JP2014174355A - Optical system and projection display device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学系およびそれを用いた投射型表示装置に関する。 The present invention relates to an optical system and a projection display device using the same.
特許文献1、2は、偏光分離素子の後に3つの色光の分離と合成を行うダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズム、3枚の反射型液晶表示素子を有する投射型表示装置ものを提案している。 Patent Documents 1 and 2 propose a projection display device having a dichroic mirror or dichroic prism that separates and combines three color lights after a polarization separation element, and three reflective liquid crystal display elements.
しかしながら、特許文献1、2の構成は、色分離面または色合成面として機能するダイクロイック膜の実際の偏光軸の方向は入射光の偏光方向からずれているため、ダイクロイック膜を通過した光は楕円偏光になって投射画像のコントラストの低下を招く。 However, in the configurations of Patent Documents 1 and 2, since the actual polarization axis direction of the dichroic film functioning as the color separation surface or the color synthesis surface is shifted from the polarization direction of the incident light, the light passing through the dichroic film is elliptical. Polarized light causes a reduction in contrast of the projected image.
本発明は、高コントラストの画像を投影することが可能な光学系およびそれを用いた投射型表示装置を提供することを例示的な目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical system capable of projecting a high-contrast image and a projection display device using the same.
本発明の光学系は、色光を変調して反射する画像変調素子と、第1の偏光光を透過し、前記第1の偏光光と直交する第2の偏光光を反射する偏光分離手段と、第1の色光を透過し、前記第1の色光とは波長領域が異なる第2の色光を反射する第1の色分離面を有する第1の色分離手段と、前記偏光分離手段と前記色分離手段の間に配置された第1の位相差板と、を有し、前記第1の位相差板の光学軸は、前記第1の色分離手段の前記第1の色分離面の法線と前記画像変調素子の入出射面の法線の両方を含む面内にあり、かつ前記画像変調素子の前記入出射面の法線に対して傾いていることを特徴とする。 The optical system of the present invention includes an image modulation element that modulates and reflects color light, a polarization separation unit that transmits the first polarized light and reflects the second polarized light orthogonal to the first polarized light, First color separation means having a first color separation surface that transmits first color light and reflects second color light having a wavelength region different from that of the first color light, the polarization separation means, and the color separation A first retardation plate disposed between the means, and an optical axis of the first retardation plate is a normal line of the first color separation surface of the first color separation means It is in a plane including both normal lines of the incident / exiting surface of the image modulation element, and is inclined with respect to the normal line of the incident / exiting surface of the image modulation element.
本発明によれば、高コントラストの画像を投影することが可能な光学系およびそれを用いた投射型表示装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical system which can project a high contrast image, and a projection type display apparatus using the same can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、実施例1の投射型表示装置(画像投射装置、投射型表示装置)のブロック図である。投射型表示装置は、光源部と、照明光学系と、色分離合成光学系と、投射レンズ(投射光学系)14を有する。 FIG. 1 is a block diagram of a projection display device (image projection device, projection display device) according to the first embodiment. The projection display device includes a light source unit, an illumination optical system, a color separation / synthesis optical system, and a projection lens (projection optical system) 14.
光源部は、光源1と放物面リフレクタ2からなり、光源(ランプの発光部)1から全方向に射出した光束は放物面リフレクタ2によって略平行光となって射出される。本実施例の光源1は超高圧水銀ランプであるが、それに限られず、LEDやレーザー光源を用いてもよい。 The light source unit includes a light source 1 and a parabolic reflector 2, and a light beam emitted from the light source (light emitting unit of the lamp) 1 in all directions is emitted by the parabolic reflector 2 as substantially parallel light. The light source 1 of the present embodiment is an ultrahigh pressure mercury lamp, but is not limited thereto, and an LED or a laser light source may be used.
照明光学系は、画像変調手段(反射型液晶表示素子、反射型液晶パネル)を照明し、UV−IR(紫外光・赤外光)カットフィルタ3、第1のレンズアレイ4、第2のレンズアレイ5、コンデンサーレンズ6を有する。 The illumination optical system illuminates image modulation means (reflection liquid crystal display element, reflection liquid crystal panel), UV-IR (ultraviolet / infrared light) cut filter 3, first lens array 4, and second lens. It has an array 5 and a condenser lens 6.
放物面リフレクタ2からの平行光束は、UV−IRカットフィルタ3に入射し、第1のレンズアレイ4によって複数の部分光束に分割され、その各々の部分光束が集光される。各分割光束は第2のレンズアレイ5の近傍に集光され、各部分光束がそれぞれ光源像(2次光源像)を形成する。第2のレンズアレイ5を射出した分割光束は、コンデンサーレンズ6によって集光され、反射型液晶表示素子13を重畳的に照明する。 The parallel light beam from the paraboloid reflector 2 enters the UV-IR cut filter 3, is divided into a plurality of partial light beams by the first lens array 4, and each partial light beam is condensed. Each divided light beam is condensed near the second lens array 5, and each partial light beam forms a light source image (secondary light source image). The split luminous flux emitted from the second lens array 5 is collected by the condenser lens 6 and illuminates the reflective liquid crystal display element 13 in a superimposed manner.
色分離合成光学系は、入射光を複数の色成分に分光し、各色成分の光(色光)を映像信号に応じて変調して反射し、光変調された色成分の光を合成する。色分離合成光学系は、偏光分離素子7、位相差板8、第1のダイクロイックプリズム9、第2のダイクロイックプリズム10、プリズム11、光変調手段を有する。 The color separation / synthesis optical system splits incident light into a plurality of color components, modulates and reflects the light of each color component (color light) in accordance with the video signal, and synthesizes the light of the color components that have been light-modulated. The color separation / synthesis optical system includes a polarization separation element 7, a phase difference plate 8, a first dichroic prism 9, a second dichroic prism 10, a prism 11, and light modulation means.
偏光分離素子7はP偏光光(第1の偏光光)を透過し、S偏光光(第2の偏光光)を反射する特性を有する偏光分離面を有する偏光分離手段であり、ワイヤーグリッド等で構成される。これにより、照明光はP偏光光に揃えられる。第1の偏光光と第2の偏光光は偏光方向が直交する。 The polarization separation element 7 is a polarization separation means having a polarization separation surface having characteristics of transmitting P-polarized light (first polarized light) and reflecting S-polarized light (second polarized light). Composed. Thereby, the illumination light is aligned with the P-polarized light. The polarization directions of the first polarized light and the second polarized light are orthogonal.
偏光分離素子7を透過したP偏光光は位相差板(第1の位相差板)8に入射し、第1の色分離面を有する第1のダイクロイックプリズム(第1の色分離手段)9に入射する。第1のダイクロイックミラー9の第1の色分離面9aは、青帯域(B)の色光(第1の色光)を反射し、赤帯域(R)の色光と緑帯域(G)の色光(これらを合わせて第2の色光)を透過する。Rの色光(第3の色光)、Gの色光(第4の色光)、Bの色光は波長領域がそれぞれ異なる。 The P-polarized light transmitted through the polarization separation element 7 is incident on a phase difference plate (first phase difference plate) 8 and enters a first dichroic prism (first color separation means) 9 having a first color separation surface. Incident. The first color separation surface 9a of the first dichroic mirror 9 reflects the blue band (B) color light (first color light), the red band (R) color light and the green band (G) color light (these And the second color light) is transmitted. R color light (third color light), G color light (fourth color light), and B color light have different wavelength regions.
従来は位相差板8が設けられておらず、第1のダイクロイックプリズム9の色分離面9aに入射する図3(b)に示す光線a〜iの偏光方向は図4(a)に示すものであり、図4(c)に示す光線a〜iと色分離面からなるP偏光方向とは一致しなかった。この結果、色分離面9aを通過した光線は、色分離面9aで発生するS偏光光とP偏光光の位相差の影響を受けて、図4(d)に示すように、楕円偏光となり、投射画像のコントラストが低下する原因となっていた。 Conventionally, the phase difference plate 8 is not provided, and the polarization directions of the rays a to i shown in FIG. 3B incident on the color separation surface 9a of the first dichroic prism 9 are those shown in FIG. The light rays a to i shown in FIG. 4C did not coincide with the P-polarized light direction formed of the color separation surface. As a result, the light beam that has passed through the color separation surface 9a is affected by the phase difference between the S-polarized light and the P-polarized light generated on the color separation surface 9a, and becomes elliptically polarized light as shown in FIG. This was a cause of a decrease in the contrast of the projected image.
一方、本実施例では、位相差板8は、図2に示すように、光学軸が第1のダイクロイックプリズム9の色分離面の法線と後述する反射型画像表示素子の入出射面の法線の両方を含む面内にあり、かつ反射型画像表示素子13の入出射面の法線に対して傾いている。これにより、位相差板8を通過した、図3(a)に示す光線a〜iの偏光方向は、図4(a)から図4(b)に示すように変化する。この結果、位相差板8を通過した光線a〜iの偏光方向は、図4(c)に示す光線a〜iと色分離面9aからなるP偏光方向と略一致し、楕円偏光ならないため、コントラストの低下を防止することができる。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the phase difference plate 8 has an optical axis normal to the color separation surface of the first dichroic prism 9 and a method of an incident / exit surface of a reflection type image display element described later. It is in a plane including both of the lines and is inclined with respect to the normal line of the incident / exit surface of the reflective image display element 13. Thereby, the polarization directions of the light rays a to i shown in FIG. 3A that have passed through the phase difference plate 8 change as shown in FIG. 4A to FIG. 4B. As a result, the polarization directions of the light beams a to i that have passed through the phase difference plate 8 substantially coincide with the P polarization direction formed by the light beams a to i and the color separation surface 9a shown in FIG. A decrease in contrast can be prevented.
第1のダイクロイックプリズム9で反射した青色光は、プリズム11と1/4波長板12Bを透過し、反射型画像表示素子13Bに入射する。被投射面の背景色を黒にする黒表示の場合は、反射型画像表示素子13Bによって画像変調されずにP偏光光のまま反射され、1/4波長板12B、プリズム11を透過し、第1のダイクロイックプリズム9を反射する。 The blue light reflected by the first dichroic prism 9 passes through the prism 11 and the quarter wavelength plate 12B and enters the reflective image display element 13B. In the case of black display in which the background color of the projection surface is black, the image is not reflected by the reflective image display element 13B but is reflected as P-polarized light, passes through the quarter-wave plate 12B and the prism 11, 1 dichroic prism 9 is reflected.
第2の位相差板として機能する1/4波長板の役割を以下に説明する。例えば、図3(a)に示す光線aは、反射型画像表示素子13R、13G、13Bを反射後、第1のダイクロイックプリズム9の色分離面に対してはi方向の光線となる。そのため、図4(c)に示すように、光線aの偏光方向のままではi方向の光線の偏光方向に対してずれが生じ、コントラストの低下を招いてしまう。 The role of the quarter wavelength plate that functions as the second retardation plate will be described below. For example, the light beam a shown in FIG. 3A is a light beam in the i direction with respect to the color separation surface of the first dichroic prism 9 after being reflected by the reflective image display elements 13R, 13G, and 13B. For this reason, as shown in FIG. 4C, if the polarization direction of the light beam a remains the same, a shift occurs with respect to the polarization direction of the light beam in the i direction, leading to a decrease in contrast.
そこで、1/4波長板を2回透過することでiに対する偏光方向に略一致するよう変換している。第1のダイクロイックプリズム9によって反射されたP偏光光は、位相差板8を透過すると、偏光方向が図4(e)から図4(f)に示すように変化し、偏光分離素子7を透過して光源側に戻される。被投射面の背景色を白にする白表示の場合は、反射型画像表示素子13BによってS偏光光に画像変調されて反射され、1/4波長板12B、プリズム11を透過し、第1のダイクロイックプリズム9を反射する。その後、位相差板8を透過、偏光分離素子7によって反射され、投射レンズ14を介して被投射面に表示される。 Therefore, the light is converted so as to substantially match the polarization direction with respect to i by passing through the quarter-wave plate twice. When the P-polarized light reflected by the first dichroic prism 9 passes through the phase difference plate 8, the polarization direction changes as shown in FIGS. 4 (e) to 4 (f) and passes through the polarization separation element 7. And returned to the light source side. In the case of white display in which the background color of the projection surface is white, the reflection-type image display element 13B is image-modulated and reflected by S-polarized light, passes through the quarter-wave plate 12B and the prism 11, and passes through the first display. Reflects the dichroic prism 9. Thereafter, the light is transmitted through the phase difference plate 8, reflected by the polarization separation element 7, and displayed on the projection surface via the projection lens 14.
光変調手段は、各色成分の光(色光)を映像信号に応じて変調して反射し、赤用の反射型液晶表示素子13R、緑用の反射型液晶表示素子13G、青用の反射型液晶表示素子13Bから構成される。各液晶表示素子は画像変調素子(液晶パネル)として機能する。12R、12G、12Bはそれぞれ、赤用の1/4波長板(1/4λ板)、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板である。赤用の1/4波長板12Rは、第2のダイクロイックプリズム10と赤用の反射型液晶表示素子13Rとの間に配置される。緑用の1/4波長板12Gは、第2のダイクロイックプリズム10と緑用の反射型液晶表示素子13Gとの間に配置される。青用の1/4波長板12Bは、プリズム11と青用の反射型液晶表示素子13Bとの間に配置される。 The light modulation means modulates and reflects the light of each color component (color light) according to the video signal, reflects the red reflective liquid crystal display element 13R, the green reflective liquid crystal display element 13G, and the blue reflective liquid crystal. It is comprised from the display element 13B. Each liquid crystal display element functions as an image modulation element (liquid crystal panel). 12R, 12G, and 12B are a quarter wavelength plate for red (1 / 4λ plate), a quarter wavelength plate for green, and a quarter wavelength plate for blue, respectively. The red quarter-wave plate 12R is disposed between the second dichroic prism 10 and the red reflective liquid crystal display element 13R. The green quarter-wave plate 12G is disposed between the second dichroic prism 10 and the green reflective liquid crystal display element 13G. The blue quarter wave plate 12B is disposed between the prism 11 and the blue reflective liquid crystal display element 13B.
投射レンズ14は、不図示の被投射面に偏光分離素子7からの光を投射する投射手段(投射光学系)である。 The projection lens 14 is a projection unit (projection optical system) that projects light from the polarization separation element 7 onto a projection surface (not shown).
第1のダイクロイックプリズム9を透過した緑色光は、緑帯域の光を透過し、赤帯域の光を反射する第2の色分離面を有する第2のダイクロイックプリズム(第2の色分離手段)10を透過する。その後、1/4波長板12Gを透過し、反射型画像表示素子13Gに入射する。第2のダイクロイックプリズム10の色分離面10aの法線は第1のダイクロイックプリズム9の色分離面9aの法線と略平行であることが望ましい。 The green light transmitted through the first dichroic prism 9 transmits a green band light and reflects a red band light, and a second dichroic prism (second color separation means) 10 having a second color separation surface. Transparent. Thereafter, the light passes through the quarter-wave plate 12G and enters the reflective image display element 13G. The normal line of the color separation surface 10 a of the second dichroic prism 10 is preferably substantially parallel to the normal line of the color separation surface 9 a of the first dichroic prism 9.
位相差板8による偏光方向の変換によって第1のダイクロイックプリズム9の色分離面9aでの効果と同様の効果が得られ、コントラストの低下を防止することができる。反射型画像表示素子13Gが黒表示の場合は、反射型画像表示素子13Gによって画像変調されずにP偏光光のまま反射され、1/4波長板12G、第2のダイクロイックプリズム10を透過し、第1のダイクロイックプリズム9を透過する。第1のダイクロイックプリズム9を透過した光は、位相差板8を透過すると、偏光方向が図4(e)から図4(f)に示すように変化し、偏光分離素子7を透過して光源側に戻される。一方、反射型画像表示素子13Gが白表示の場合は、反射型画像表示素子13GによってS偏光光に画像変調されて反射され、1/4波長板12G、ダイクロイックプリズムB10を透過し、第1のダイクロイックプリズム9を透過する。その後、位相差板8を透過し、偏光分離素子7によって反射され、投射レンズ14を介して被投射面に表示される。 By changing the polarization direction by the phase difference plate 8, the same effect as that of the color separation surface 9a of the first dichroic prism 9 can be obtained, and the decrease in contrast can be prevented. When the reflective image display element 13G displays black, the image is not modulated by the reflective image display element 13G, but is reflected as P-polarized light, passes through the quarter-wave plate 12G and the second dichroic prism 10, The light passes through the first dichroic prism 9. When the light transmitted through the first dichroic prism 9 passes through the phase difference plate 8, the polarization direction changes as shown in FIG. 4 (e) to FIG. 4 (f), passes through the polarization separation element 7, and passes through the light source. Back to the side. On the other hand, when the reflective image display element 13G displays white, the reflective image display element 13G is image-modulated and reflected by the S-polarized light, passes through the quarter-wave plate 12G and the dichroic prism B10, and is transmitted through the first image display element 13G. The light passes through the dichroic prism 9. Thereafter, the light passes through the phase difference plate 8, is reflected by the polarization separation element 7, and is displayed on the projection surface via the projection lens 14.
第1のダイクロイックプリズム9を透過した赤色光は、緑帯域の光を透過し、赤帯域の光を反射する第2のダイクロイックプリズム10によって反射される。その後、1/4波長板12Rを透過し、反射型画像表示素子13Rに入射する。反射型画像表示素子13Rが黒表示の場合は、反射型画像表示素子13Rによって画像変調されずにP偏光光のまま反射され、1/4波長板12Rを透過、第2のダイクロイックプリズム10によって反射され、第1のダイクロイックプリズム9を透過する。第1のダイクロイックプリズム9を透過した光は、位相差板8を透過すると、偏光方向が図4(e)から図4(f)に示すように変化し、偏光分離素子7を透過して光源側に戻される。一方、反射型画像表示素子13Rが白表示の場合は、反射型画像表示素子13RによってS偏光光に画像変調されて反射され、1/4波長板12Rを透過し、ダイクロイックプリズムB10によって反射され、第1のダイクロイックプリズム9を透過する。その後、位相差板8を透過し、偏光分離素子7によって反射され、投射レンズ14を介して被投射面に表示される。 The red light transmitted through the first dichroic prism 9 is reflected by the second dichroic prism 10 that transmits green band light and reflects red band light. Thereafter, the light passes through the quarter-wave plate 12R and enters the reflective image display element 13R. When the reflective image display element 13 </ b> R displays black, the image is not modulated by the reflective image display element 13 </ b> R but is reflected as P-polarized light, is transmitted through the quarter-wave plate 12 </ b> R, and is reflected by the second dichroic prism 10. Then, the light passes through the first dichroic prism 9. When the light transmitted through the first dichroic prism 9 passes through the phase difference plate 8, the polarization direction changes as shown in FIG. 4 (e) to FIG. 4 (f), passes through the polarization separation element 7, and passes through the light source. Back to the side. On the other hand, when the reflective image display element 13R displays white, the reflective image display element 13R is image-modulated and reflected by S-polarized light, passes through the quarter-wave plate 12R, and is reflected by the dichroic prism B10. The light passes through the first dichroic prism 9. Thereafter, the light passes through the phase difference plate 8, is reflected by the polarization separation element 7, and is displayed on the projection surface via the projection lens 14.
図5は、実施例2の投射型表示装置のブロック図である。実施例2は、3枚の画像表示素子ではなく、2枚の画像表示素子で交際された時分割方式の表示装置である。光源1からコンデンサーレンズ6までは第1実施例と同じ構成であるため、説明は省略する。 FIG. 5 is a block diagram of the projection type display apparatus according to the second embodiment. Example 2 is a time-division display device that is associated with two image display elements instead of three image display elements. Since the configuration from the light source 1 to the condenser lens 6 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
コンデンサーレンズ6を透過した光はカラーフィルタ21を透過後、偏光分離素子7に入射する。カラーフィルタ21は、図6に示す構成を有して不図示の回転手段によって回転されるため、ある時間帯はイエロー(赤帯域と緑帯域)、ある時間帯はマゼンタ(赤帯域と青帯域)の光が偏光分離素子7に入射する。偏光分離素子7と位相差板8も実施例1と同様である。 The light that has passed through the condenser lens 6 passes through the color filter 21 and then enters the polarization separation element 7. Since the color filter 21 has the configuration shown in FIG. 6 and is rotated by a rotating unit (not shown), a certain time zone is yellow (red band and green band), and a certain time zone is magenta (red band and blue band). Is incident on the polarization separation element 7. The polarization separation element 7 and the phase difference plate 8 are the same as those in the first embodiment.
偏光分離素子7を透過したP偏光光は、位相差板8に入射し、赤帯域の光(第1の色光)を透過し、青と緑帯域の光(第2の色光)を反射する色分離面22aを有する第3のダイクロイックプリズム22に入射する。 The P-polarized light transmitted through the polarization separation element 7 is incident on the phase difference plate 8, transmits red band light (first color light), and reflects blue and green band light (second color light). The light enters the third dichroic prism 22 having the separation surface 22a.
第3のダイクロイックプリズム22にイエロー(赤と緑帯域)の光が入射した場合、イエローの光のうち緑帯域の光(第2の色光)は、第3のダイクロイックプリズム22によって反射され、1/4波長板23BGを透過し、反射型画像表示素子24BGに入射する。反射型画像表示素子24BGが黒表示の場合は、反射型画像表示素子24BGによって画像変調されずにP偏光光のまま反射され、1/4波長板23BGを透過し、第3のダイクロイックプリズム22を反射する。1/4波長板の役割は実施例1と同様である。第3のダイクロイックプリズム22によって反射された光は、位相差板8を透過すると、偏光方向が図4(e)から図4(f)に示すように変化し、偏光分離素子7を透過して光源側に戻される。反射型画像表示素子24BGが白表示の場合は、反射型画像表示素子24BGによってS偏光光に画像変調されて反射され、1/4波長板23BGを透過し、第3のダイクロイックプリズム22を反射する。その後、位相差板8を透過し、偏光分離素子7によって反射され、投射レンズ14を介して被投射面に表示される。 When yellow (red and green band) light is incident on the third dichroic prism 22, the green band light (second color light) of the yellow light is reflected by the third dichroic prism 22, and 1 / The light passes through the four-wavelength plate 23BG and enters the reflective image display element 24BG. When the reflective image display element 24BG displays black, the image is not modulated by the reflective image display element 24BG but is reflected as P-polarized light, passes through the quarter-wave plate 23BG, and passes through the third dichroic prism 22. reflect. The role of the quarter wave plate is the same as that of the first embodiment. When the light reflected by the third dichroic prism 22 passes through the phase difference plate 8, the polarization direction changes as shown in FIG. 4 (e) to FIG. 4 (f) and passes through the polarization separation element 7. Returned to the light source side. When the reflective image display element 24BG performs white display, the image is modulated and reflected by the reflective image display element 24BG into S-polarized light, passes through the quarter-wave plate 23BG, and reflects the third dichroic prism 22. . Thereafter, the light passes through the phase difference plate 8, is reflected by the polarization separation element 7, and is displayed on the projection surface via the projection lens 14.
第3のダイクロイックプリズム22にイエローの光が入射した場合、第3のダイクロイックプリズム22を透過した赤色光(第1の色光)は、1/4波長板23Rを透過し、反射型画像表示素子24Rに入射する。反射型画像表示素子24Rが黒表示の場合は、反射型画像表示素子24Rによって画像変調されずにP偏光光のまま反射され、1/4波長板23R、第3のダイクロイックプリズム22を透過する。第3のダイクロイックプリズム22を透過した光は、位相差板8を透過すると、偏光方向が図4(e)から図4(f)に示すように変化し、偏光分離素子7を透過して光源側に戻される。反射型画像表示素子24Rが白表示の場合は、反射型画像表示素子24RによってS偏光光に画像変調されて反射され、1/4波長板23R、第3のダイクロイックプリズム22を透過する。その後、位相差板8を透過し、偏光分離素子7によって反射され、投射レンズ14を介して被投射面に表示される。 When yellow light is incident on the third dichroic prism 22, the red light (first color light) transmitted through the third dichroic prism 22 is transmitted through the quarter-wave plate 23R, and the reflective image display element 24R. Is incident on. When the reflective image display element 24R displays black, the image is not modulated by the reflective image display element 24R but is reflected as P-polarized light, and passes through the quarter-wave plate 23R and the third dichroic prism 22. When the light transmitted through the third dichroic prism 22 passes through the phase difference plate 8, the polarization direction changes as shown in FIG. 4E to FIG. Back to the side. When the reflective image display element 24 </ b> R displays white, the reflective image display element 24 </ b> R is image-modulated and reflected by the S-polarized light and passes through the quarter-wave plate 23 </ b> R and the third dichroic prism 22. Thereafter, the light passes through the phase difference plate 8, is reflected by the polarization separation element 7, and is displayed on the projection surface via the projection lens 14.
第3のダイクロイックプリズム22にマゼンタ(赤と青帯域)の光が入射した場合、マゼンタの光のうち青帯域の光(第2の色光)は、第3のダイクロイックプリズム22によって反射され、1/4波長板23BGを透過し、反射型画像表示素子24BGに入射する。反射型画像表示素子24BGが黒表示の場合は、反射型画像表示素子24BGによって画像変調されずにP偏光光のまま反射され、1/4波長板23BGを透過し、第3のダイクロイックプリズム22によって反射される。第3のダイクロイックプリズム22によって反射された光は、位相差板8を透過すると、偏光方向が図4(e)から図4(f)に示すように変化し、偏光分離素子7を透過して光源側に戻される。反射型画像表示素子24BGが白表示の場合は、反射型画像表示素子24BGによってS偏光光に画像変調されて反射され、1/4波長板23BGを透過し、第3のダイクロイックプリズム22を反射する。その後、位相差板8を透過し、偏光分離素子7によって反射され、投射レンズ14を介して被投射面に表示される。 When magenta (red and blue band) light is incident on the third dichroic prism 22, the blue band light (second color light) of the magenta light is reflected by the third dichroic prism 22, and 1 / The light passes through the four-wavelength plate 23BG and enters the reflective image display element 24BG. When the reflective image display element 24BG displays black, the image is not modulated by the reflective image display element 24BG but is reflected as P-polarized light, passes through the quarter-wave plate 23BG, and is reflected by the third dichroic prism 22. Reflected. When the light reflected by the third dichroic prism 22 passes through the phase difference plate 8, the polarization direction changes as shown in FIG. 4 (e) to FIG. 4 (f) and passes through the polarization separation element 7. Returned to the light source side. When the reflective image display element 24BG performs white display, the image is modulated and reflected by the reflective image display element 24BG into S-polarized light, passes through the quarter-wave plate 23BG, and reflects the third dichroic prism 22. . Thereafter, the light passes through the phase difference plate 8, is reflected by the polarization separation element 7, and is displayed on the projection surface via the projection lens 14.
第3のダイクロイックプリズム22にマゼンタの光が入射した場合、第3のダイクロイックプリズム22を透過した赤色光(第1の色光)は、1/4波長板23Rを透過し、反射型画像表示素子24Rに入射する。反射型画像表示素子24Rが黒表示の場合は、反射型画像表示素子24Rによって画像変調されずにP偏光光のまま反射され、1/4波長板23R、第3のダイクロイックプリズム22を透過する。第3のダイクロイックプリズム22を透過した光は、位相差板8を透過すると、偏光方向が図4(e)から図4(f)に示すように変化し、偏光分離素子7を透過して光源側に戻される。反射型画像表示素子24Rが白表示の場合は、反射型画像表示素子24RによってS偏光光に画像変調されて反射され、1/4波長板23R、第3のダイクロイックプリズム22を透過する。その後、位相差板8を透過し、偏光分離素子7で反射し、投射レンズ14を介して被投射面に表示される。 When magenta light is incident on the third dichroic prism 22, the red light (first color light) transmitted through the third dichroic prism 22 is transmitted through the quarter-wave plate 23R, and the reflective image display element 24R. Is incident on. When the reflective image display element 24R displays black, the image is not modulated by the reflective image display element 24R but is reflected as P-polarized light, and passes through the quarter-wave plate 23R and the third dichroic prism 22. When the light transmitted through the third dichroic prism 22 passes through the phase difference plate 8, the polarization direction changes as shown in FIG. 4E to FIG. Back to the side. When the reflective image display element 24 </ b> R displays white, the reflective image display element 24 </ b> R is image-modulated and reflected by the S-polarized light and passes through the quarter-wave plate 23 </ b> R and the third dichroic prism 22. Thereafter, the light passes through the phase difference plate 8, is reflected by the polarization separation element 7, and is displayed on the projection surface via the projection lens 14.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、画像表示素子は限定されず、第2の位相差板は1/4波長板に限定されない。色分離手段は、ダイクロイックミラーなどダイクロイックプリズムに限定されない。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. For example, the image display element is not limited, and the second retardation plate is not limited to a quarter wavelength plate. The color separation means is not limited to a dichroic prism such as a dichroic mirror.
投射型表示装置は、液晶プロジェクタの用途に適用することができる。 The projection display device can be applied to a liquid crystal projector.
7…偏光分離素子(偏光分離手段)、8…位相差板(第1の位相差板)、9…第1のダイクロイックプリズム(第1の色分離手段)、9a…第1の色分離面、13G、13R、13B…反射型液晶表示素子(画像変調素子)、14…投射レンズ(投射手段) 7 ... polarization separation element (polarization separation means), 8 ... phase difference plate (first phase difference plate), 9 ... first dichroic prism (first color separation means), 9a ... first color separation surface, 13G, 13R, 13B ... reflective liquid crystal display element (image modulation element), 14 ... projection lens (projection means)
Claims (7)
第1の偏光光を透過し、前記第1の偏光光と直交する第2の偏光光を反射する偏光分離手段と、
第1の色光を透過し、前記第1の色光とは波長領域が異なる第2の色光を反射する第1の色分離面を有する第1の色分離手段と、
前記偏光分離手段と前記色分離手段の間に配置された第1の位相差板と、
を有し、
前記第1の位相差板の光学軸は、前記第1の色分離手段の前記第1の色分離面の法線と前記画像変調素子の入出射面の法線の両方を含む面内にあり、かつ前記画像変調素子の前記入出射面の法線に対して傾いていることを特徴とする光学系。 An image modulation element that modulates and reflects color light; and
Polarization separation means for transmitting the first polarized light and reflecting the second polarized light orthogonal to the first polarized light;
First color separation means having a first color separation surface that transmits first color light and reflects second color light having a wavelength region different from that of the first color light;
A first retardation plate disposed between the polarization separation means and the color separation means;
Have
The optical axis of the first retardation plate is in a plane including both the normal line of the first color separation surface of the first color separation means and the normal line of the incident / exit surface of the image modulation element. And an optical system which is inclined with respect to a normal line of the incident / exit surface of the image modulation element.
前記第1の色分離手段の前記第1の色分離面の法線と前記第2の色分離手段の前記第2の色分離面の法線は互いに平行であることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の光学系。 Second color separation means having a second color separation surface that transmits third color light and reflects fourth color light having a wavelength region different from that of the third color light;
2. The normal line of the first color separation surface of the first color separation unit and the normal line of the second color separation surface of the second color separation unit are parallel to each other. 4. The optical system according to any one of items 3 to 3.
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