the optical element monotonously increases or monotonously decreases in the first direction, and monotonically increases on one end side of the element surface with respect to the system optical axis in the second direction, and the other end side. The image display device according to claim 3, wherein the image display device monotonously decreases.
前記光学素子の光学特性は、前記第1の方向において一定の割合で変化し、前記第2の
方向において前記システム光軸に対して対称に変化する、請求項4記載の画像表示装置。
The image display device according to claim 4, wherein the optical characteristics of the optical element change at a constant rate in the first direction and change symmetrically with respect to the system optical axis in the second direction.
前記光学素子は、ダイクロイックミラーである、請求項1から請求項5までのいずれか
一項記載の画像表示装置。
The image display device according to claim 1, wherein the optical element is a dichroic mirror.
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