JP2011107463A - Projection display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は投射型表示装置に関し、特に反射型の液晶表示素子を用いる投射型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a projection display device, and more particularly to a projection display device using a reflective liquid crystal display element.
投射型表示装置はパソコン・ビデオなどの画像を大画面に投影してみることが出来る装置としてプレゼンテーションや家庭での映画鑑賞などに広く利用されてきている。特に最近では透過型液晶表示素子に比べ高開口率・高精細などの特徴を持つ反射型の液晶表示素子を用いた投射型表示装置が注目されている。 Projection-type display devices have been widely used for presentations and watching movies at home as devices capable of projecting images such as personal computers and videos onto a large screen. In particular, a projection display device using a reflective liquid crystal display element having features such as a high aperture ratio and high definition as compared with a transmissive liquid crystal display element has recently attracted attention.
反射型の液晶表示素子を用いた投射型表示装置の問題点として、干渉縞の発生があることが知られている。具体的には、偏光分離素子の偏光分離膜を全透過するはずの光の一部が偏光分離膜で反射してしまうことにより、その若干の反射光と透過光により干渉縞が発生してしまう。 It is known that interference fringes are generated as a problem of a projection display device using a reflective liquid crystal display element. Specifically, a part of the light that should be totally transmitted through the polarization separation film of the polarization separation element is reflected by the polarization separation film, so that interference fringes are generated by the slightly reflected light and transmitted light. .
そこで、特許文献1および2では、2つの液晶表示素子を偏光分離膜からの距離が不等距離になるように配置し、干渉縞を低減している。また、これらの発明では、液晶表示素子のずれ量に相当する軸上色収差を投射レンズに付与することにより、2つの液晶表示素子の位置をずらしたことによる画像(いずれか一方の色の画像)のボケを防いでいる。
Therefore, in
しかし、特許文献1および2に記載の発明では、干渉縞を低減することは可能だが、投射レンズに軸上色収差を付与しているので1つの光の帯域内で色にじみが発生してしまう。
However, in the inventions described in
本発明は上記課題を解決するために、干渉縞の発生を抑え、且つ、色にじみを低減する色分離合成系および投射型表示装置を提供することを課題とする。 In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a color separation / synthesis system and a projection display device that suppress the generation of interference fringes and reduce color bleeding.
上記課題を解決するために本発明は、P偏光を透過し第1の液晶表示素子に導き、S偏光を反射して第2の液晶表示素子に導く偏光分離面を有する偏光分離素子と、前記第1および第2の液晶表示素子により表示された画像を投射面に投射する投射光学系を有する投射型表示装置において、前記偏光分離面が曲率を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a polarization separation element having a polarization separation surface that transmits P-polarized light and guides it to the first liquid crystal display element, reflects S-polarized light and guides it to the second liquid crystal display element, In the projection type display device having a projection optical system for projecting images displayed by the first and second liquid crystal display elements onto the projection surface, the polarization separation surface has a curvature.
本発明の効果は、干渉縞の発生を抑え、且つ、色にじみを低減することが可能な点にある。 The effect of the present invention resides in that generation of interference fringes can be suppressed and color blurring can be reduced.
(実施形態1)
図1は実施形態1の投射型表示装置の構成図である。1は光源であり、本実施形態では高圧水銀ランプを用いている。2は放物面リフレクタ、3は第1レンズアレイ、4は第2レンズアレイ、5は偏光変換素子、6はコンデンサレンズである。ここで、レンズアレイとは、複数の微小なレンズが配列された光学素子のことである。7は色分離素子としてのダイクロイックミラー、8は不要な偏光光をカットする偏光板、9は偏光分離面でP偏光光を透過し、S偏光光を反射する偏光ビームスプリッターである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a projection display device according to the first embodiment.
偏光分離面は偏光分離膜が積層されて形成されており、10は1/4λ板、11はG用の液晶表示素子である。13は偏光板、14はB光のみに作用し、その偏光方向を90°回転させる波長選択性位相板(偏光方向調整手段)である。15は偏光分離面でP偏光光を透過し、S偏光光を反射する偏光ビームスプリッター、16は1/4λ板、17はB用の液晶表示素子である。18は1/4λ板、19はR用の液晶表示素子である。20はR光のみに作用し、その偏光方向を90°回転させる波長選択性位相板、12は偏光分離面でP偏光光を透過し、S偏光光を反射する偏光ビームスプリッター、21は投射レンズ(投射光学系)である。以下、偏光ビームスプリッターをPBS、波長選択性位相板をCS、赤、青、緑それぞれの色光をR光、B光、G光とする。
The polarization separation surface is formed by laminating a polarization separation film, 10 is a 1 / 4λ plate, and 11 is a G liquid crystal display element.
図2に実施形態1から4で使用する投射レンズそのものの軸上色収差のグラフを示す。横軸はB光、G光、R光の波長を示している。縦軸は軸上色収差(各色光の結像位置の差)を示している。G光の中心波長(不図示)に対して各波長の光がどこで結像するかを表しており、矢印の方向ほどスクリーン(投射面)に近い位置で結像することを示している。つまり、R、B用の各液晶表示素子は、各波長帯域の中心波長λR、λBとグラフとが交わる位置に固定される。図2の場合、G用の液晶表示素子からスクリーンまでにG光が通る幾何学的距離を基準値とすると、B用の液晶表示素子はその基準値に対して+a(μm)だけPBS15から離れた位置に固定される。R用の液晶表示素子は同様に+b(μm)だけPBS15から離れた位置に固定されることになる。ΔBR=|a−b|を軸上色収差量とし、本実施形態は、ΔBR=|a−b|≦20μmを満足する。
FIG. 2 shows a graph of axial chromatic aberration of the projection lens itself used in the first to fourth embodiments. The horizontal axis indicates the wavelengths of B light, G light, and R light. The vertical axis represents axial chromatic aberration (difference in image formation position of each color light). This indicates where the light of each wavelength forms an image with respect to the center wavelength (not shown) of the G light, and indicates that the image is formed at a position closer to the screen (projection surface) in the direction of the arrow. That is, the liquid crystal display elements for R and B are fixed at positions where the central wavelengths λ R and λ B of the respective wavelength bands intersect with the graph. In the case of FIG. 2, assuming that the geometric distance through which G light passes from the G liquid crystal display element to the screen is a reference value, the B liquid crystal display element is separated from the
尚、本明細書中ではBとR用の液晶表示素子の固定する位置の差を表現するため、各波長帯域(各色)の代表波長として、その帯域の中心の波長を用いたが、中心波長でなくてもよい。 In this specification, in order to express the difference between the fixing positions of the liquid crystal display elements for B and R, the wavelength at the center of each band is used as the representative wavelength of each wavelength band (each color). Not necessarily.
図3(A)はPBS15周辺の拡大図である。図3(B)は図3(A)に示したPBSを使用したときの軸上色収差図である。図3(A)の31はPBS15を構成する第1の三角プリズム(第1のプリズム)、32は第2の三角プリズム(第2のプリズム)である。第1の三角プリズム31はPBS12側(図1)に、第2の三角プリズム32はダイクロイックミラー7側(図1)に配置されており、それぞれは接着剤により貼り合わされている。PBS15の偏光分離膜は第1の三角プリズム31側に蒸着されており、第1の三角プリズム31は凹面状の緩やかな曲率を有している。好ましくは、曲率半径をrとするときr≦20000(mm)である。この偏光分離膜がPBS15の偏光分離面となる。
FIG. 3A is an enlarged view around the PBS 15. FIG. 3B is an axial chromatic aberration diagram when the PBS shown in FIG. 3A is used. 3A,
尚、本実施形態では偏光分離膜を第1の三角プリズム31側に蒸着させたが、第2の三角プリズム側に蒸着しても良い。以下、接合面とはプリズムの面であって、接着剤と接する面、あるいは偏光分離膜が蒸着されている面のことである。
In this embodiment, the polarization separation film is deposited on the first
上記PBS15の偏光分離面が曲率を有することによる光学的な作用について説明する。光源1から出射した光束は放物面リフレクタ2によって略平行光となって射出される。この平行光は第1のフライアイレンズ3によって分割及び集光される。第1フライアイレンズ3により分割された各々の分割光束は第2のフライアイレンズ4近傍に集光され、光源の像を作る。第2のフライアイレンズ4を出射した分割光束は、偏光変換素子5でその偏光方向をP偏光光からS偏光光に揃えられ、コンデンサレンズ6によって集光される。コンデンサレンズ6により集光された分割光束は7から20で構成される色分離合成系を介して液晶表示素子11、17、19を照明し、投射レンズ21によりスクリーン上に投射拡大される。
The optical action due to the curvature of the polarization splitting surface of the
次に、色分離合成系7から20の光学作用を説明する。コンデンサレンズ6が集光した光は、ダイクロイックミラー7で第1の波長帯域の光と第2、第3の波長帯域の光に分離される。本実施形態では、第1の波長帯域の光はG光、第2の波長帯域の光はB光(青帯域の光、第1の色光)、第3の波長帯域の光はR光(赤帯域の光、第2の色光)である。 Next, the optical action of the color separation / synthesis systems 7 to 20 will be described. The light condensed by the condenser lens 6 is separated by the dichroic mirror 7 into light in the first wavelength band and light in the second and third wavelength bands. In the present embodiment, light in the first wavelength band is G light, light in the second wavelength band is B light (blue band light, first color light), and light in the third wavelength band is R light (red). Band light, second color light).
G光はダイクロイックミラー7を透過し、偏光板8によって不要光であるP偏光がカットされ、PBS9の偏光分離膜を反射し、1/4λ板10を透過し、G用の液晶表示素子11を照明する。液晶表示素子11はG光の偏光状態を画像に基づいて変調し、変調されたS偏光成分はPBS9の偏光分離膜を反射して、光源側へ戻される。一方、液晶表示素子11で変調されたP偏光成分は、PBS9を透過して、PBS12へ入射する。PBS12へ入射したG光はその偏光分離膜を透過して投射レンズ21へ至る。
The G light is transmitted through the dichroic mirror 7, P-polarized light that is unnecessary light is cut by the polarizing
ダイクロイックミラー7により反射されたB、R光は偏光板13において不要光であるP偏光光がカットされ、S偏光光であるB光はCS14でその偏光方向が変換されP偏光光になる。その後、B光はPBS15および1/4λ板16を透過し、B用の液晶表示素子17を照明する。液晶表示素子17でその偏光状態を画像に基づいて変調されたB光のうちP偏光成分は、PBS15を透過し、光源側へ戻される。液晶表示素子17により変調されたB光のS偏光成分はPBS15の偏光分離膜を反射し、CS20を透過し、PBS12の偏光分離膜により反射されて投射レンズ21へ至る。
The B and R light reflected by the dichroic mirror 7 is P-polarized light that is unnecessary light is cut by the polarizing
偏光板13で不要光をカットされたR光は、CS14を透過し、PBS15の偏光分離膜で反射され、1/4λ板18を透過してR用の液晶表示素子19を照明する。R用の液晶表示素子19でその偏光状態を画像に基づいて変調される。変調されたS偏光光はPBS15の偏光分離膜を反射し、光源側に戻される。変調されたP偏光成分は、PBS15を透過し、R光のみに作用するCS20によりその偏光方向がS偏光へと変換される。その後、S偏光光であるR光はPBS12の偏光分離膜を反射して投射レンズ21へ至る。PBS12(合成素子)はR、G、B光それぞれを合成し投射レンズ21に合成光を射出している。
The R light from which unnecessary light has been cut by the
図3(A)に示したPBS15の作用、効果について詳細に説明する。図3(A)に示したように、PBS15は、その偏光分離面に曲率を有する。偏光分離面が平面ではなく、B用の液晶表示素子に向かって凹面状である。言い換えれば、第1の三角プリズム31の接合面が凹面状であることにより、B用の液晶表示素子17を反射したB光は凸面を反射することになるので、液晶表示素子17とスクリーンの間にある光学系の合成焦点距離が長くなる。したがって、偏光分離面が平らであった場合に比べ、液晶表示素子17をスクリーンから遠ざけて配置することが可能となる。
The action and effect of the
図3(B)の軸上色収差図からも分かるように、B光の中心波長とR光の中心波長の差、|a−b|(軸上色収差量)の値が大きくなったことにより、マイケルソンの干渉条件から外れ、干渉縞の発生を抑えることができる。また、投射レンズの軸上色収差はフラットに近い状態に保ったままなので、B光の色にじみの発生を抑えることもできる。 As can be seen from the axial chromatic aberration diagram of FIG. 3B, the difference between the center wavelength of the B light and the center wavelength of the R light, the value of | a−b | (axial chromatic aberration amount) is increased. Out of Michelson's interference conditions, the generation of interference fringes can be suppressed. Further, since the axial chromatic aberration of the projection lens is kept almost flat, it is possible to suppress the occurrence of color blur of the B light.
また、その他の効果は、光路内にレンズまたはフィルターを挿入する必要がないので、明るさや色味を低下させることなく、バックフォーカスが短い干渉縞の発生を抑えることが出来る投射型表示装置を提供できる点である。 Another advantage is that there is no need to insert a lens or filter in the optical path, thus providing a projection display device that can suppress the occurrence of interference fringes with short back focus without deteriorating brightness and color. This is a possible point.
尚、本実施形態では第1のプリズム31の接合面の形状を凹面状にしたが、凸面状でも本発明の効果を得ることができる。この場合、B用の液晶表示素子17は図2の軸上色収差図で示した位置よりもPBS15に近い位置で固定されることになる。
In the present embodiment, the shape of the joint surface of the
実施形態1ではPBS15の偏光分離面に曲率を持たせる形態について説明したが、実施形態2では第1三角プリズムが曲率を有し、更に、第2三角プリズムの間の接着剤とPBSとの屈折率差を持たせることにより、干渉縞の発生を抑える形態について説明する。
In the first embodiment, the form in which the polarization separation surface of the
(実施形態2)
図4(A)に実施形態1のPBS15に相当する、PBS40周辺の拡大図を示す。図4(B)に図4(A)に示したPBS40を用いたときの投射レンズ21の軸上色収差を示す。実施形態1と同じ構成に関しては同一符号を用いているので、実施形態1と異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4A shows an enlarged view around the
41はPBS40を構成する第1の三角プリズム、42はPBS40を構成する第2の三角プリズムである。43は第1と第2の三角プリズムを接着する接着剤である。44は第1三角プリズム41と接着剤の接合面と、45は第2三角プリズム42の接着剤との接合面を示す。尚、PBS40の偏光分離膜(偏光分離面)は第1の三角プリズム41の接合面44に蒸着されており、接合面44は凹面状の緩やかな曲率を有している。一方、接合面45は平面である。また第1の三角プリズム41の屈性率をNPとし、接着剤43の屈折率をNSとするとNS−NP≧0.1の関係になっている。
Reference numeral 41 denotes a first triangular prism constituting the
図4に示した形状のPBS40の作用、効果について説明する。第1の三角プリズム41の接合面44に凹面状の曲率を与えると、B用の液晶表示素子17を反射したB光は凸面を反射することになり、液晶表示素子17とスクリーンの間にある光学系の合成焦点距離が長くなる。したがって、偏光分離面が平らであった場合に比べ、液晶表示素子17をスクリーンから遠ざけて配置することが可能となる。
一方、R用の液晶表示素子により反射されたB光は、凸レンズ作用をもつ接着剤43を透過する。つまり液晶表示素子19とスクリーンの間にある光学系の合成焦点距離が短くなり、偏光分離面が平らであった場合に比べ、液晶表示素子19をスクリーンから遠ざけて配置することが可能となる。
The operation and effect of the
On the other hand, the B light reflected by the R liquid crystal display element passes through the adhesive 43 having a convex lens action. That is, the combined focal length of the optical system between the liquid
つまり、図4(B)に示すようにB用の液晶表示素子17は投射レンズから遠ざかる位置で固定され、R用の液晶表示素子19は投射レンズ側に近づく位置で固定される。つまり、|a−b|(軸上色収差量)の値が大きくなることでマイケルソンの干渉条件から外れ、干渉縞は発生を抑えることができる。また、各波長帯域内の軸上色収差もフラットに近い状態であるので、色にじみを低減し、良い画質を保つ事が可能となる。
That is, as shown in FIG. 4B, the B liquid crystal display element 17 is fixed at a position away from the projection lens, and the R liquid
本実施形態のように第1の三角プリズム41に曲率を与え、且つ、接着剤の屈折率とプリズムの屈折率とを異ならせることで、BとR用の液晶表示素子の固定される位置を逆方向にずらす事が可能となる。 As in the present embodiment, the first triangular prism 41 is given a curvature, and the refractive index of the adhesive and the refractive index of the prism are made different so that the position where the B and R liquid crystal display elements are fixed is fixed. It is possible to shift in the opposite direction.
また、その他の効果として、B、R用の液晶表示素子を逆方向にずらすことにより、プリズムの接合面の曲率が10000mm程度の緩やかな曲率半径でも十分な効果を得ることができる。 As another effect, by shifting the B and R liquid crystal display elements in the reverse direction, a sufficient effect can be obtained even with a gentle curvature radius of about 10,000 mm on the prism joint surface.
本実施形態では接合面の曲率を凹面状としたが、凸面状でも可能である。実施形態3では、第1の三角プリズムの接合面を凸面状にした実施形態について説明する。 In this embodiment, the curvature of the joint surface is concave, but a convex shape is also possible. In the third embodiment, an embodiment in which the cemented surface of the first triangular prism is convex will be described.
(実施形態3)
図5(A)に実施形態1のPBS15に相当する、PBS50周辺の拡大図を示す。図5(B)に図5(A)に示したPBS50を用いたときの投射レンズ21の軸上色収差を示す。実施形態1と同じ構成に関しては同一符号を用いているので、実施形態1と異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 5A shows an enlarged view around the
51はPBS50を構成する第1の三角プリズム、52はPBS50を構成する第2の三角プリズムである。53は第1と第2の三角プリズムを接着する接着剤である。54は第1の三角プリズムの接合面、55は第2の三角プリズムの接合面である。尚、PBS50の偏光分離膜(偏光分離面)は第1の三角プリズム51の接合面54に蒸着されており、接合面は平面に対して凸面状の緩やかな曲率を有している。また第1の三角プリズム51の屈性率をNPとし、接着剤53の屈折率をNSとするとNS−NP≧0.1の関係になっている。
Reference numeral 51 denotes a first triangular prism constituting the
図5(B)は図5(A)に示したPBS50を用いた時の軸上色収差図である。第1の三角プリズム51の接合面に凸面状の曲率を与えると、B用の液晶表示素子17を反射したB光は凹面で反射することになるので、液晶表示素子17とスクリーンの間にある光学系の合成焦点距離が短くなる。したがって、偏光分離面が平らであった場合に比べ、液晶表示素子17をスクリーンに近づけて配置することが可能となる。一方、R用の液晶表示素子で反射したB光は凹レンズの効果をもつ接着剤53を通過する。つまり、液晶表示素子19とスクリーンの間にある光学系の合成焦点距離が長くなるので、偏光分離面が平らであった場合に比べ、液晶表示素子19をスクリーンから遠ざけて配置することが可能となる。そのため|a−b|の値が大きくなりマイケルソンの干渉条件から外れ、干渉縞は発生を抑えることができる。また、各波長帯域内の軸上色収差もフラットに近い状態であるために色にじみを低減し、良い画質を保つ事が可能となる。
FIG. 5B is a longitudinal chromatic aberration diagram when the
尚、実施形態1から3でPBSを構成する第1の三角プリズムが凹面あるいは凸面をもつ形態としたが、これに限られない。実施形態4では第1の三角プリズムおよび第2の三角プリズムが曲率を有する形態について説明する。 In the first to third embodiments, the first triangular prism constituting the PBS has a concave surface or a convex surface. However, the present invention is not limited to this. In the fourth embodiment, a mode in which the first triangular prism and the second triangular prism have curvature will be described.
(実施形態4)
図6に実施形態4で使用するPBS周辺の拡大図を示す。60は実施形態1のPBS15に相当するPBS、61はPBS60を構成する第1の三角プリズム、62はPBS60を構成する第2の三角プリズム。63は第1と第2の三角プリズムを接着する接着剤である。64は第1の三角プリズムと接着剤の接合面、65は第2の三角プリズムと接着剤の接合面である。尚、偏光分離膜は第1の三角プリズム61の接合面に蒸着されている。第1と第2の三角プリズムの接合面は平面に対してそれぞれ凹面状の緩やかな曲率を有している。また、三角プリズムの屈性率をNpとし、接着剤63の屈折率をNsとするとNS−NP≧0.1の関係になっている。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows an enlarged view around the PBS used in the fourth embodiment. 60 is a PBS corresponding to the
第1および第2の三角プリズム61、62の接合面に凹面状の曲率を与えると、B用の液晶表示素子17を反射し、接着剤64を反射した光は凸面を反射することになるので、液晶表示素子17とスクリーンの間にある光学系の合成焦点距離が長くなる。したがって、偏光分離面が平らであった場合に比べ、液晶表示素子17をスクリーンから遠ざけて配置することが可能となる。一方、凸レンズ作用をもつ接着剤64により液晶表示素子19とスクリーンの間にある光学系の合成焦点距離が短くなる。したがって、液晶表示素子19は、実施形態2よりもさらにスクリーンに近い位置で固定されることになる。そのため|a−b|の値が大きくなり、マイケルソンの干渉条件から外れるために干渉縞は発生しない。また、各波長帯域内の軸上色収差もフラットに近い状態であるためにフレアの発生もなく良い画質を保つ事が可能となる。
If a concave curvature is given to the joint surfaces of the first and second
尚、本実施形態では第1および第2の三角プリズムの接合面の曲率を凹面状としたが、凸面状でも可能である。この場合、B用の液晶表示素子17は投射レンズから近づく位置に固定され、一方、R用の液晶表示素子19は投射レンズから遠ざかる位置で固定される。
In this embodiment, the curvature of the joint surface of the first and second triangular prisms is concave, but a convex surface is also possible. In this case, the B liquid crystal display element 17 is fixed at a position approaching the projection lens, while the R liquid
以上の実施形態1から4においては、波長選択性位相板を偏光方向調整手段として用いる実施例について示したが、位相板を用いてもよい。位相板を用いる場合は、色分離素子により第1の液晶表示素子に対応する色光と第2の液晶表示素子に対応する色光を分離する。その後、それぞれがP偏光とS偏光になるように位相板を挿入した後、それぞれの色光を合成し、偏光ビームスプリッターに入射させれば良い。構成としてもよい。この場合、光源からの光をR、G、Bの光路に分離し、例えばR光は位相板を通し、偏光分離素子の表面から入射させ反射させる。B光は位相板を通さずに偏光分離面の裏面から入射させ透過させる。これにより偏光方向の異なる2つの色光が合成されるので、これを偏光分離面が曲率を有する偏光分離素子に入射させることで、実施形態1から4と同様の効果を得ることができる。 In the above first to fourth embodiments, examples in which the wavelength selective phase plate is used as the polarization direction adjusting unit have been described, but a phase plate may be used. When the phase plate is used, the color light corresponding to the first liquid crystal display element and the color light corresponding to the second liquid crystal display element are separated by the color separation element. Then, after inserting a phase plate so that each may become P polarized light and S polarized light, each color light may be synthesize | combined and it may inject into a polarization beam splitter. It is good also as a structure. In this case, the light from the light source is separated into R, G, and B optical paths. For example, the R light passes through the phase plate and is incident from the surface of the polarization separation element and reflected. The B light is incident and transmitted from the back surface of the polarization separation surface without passing through the phase plate. As a result, two colored lights having different polarization directions are combined, so that the same effect as in the first to fourth embodiments can be obtained by making this incident on a polarization separation element whose polarization separation surface has a curvature.
また、光源は高圧水銀ランプに限られずレーザー光源を用いても良い。 The light source is not limited to a high-pressure mercury lamp, and a laser light source may be used.
(比較形態)
本発明をより分かりやすくするために従来の形態を比較形態として図7に示す。
(Comparison form)
In order to make the present invention easier to understand, a conventional form is shown in FIG. 7 as a comparative form.
図7(A)は2色の光を分離合成する偏光ビームスプリッター周辺の拡大図である。従来は偏光分離プリズムの偏光分離面には曲率が設けられていない。15aは偏光分離プリズム、31aは偏光分離プリズムを構成する第1三角プリズム、32aは第2三角プリズム、33aを偏光分離面、17aをB用の液晶表示素子、19aをR用の液晶表示素子である。実線の矢印は偏光分離プリズム15aに入射し、偏光分離面33aを透過した後、液晶表示素子17aに入射するp偏光光を、点線の矢印は偏光分離面33aにより反射されてしまったp偏光光を示す。
FIG. 7A is an enlarged view of the vicinity of a polarizing beam splitter that separates and combines two colors of light. Conventionally, no curvature is provided on the polarization separation surface of the polarization separation prism. 15a is a polarization separation prism, 31a is a first triangular prism constituting the polarization separation prism, 32a is a second triangular prism, 33a is a polarization separation surface, 17a is a liquid crystal display element for B, and 19a is a liquid crystal display element for R. is there. The solid arrow is incident on the
干渉縞の問題は、主に偏光分離プリズムにp偏光で入射してくる光に対して生じやすい。偏光分離プリズムは、一般的に2つの三角プリズム31a、32aによって誘電体多層膜である偏光分離面33aを挟み込んだ構成になっている。誘電体多層膜33aは、p偏光については反射率が0になる所謂ブリュースター条件を満たすように膜材料が、s偏光については各界面反射光が強めあうよう膜厚が設定されており、この結果p偏光を透過し、s偏光を反射させる特性を持つ。しかしながら、このような原理を用いている性質上、膜の入射角度がブリュースター角からずれるにしたがってp偏光にも反射が生じ、偏光の分離特性は完全でなくなる。プロジェクターの照明光束は一般に有限の角度分布を有しているため、とくにp偏光は少なからず反射光が生じてしまう。従って図7(A)に示すように偏光分離プリズムに、p偏光で入射した光は偏光分離面33aで一部反射光が生じ、反射光路の光(点線)と透過光路の光(実線)が所謂マイケルソン干渉計と同じ関係になる。この結果、二つの光路の往復距離差が光源の可干渉距離以内であると干渉縞を生じてしまう。とくに透過光路の光量と反射光路の光量が同程度になる低輝度の投射画像において干渉縞は目立ち、画質を大幅に低下させてしまう。
The problem of interference fringes tends to occur mainly for light incident on the polarization splitting prism as p-polarized light. The polarization separation prism is generally configured such that a
そこで従来は、図7(B)に示したような軸上色収差を、あらかじめ投射レンズに対して付与しておくことにより、B用の液晶表示素子17aは投射レンズよりも遠い位置で固定することを可能としている。このように構成すれば、偏光分離面で反射された光と透過された光の光路長が互いに異なるため、マイケルソンの条件式から外れ、干渉縞の発生を抑えることができる。
Therefore, conventionally, by applying axial chromatic aberration as shown in FIG. 7B to the projection lens in advance, the B liquid
しかし、この図7(B)に示したような大きな軸上色収差を投射レンズに付与してしまうと、B光の帯域内における軸上色収差が大きくなってしまうため、B光の色にじみが発生してしまう。 However, if a large axial chromatic aberration as shown in FIG. 7B is applied to the projection lens, the axial chromatic aberration in the band of B light becomes large, and the color blur of the B light occurs. Resulting in.
これに対し、本発明は軸上色収差をフラットに近い状態に保ったまま液晶表示素子の固定位置を異ならせることができるので、色にじみの発生を抑えつつ干渉縞を抑制(低減)することができる。 On the other hand, the present invention can change the fixing position of the liquid crystal display element while maintaining the axial chromatic aberration in a nearly flat state, so that interference fringes can be suppressed (reduced) while suppressing the occurrence of color bleeding. it can.
7 ダイクロイックミラー
14、20 波長選択性位相板
11、17、18 液晶表示素子
9、12、15 偏光ピームスプリッター
7
Claims (9)
前記第1および第2の液晶表示素子により表示された画像を投射面に投射する投射光学系を有する投射型表示装置において、
前記偏光分離面が曲率を有することを特徴とする投射型表示装置。 A polarization separation element having a polarization separation surface that transmits P-polarized light and guides it to the first liquid crystal display element, and reflects S-polarized light and guides it to the second liquid crystal display element;
In a projection type display device having a projection optical system for projecting an image displayed by the first and second liquid crystal display elements onto a projection surface,
The projection display device, wherein the polarization separation surface has a curvature.
前記第1のプリズム及び前記第2のプリズムは接着剤で接合され、
前記偏光分離面が、曲率を有する第1のプリズムに蒸着されていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載の投射型表示装置。 The polarization separation element has a first prism and a second prism,
The first prism and the second prism are bonded with an adhesive,
5. The projection display device according to claim 1, wherein the polarization separation surface is deposited on a first prism having a curvature.
NS−NP≧0.1
であることを特徴とする請求項5に記載の投射型表示装置。 The refractive index N P of the first and second prism, and the refractive index of the adhesive and N S,
N S -N P ≧ 0.1
The projection display device according to claim 5, wherein
前記投射光学系の青帯域と赤帯域の間の軸上色収差量をΔBR=|λB−λR|とすると、
ΔBR≦20μm
の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至7いずれか1項に記載の投射型表示装置。 When the representative wavelength of light in the blue band is λ B and the representative wavelength of light in the red band is λ R ,
When the axial chromatic aberration amount between the blue band and the red band of the projection optical system is Δ BR = | λ B −λ R |
Δ BR ≦ 20μm
The projection display device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
第1の色光と第2の色光の偏光方向がP偏光とS偏光、あるいはS偏光とP偏光の関係になるように偏光方向を調整する偏光方向調整手段とを有することを特徴とする請求項1乃至8いずれか1項に記載の投射型表示装置。 When the light incident on the first liquid crystal display element and the second liquid crystal display element is a first color light and a second color light, respectively,
The polarization direction adjusting means for adjusting the polarization direction so that the polarization directions of the first color light and the second color light are P-polarized light and S-polarized light, or S-polarized light and P-polarized light. The projection display device according to any one of 1 to 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009263084A JP2011107463A (en) | 2009-11-18 | 2009-11-18 | Projection display device |
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2009
- 2009-11-18 JP JP2009263084A patent/JP2011107463A/en active Pending
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