JP3918671B2

JP3918671B2 - Projection type liquid crystal display device

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Publication number: JP3918671B2
Application number: JP2002216010A
Authority: JP
Inventors: 太郎今長谷; 敏大内; 哲大石; 智浩三好
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004061569A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型液晶パネルあるいは反射型映像表示素子などのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する投射装置、例えば、フロントプロジェクタやリアプロジェクタ等の投射型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からの投射型液晶表示装置は、特開２００１−１５４２６８に代表されるように、偏光ビームスプリッター（以下ＰＢＳと略記する）やダイクロイックプリズム等のプリズムを使用した光学系で構成されている。
【０００３】
そして、プリズムからの出射面に対して光は、水平方向に進行し色分離合成を行う構成であり、上記光学系において高さ方向に小型化を図る構成となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の投射型液晶表示装置は、平面方向に比較的に自由度があるフロントプロジェクタに適した光学系が主流で、その光学系はプリズムからの出射面に対してパネルを横置きとし、高さ方向の小型化を図った構成である。しかし、高さ方向に自由度があるリアプロジェクタに対する構成に関しては考慮されていなかった。本発明は、高さ方向の自由度を考慮し、リアプロジェクタに適した光学系の構成とその光学系の低コスト化を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光を放射する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光を映像表示素子に照射させる照明光学系と、映像信号に応じた光学像を形成する前記映像表示素子と、一つ以上の光学素子で構成される色分離及び色合成で構成される色分離合成系と、前記映像表示素子から出射した光を投射する投射手段とを有し、前記光学素子において、対向する２面とも光路とは異なる面の一方を底面とし、その辺の長さをＫ１、Ｋ２、前記光学素子の高さをＬとしたとき、Ｌ＞Ｋ１、Ｌ＞Ｋ２を満足し、前記Ｌの方向と前記映像表示素子の開口の長手方向が略同一となるように前記映像表示素子を配置するように構成する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００７】
図１（ａ）は、本発明における一実施の形態の構成図であり、ライトバルブとして反射型映像表示素子１３ｒを３枚用いた投射型液晶表示装置２２を示している。
【０００８】
投射型液晶表示装置２２には光源を有する光源ユニット１があり、光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプである。
【０００９】
光源の電球から放射される光は楕円面または放物面または非球面のリフレクタ２にて集光されて反射される。
【００１０】
このリフレクタ２の出射開口と略同等サイズの矩形枠に設けられた複数の集光レンズにより構成され、ランプユニットから出射した光を集光して、複数の２次光源像を形成するための第１アレイレンズ６に入射し、さらに複数の集光レンズにより構成され、前述の複数の２次光源像が形成される近傍に配置され、かつ映像表示素子１３に第１アレイレンズ６の個々のレンズ像を結像させる第２アレイレンズ７を透過する。この出射光は第２アレイレンズ７の各々のレンズ光軸の横方向のピッチに適合するように配置された各々のレンズ幅の略１／２サイズの菱形プリズムの列により構成される偏光変換素子３へ入射する。
【００１１】
図２に本実施の形態に用いる偏光変換素子３における光路を示す。
【００１２】
このプリズム面には偏光分離膜３ａが施されており、入射光は、この偏光分離膜３ａにてＰ偏光光とＳ偏光光に分離される。Ｐ偏光光は、そのまま偏光分離膜３ａを透過して、出射される。一方、Ｓ偏光光は、偏光分離膜３ａにより反射され、隣接する菱形プリズム内で本来の光軸方向にもう一度反射してから、このプリズムの出射面に設けられたλ／２位相差板３ｂにより、偏光方向が９０°回転され、Ｐ偏光光に変換され出射される。即ち、偏光変換素子３からはＰ偏光の光が出射される。
【００１３】
本実施の形態では、後述するＰＢＳの配置構成により、偏光変換素子３の偏光分離膜３ａの面の法線と色分離合成系にて使用するＰＢＳ１９ｒやＰＢＳ１９ｇｂの偏光分離膜の面の法線は直交する。これは、偏光変換素子３の膜面基準にみてＰ偏光で出射した光が、ＰＢＳ１９ｒやＰＢＳ１９ｇｂの膜面基準ではＳ偏光であることを示す。後述のプリズム構成の色分離合成系には、Ｓ偏光光で入射させるので、ここでは、Ｐ偏光光で出射した。
【００１４】
コリメータレンズ８は、正の屈折力を有し、光を集光させる作用を持ち、光は、反射ミラー１７で光路を略９０度曲げられ、コンデンサレンズ９を透過して、各色ＲＧＢ３枚の反射型映像表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂを照射する。
【００１５】
ここで、反射ミラー１７はＰ偏光光での反射率が良好になるように設計されている。また、６７０nm以上の光をカットするＩＲカットミラーとしてもよい
あるいは、反射ミラー１７にＳ偏光光で反射率の良いものを使用して、偏光変換素子３の透過光路の方にλ／２位相差板３ｂを貼り付け、Ｓ偏光光で出射し、反射ミラー１７で反射して光軸を折り曲げ後、色分離合成系に入射する前の光路上にλ／２位相差板を配置してＰ偏光光に変換してもよい。以上の記述における偏光の位相の基準は、偏光変換素子３の偏光分離膜面である。
【００１６】
以下の記述における偏光の位相の基準は色分離合成系に使用するＰＢＳ１９の偏光分離膜面とする。
【００１７】
まず色分離ミラー１８ａあるいは図示していないが、色分離プリズムにより、ＧＢ光とＲ光とに２分割される。Ｒ光はそのまま透過し、ＧＢ光は光路を略９０度、垂直に曲げられ、各々、各波長域専用にコントラストが良くなるように膜を設計した偏光ビームスプリッター（以下ＰＢＳと略記）であるＰＢＳ１９ｇｂ、１９ｒに向かう。
【００１８】
後述する縦置きを可能にするには、アレイレンズ６のセルと色分離合成系に用いる各素子の膜面の幾何的な配置の間にある特定の関係があり、それを以下に説明する。図１（ｂ）に示すように、第１アレイレンズ６のレンズセルは略矩形の外形形状を有し、その外形形状の短い幅の方向をｙ軸とし、色分離ミラー１８ａが色分離を行う面により、透過する方向と反射する方向に分けられ、その何れかの方向がｙ軸の方向である。映像を上下左右の関係を維持して、投射するには、投射レンズ１２とそれに正対する映像表示素子、本実施の形態においては、高コントラスト化を図るために、Ｇ用反射型映像表示素子１３ｒｇは、ＰＢＳを２回透過する配置にする必要がある。よって、本実施の形態のようの縦長のＰＢＳを使用するには、縦方向、即ち、ｙ軸の方向ともう一方向に３色の色分離を行い、各反射型映像表示素子１３ｒへと照射する必要がある。そして、投射レンズ１２へと出射するために、ｙ軸の方向ともう一方向から来る光の色合成を行う必要がある。
【００１９】
言葉を変えれば、本実施の形態では、色分離合成系が少なくとも１つの色分離素子と少なくとも１つの色合成素子を有し、前記色分離素子と前記色合成素子がｙ軸の方向に２段で配置されている。
【００２０】
色分離ミラー１８ａを透過したＲ光は、ダイクロフィルタ１６ａに入射する。このダイクロフィルタ１６ａは、赤を透過し、緑及び青を反射する。色分離ミラー１８ａは透過率５０％の波長を略５７５nmに設定してあり、ダイクロフィルタ１６ａは、透過率５０％の波長を略６００nmに設定してある。ダイクロフィルタ１６ａにて、黄色の光をカットし、ホワイトの色バランス及び赤、緑の単色の色純度を良くする。ダイクロフィルタ１６ａは光軸に対して入射角０度に配置してあるので、光軸に対して４５度傾斜して配置している色分離ミラー１８ａに比べて、入射角度による半値ずれがより少なく、この例のように、前記色分離ミラー１８ａの後流側にダイクロフィルタ１６ａを配置することにより黄色成分の漏れこみをカットでき、ホワイトの色バランス及び緑、赤の色純度を良くすることができる。
【００２１】
その後、偏光度を高めるＲ専用入射偏光板１４ｒを透過し、Ｒ専用ＰＢＳ１９ｒに入射、その後Ｓ偏光光なのでその偏光分離膜面にてＲ用反射型映像表示素子１３ｒｒ側へ反射され、これを照射する。
【００２２】
また、色分離ミラー１８ａで反射したＢ光とＧ光は、偏光度を上げるために配置されたＧＢ専用偏光板１４ｇｂに入射する。ＧＢ専用偏光板１４ｇｂは、特定偏光、ここでは、Ｐ偏光をカットするよう設定されている。ＧＢ専用偏光板１４ｇｂを透過して、偏光度を向上された光は、特定波長偏光変換板２０ａに入射する。特定波長偏光変換板２０ａは、特定波長域のみ偏光方向を変換する。ここでは、Ｇ光はＳ偏光光のまま出射され、Ｂ光はＳ偏光光からＰ偏光光に変換して、出射される。Ｐ偏光光であるＢ光は、ＧＢ専用ＰＢＳ１９ｇｂの偏光分離膜面を透過してＢ用反射型映像表示素子１３ｒｂを照射する。
【００２３】
一方、Ｓ偏光光であるＧ光はＧＢ専用ＰＢＳ１９ｇｂの偏光分離膜面にて反射した後、Ｇ用反射型映像表示素子１３ｒｇを照射する。
【００２４】
もちろん、上記例はひとつの具体例であり、実施の形態はこれに限定するものではなく、Ｇ光がＰ偏光光に変換されてもよく、これとは別にもともとの照明系の偏光光がＳ偏光であり、ＲＧＢの一つの色がＰ偏光光に変換され、残りの二色がＳ偏光光となる場合も構成としては成り立つ。
【００２５】
その後、各色専用の反射型映像表示素子１３ｒで偏光を変換され、光は再び各色専用ＰＢＳ１９ｒ、ＰＢＳ１９ｇｂに入射し、Ｓ偏光光は反射され、Ｐ偏光光は透過する。
【００２６】
反射型映像表示素子１３ｒは、表示する画素に対応する（例えば横１３６５画素、縦７６８画素各３色など）数の液晶表示部が設けてある。そして、外部より駆動される信号に従って、表示素子１３ｒの各画素の偏光角度が変わり、偏光方向の一致した光がＧ光とＢ光はＰＢＳ１９ｇｂにて、Ｒ光はＰＢＳ１９ｒにて検光される。この途中の角度の偏光を持った光は、ＰＢＳ１９ｇｂ及び１９ｒの偏光度との関係で、ＰＢＳにて検光される量が決まる。このようにして、外部より入力する信号に従った映像を表示する。この時、反射型映像表示素子１３ｒが黒表示を行う場合に、偏光方向は入射光と略同等であり、そのまま入射光路に沿って光源側に戻される。ここで、投射レンズ１２と対向するＧ用反射型映像表示素子１３ｒｇが矩形の有効領域を有し、この矩形の短辺側の方向をｙ軸の方向とするとき、Ｇ用反射型映像表示素子１３ｒｇから見て、Ｒ用反射型映像表示素子１３ｒｒはＰＢＳ１９ｇｂにてｙ軸の方向に折り曲げられた光路の先に配置され、Ｂ用反射型映像表示素子１３ｒｂはＰＢＳ１９ｇｂとＰＢＳ１９ｒにてｙ軸の方向に折り曲げられた光路の先に配置されている。
【００２７】
各色の反射型映像表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂの直前に配置した１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂを回転調整して、コントラストを向上させることができる。
【００２８】
１／４波長位相差板２３は、高温化での膨張の際に、均等に膨張した方が、膨張に起因するむらが発生しなくてすむ。均等に膨張するには、円形の外形形状が望ましいが、１／４波長位相差板に多少の切り欠きがあっても性能上問題無いことが確認できたので、図３、４に示すように映像表示素子が近接する側の１／４波長位相差板に、相互に接触することがないように切り欠きを設けて短くした。他は円形の形状とすることにより、むらの発生を最小限に抑制しつつ、お互いの部品が干渉することなく、配置可能な構成にしてある。図３に、切り欠きを設けた１／４波長位相差板２３、図４にそれを配置した近傍の光学系を示す。ここでは、Ｂ用の１／４波長位相差板２３ｂとＧ用の１／４波長位相差板２３ｇが互いに接触しないように切り欠きを設けている。その後、特定波長域のみ偏光方向を変換する特定波長偏光変換板２０ｂに入射する。特定波長偏光変換板２０ｂに入射する光は、Ｇ光がＰ偏光光、Ｂ光がＳ偏光光であり、ここでは、Ｂ光のみ偏光変換し、Ｇ光とＢ光は共にＰ偏光光として、ＰＢＳ１９ｗに入射する。
【００２９】
図５（ａ）に本発明に用いるＰＢＳ１９を示すが、ＰＢＳ１９の底面１９ｘ側の長さをＫ１、Ｋ２、高さをＬとしたとき、本発明ではＬ＞Ｋ１、Ｌ＞Ｋ２としている。
【００３０】
従来構成では、映像表示素子１３はＰＢＳ１９の高さ方向と映像表示素子１３の開口の短い方向が同じ方向になる、即ち、ＰＢＳ１９に対して、映像表示素子を横置き（以下、横置きと略記する）にしていた。しかし、本発明では、ＰＢＳ１９の高さ方向と映像表示素子１３の開口の長手方向が同じ方向になる、即ち、ＰＢＳに対して映像表示素子１３を縦置き（以下、縦置きと略記する）にしてある。ここでは、映像表示素子１３に開口がアスペクト比１６：９のものを用いている。映像表示素子１３は開口そのものが４：３でも、その一部分を画像表示に使用し、その使用域のアスペクト比が１６：９でも、上記ＰＢＳとの配置構成は同様に適用できる。特にＰＢＳを３個用いる本構成では低コストの効果が高い。
【００３１】
ここで、その直前に配置されるＰＢＳ１９の外形が概略、映像表示素子１３の開口の比になるとすると、横置きでは体積は16*16*9となり2304、縦置きでは体積は9*9*16となり1296と横置きの半分となる。ここで、ＰＢＳ１９の材料費は、その体積にほぼ比例するため、縦置きにすることにより、ＰＢＳ１９のコストを低減できることが分かる。また、硝材の密度は略一定であるので、体積比で重量も減らせるので、投射型液晶表示装置のコスト及び重量も低減できる。
【００３２】
ＰＢＳやクロスプリズムは、その構成上２辺は等しく作成する必要があるため、上記のように、縦置きにすると低コスト化可能である。
【００３３】
Ｒ専用ＰＢＳ１９ｒを透過したＲ光は、１／２波長位相差板５にてＳ偏光に変換された後、ＰＢＳ１９ｗに入射する。ＰＢＳ１９ｗにて、Ｒ光とＧＢ光は、再び色合成される。この際、アレイレンズ基準の軸規定に従えば、ＰＢＳ１９ｗの偏光分離膜面１９ｗａで色合成し、この面の法線はｙｚ平面内にあり、ＢＧ光は略ｚ軸方向へ曲げられる。
【００３４】
光は、例えばズームレンズであるような投射レンズ１２を透過し、スクリーンに到達する。前記投射レンズ１２により、反射型映像表示素子１３rｒ、１３rｇ、１３rｂに形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。
【００３５】
この時、必要に応じて、ＰＢＳ１９ｗの出射側に特定波長域の偏光方向を変換させる特定波長偏光変換板２０を挿入し、赤色、緑色、青色全ての光の偏光方向を揃えるよう特定波長偏光変換板２０の偏光変換させる波長域を設定することにより、出射偏光板および偏光スクリーンの使用が可能となる。
【００３６】
また、見方を変えて、色分離合成系に用いる各素子の膜面の幾何的な配置を投射レンズ１２基準の軸で考えると、投射レンズ１２の光軸方向をｚ軸、前記投射レンズ１２により投影される画像の短い方向をｙ軸、前記画像の長い方向をｘ軸とすると、前記色分離ミラー１８ａの色分離を行う面の法線がｙｚ平面内にある。
【００３７】
また、前記最後に色合成を行うＰＢＳ１９ｗの偏光分離膜面１９ｗａで色合成をし、この面の法線はｙｚ平面内にある。
【００３８】
映像表示素子１３及び偏光板１４及び１／４波長位相差板２３は、高温化では、性能の劣化、あるいは、損傷を受けることがあるので、例えば、７０度以下に冷却する必要がある。本発明では、色分離合成系は上述のように、ｙ軸の方向を含む面内で色分離合成を行い、よって、各映像表示素子１３もｙ軸の方向を含む面内に展開配置される。よって、図６に示すように、冷却ファン４ｂの回転面も、色分離合成系の光路に略平行に配置することによって、効率良く冷却できる。冷却ファン４ｂの回転中心は、各映像表示素子から、略均一の距離になるように設けられている。そして、図７に示すように前記冷却ファン用の吸気、もしくは、排気用の通気穴１０が冷却ファン４ｂの回転面と略平行に設けてある。投射型液晶表示装置２２基準でみれば、横から冷却することになる。この際、冷却用の吸気用、あるいは、排気用の通気穴１０は、投射型液晶表示装置２２の側面に配置してある。従来の投射型液晶表示装置２２では、通気穴１０は装置の底面側に設けられていたため、空気の流路がプロジェクタを配置する机や土台にさえぎられてしまうので、冷却効率が悪い。それに対して、本実施の形態では、通気穴１０が装置の横側にあるために、開放されているので、冷却効率が良く、その分、冷却ファンの回転数を落とすことができ、ファンの風切り音を低減し、より静かな装置を提供できる。
【００３９】
あるいは、図８に示すように、冷却ファン４ｂを色分離合成系と光源ユニットの中間に配置することにより、反射型映像表示素子１３ｒだけでなく、光源ユニット１も冷却する構成にすることも可能である。本構成により冷却ファンを１個減らすことができるので、低コスト化及び小型化が可能である。また、装置の両側の側面に通気穴１０を開けることにより、冷却効率が良く、その分、冷却ファンの回転数を落とすことができ、ファンの風切り音を低減し、より静かな装置を提供できる。風は片方の通気穴１０から吸気され、太線で記入した矢印の向きに進んで、まず、映像表示素子１３を冷却し、次に光源ユニット１を冷却して、他方の通気穴１０へ排出される。
【００４０】
また、図９に示すように、反射型映像表示素子１３ｒを駆動する駆動回路基板２６も、色分離合成系の光軸の光路に対して、略平行になるように配置されている。本実施の形態では、色分離合成系を挟んで、冷却ファン４ｂと駆動回路基板２６が略平行に配置されている。駆動回路基板２６には、冷却効率を増すために、風が通ることのできる穴が開けてある。この配置により、従来のように光学エンジンを組み込んだ光学ケースと外側ケースの間に駆動回路基板が配置されないので、例えば、外側ケースが多少陥没するような衝撃を受けても、駆動回路基板が破損されることはないので、装置が衝撃に強くなる。
【００４１】
図１０（ａ）に光学系とその保持部４１の斜視図、図１０（ｂ）に、その側面図を示す。ＧＢ専用ＰＢＳ１９ｇｂ、Ｒ専用ＰＢＳ１９ｒ、ＰＢＳ１９ｗが固定される保持部４１は、色分離合成系の光軸の分離合成光路に略平行に設けられている。投射レンズ１２の基準ピンを、保持部４１に設けられた基準ピン用の穴に差し込むことによって固定することにより、色分離合成系と投射レンズ１２を、互いに、精度良く配置できる。
【００４２】
ＰＢＳ１９が、保持部４１とそれにＧＢ専用ＰＢＳ１９ｇｂ、Ｒ専用ＰＢＳ１９ｒ、ＰＢＳ１９ｗは自重のかかる底面側を基準面として、保持部４１にて保持される。これにより、より強固に部品を保持できる。対向した位置に設けられた第２の保持部（図示せず）により両持ちで支持されている。
【００４３】
図１１に示すように、スクリーンに投影する画像を台形歪を発生させることなく、上下に移動可能とするために、前記投射レンズ１２が上下に移動可能な機構がもうけてあり、移動する際の基準となるガイド４１ｂが、保持部４１に設けられている。これにより、精度よく投射レンズ１２を上下させることができる。
【００４４】
図１２に示すように、本構成では、投射レンズ１２の入射側の下側にＲ光路が配置される。よって、ＰＢＳ１９ｒやＲ光路からの漏れ光が投射レンズに漏れ込むと、スクリーン上のコントラストを劣化させる。それを防ぐために、本構成では、漏れ光を遮蔽する出射側遮光板４３が設けられている。また、色分離ミラーの入射側に、本来の光路への漏れ光を防ぎ、コントラストを向上させる開口を有した入射側遮光板４４が設けられている。また、３つの支持足４５があり、これの形成する平面の法線の方向をｙ軸とし、光路は、色分離ミラー１８ａの色分離を行う面により、透過する方向と反射する方向に分けられ、その何れかの方向がｙ軸の方向である。または、３つの支持足４５があり、これの形成する平面に略直交する直交平面があり、色分離ミラー１８ａが色分離を行う面を有し、この面の法線が前記直交平面内にあり、前記最後に色合成を行うＰＢＳ１９ｗが色合成を行う面を有し、この前記面の法線が前記直交平面内となっている。
【００４５】
図１３に本発明の他の実施の形態を示す。光源ユニット１及び第１アレイレンズ６、第２アレイレンズ７、偏光変換素子３の光軸を、コリメータレンズ８、コンデンサレンズ９の光軸から投射レンズ１２の方へシフトさせている。映像表示素子への照度の分布は、ほぼ、コリメータレンズ８、コンデンサレンズ９の光軸の位置により決まる。即ち、反射面を介して、反射型映像表示素子１３の光軸とコリメータレンズ８、コンデンサレンズ９の光軸があっていれば、光源ユニット１等をずらしても、反射型映像表示素子１３の光軸を中央とした照度分布を形成することができる。これにより、上下方向の高さを短くして、より小型化した投射型液晶表示装置２２を提供することができる。
【００４６】
図１４に本発明の色分離合成系を適用した投射型液晶表示装置２２を示す。投射レンズ１２から出射された光は反射ミラー１７にて反射され、背面からスクリーン５１へと映像が投射される。本実施の形態の特徴としては、前記のアレイレンズ基準で見てｙ軸の方向に色分離を行い、このｙ軸の方向に２段以上で色分離及び合成素子を配置し、投射レンズの光軸１２をｙ軸の方向へ向ける構成とすることにより、装置の幅方向へは、ＰＢＳ等の色分離及び合成に用いる素子は１段のみなので薄型化できる。照明系の光路で折り曲げない、あるいは、ｙ軸の方向にのみ折り曲げる構成とすることにより、さらに、投射型液晶表示装置２２を薄型化できる。
【００４７】
図１５は本発明による光学装置を用いた投射型液晶表示装置２２の他の実施の形態を示す光学系構成図である。光源１ａからコンデンサレンズ９までの構成及び各部品の作用は、図１の実施の形態と同じである。
【００４８】
コンデンサレンズ９を透過した光は、反射ミラー１７で略９０度光軸を曲げられ、各色ＲＧＢ３枚の反射型映像表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂを照射するために、まず色分離ミラー１８ｂあるいは図示していないが、色分離プリズムにより、ＧＲ光とＢ光とに２分割され、各波長域専用にコントラストが良くなるように膜を設計した偏光ビームスプリッターであるＰＢＳ１９ｒｇ、１９ｗに向う入射する。
【００４９】
後述する縦置きを可能にするには、アレイレンズ６のセルと色分離合成系に用いる各素子の膜面の幾何的な配置の間にある特定の関係があり、それを以下に説明する。第１アレイレンズ６のレンズセルは略矩形の外形形状を有し、その外形形状の短い幅の方向をｙ軸とし、色分離ミラー１８ｂが色分離を行う面により、透過する方向と反射する方向に分けられ、その何れかの方向がｙ軸の方向である。映像を上下左右の関係を維持して、投射するには、投射レンズ１２とそれに正対する映像表示素子、本実施の形態においては、高コントラスト化を図るために、Ｇ用反射型映像表示素子１３ｒｇは、ＰＢＳを２回透過する配置にする必要がある。よって、本実施の形態のように縦長のＰＢＳを使用するには、縦方向、即ち、ｙ軸の方向ともう一方向に３色の色分離を行い、各反射型映像表示素子１３ｒへと照射する必要がある。そして、投射レンズ１２へと出射するために、ｙ軸の方向ともう一方向から来る光の色合成を行う必要がある。
【００５０】
言い変えれば、本実施の形態では、色分離合成系が少なくとも１つの色分離素子と少なくとも１つの色合成素子を有し、前記色分離素子と前記色合成素子がｙ軸の方向に２段で配置されている。
【００５１】
Ｂ光は、色分離ミラー１８ｂを透過後、光路差調整用に設けられた三角プリズム１５に入射して反射面にて反射した後、出射され、ダイクロフィルタ１６ｂに入射する。上記三角プリズム１５は、その必要な光路長により、それに適した屈折率を持つ硝材を用いる。このダイクロフィルタ１６ｂは、青を透過し、緑及び赤を反射するタイプである。前記色分離ミラー１８ｂは透過率５０％の波長を略５００nmに設定してあり、前記ダイクロフィルタ１６ｂは、透過率５０％の波長を略４８０nm付近に設定してあり、ダイクロフィルタ１６ｂにて、シアンの光をカットし、ホワイトの色バランス及び緑、青の単色純度を良くする。ダイクロフィルタ１６ｂは光軸に対して入射角０度に配置してあるので、光軸に対して４５度傾斜して置いている色分離ミラー１８ｂに比べて、入射角度による半値ずれがより少なく、この例のように、前記色分離ミラー１８ｂの後流側にダイクロフィルタ１６ｂを配置することにより、ホワイトの色バランス及び赤の色純度を良くする。
【００５２】
その後、１／２波長位相差板５を透過して、Ｐ偏光に変換されて、偏光度を高めるＢ専用入射偏光板１４ｂを透過し、ＰＢＳ１９ｗに入射、その後Ｐ偏光光なのでＢ用反射型映像表示素子１３ｒｂ側へ透過し、これを照射する。また、色分離ミラー１８ｂで反射したＲ光とＧ光は、偏光度を上げるために配置されたＲＧ専用偏光板１４ｒｇに入射する。ＲＧ専用偏光板１４ｒｇは、特定偏光、ここでは、Ｐ偏光をカットするよう設定されている。ＲＧ専用偏光板１４ｒｇを透過して、偏光度を向上された光は、特定波長偏光変換板２０ｃに入射する。
【００５３】
特定波長偏光変換板２０ｃは、特定波長域のみ偏光方向を変換する。ここでは、Ｇ光はＳ偏光光のまま出射され、Ｒ光はＳ偏光光からＰ偏光光に変換して、出射される。Ｐ偏光光であるＲ光は、ＲＧ専用ＰＢＳ１９ｒｇの偏光分離膜面を透過してＲ専用反射型映像表示素子１３ｒｒを照射する。一方、Ｓ偏光光であるＧ光は、ＲＧ専用ＰＢＳ１９ｒｇの偏光分離膜面にて反射された後、Ｇ用反射型映像表示素子１３ｒｇを照射する。
【００５４】
その後、各色専用の反射型映像表示素子１３ｒで偏光を変換され、光は再び各色専用ＰＢＳ１９ｒｇ、ＰＢＳ１９ｗに入射し、Ｓ偏光光は反射され、Ｐ偏光光は透過する。
【００５５】
反射型映像表示素子１３ｒは、表示する画素に対応する（例えば横１３６５が祖縦７６８画素各３色など）数の液晶表示部が設けてある。そして、外部より駆動される信号に従って、表示素子１３ｒの各画素の偏光角度が変わり、偏光方向の一致した光がＧ光とＲ光はＰＢＳ１９ｒｇにて、Ｂ光はＰＢＳ１９ｗにて検光される。この途中の角度の偏光を持った光は、ＰＢＳ１９ｒｇ及び１９ｗの偏光度との関係で、ＰＢＳにて検光される量が決まる。このようにして、外部より入力する信号に従った映像を表示する。この時、反射型映像表示素子１３ｒが黒表示を行う場合に、偏光方向は入射光と略同等であり、そのまま入射光路に沿って光源側に戻される。
【００５６】
各色の反射型映像表示素子１３ｒｒ、１３ｒｇ、１３ｒｂの直前に配置した１／４波長位相差板２３ｒ、２３ｇ、２３ｂを回転調整して、コントラストを向上させることができる。
【００５７】
その後、特定波長域のみ偏光方向を変換する特定波長偏光変換板２０ｄにより、Ｒ光あるいはＧ光のどちらかの偏光をＳ偏光光からＰ偏光光に変換する。特定波長偏光変換板２０ｄに入射する光は、Ｇ光がＰ偏光光、Ｒ光がＳ偏光光であり、ここでは、Ｇ光のみ偏光変換し、Ｒ光はＰ偏光光として、ＰＢＳ１９ｗに入射する。
【００５８】
ＰＢＳ１９ｗにて、Ｒ光とＧＢ光は、再び色合成される。この際、アレイレンズ基準の軸規定に従えば、ＰＢＳ１９ｗの偏光分離膜面１９ｗａで色合成し、この面の法線はｙｚ平面内にあり、ＢＧ光は略ｚ軸方向へ曲げられる。ＰＢＳの出射側に特定波長域の偏光方向を変換させる光学素子２０ｉを挿入し、青色のみ偏光を９０度変換し、全ての光の偏光方向を揃える。その後にＢ用偏光板１４ｂを配置し、偏光度を上げる。
【００５９】
図５（ａ）に本発明に用いるＰＢＳ１９を示すが、ＰＢＳの底面１９ｘ側の長さをＫ１、Ｋ２とし、高さをＬとした時、本発明ではＬ＞Ｋ１、Ｌ＞Ｋ２としている。本構成による低コスト化の効果は上記での説明と同じである。
【００６０】
光は、例えばズームレンズであるような投射レンズ１２を透過し、スクリーンに到達する。前記投射レンズ１２により、反射型映像表示素子１３rｒ、１３rｇ、１３rｂに形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。
【００６１】
図１６は本発明による光学装置を用いた投射型液晶表示装置２２の他の実施の形態を示す光学系構成図である。透過型映像表示素子１３ｔを用いている。光源１ａからコリメータレンズ８までの構成及び各部品の作用は、図１の実施の形態と同じである。コリメータレンズ８を透過した光は、Ｒ光を透過、Ｂ光及びＧ光を反射する色分離ミラー１８ｃに入射する。色分離ミラー１８ｃを透過したＲ光は、反射ミラー１７で反射して、光路を略９０度変更され、コンデンサレンズ９に入射し、Ｒ用透過型映像表示素子１３ｔｒに集光される。色分離ミラー１８ｃを反射したＧ光とＢ光は、Ｇ光を反射、Ｂ光を透過する色分離ミラー１８ｄに入射する。色分離ミラー１８ｄで反射されたＧ光は、コンデンサレンズ９に入射して、Ｇ用透過型映像表示素子１３ｔｇに集光される。色分離ミラー１８ｄを透過したＢ光は、リレーレンズ２４ａ、２４ｂ、２４ｃを経由してＢ用透過型映像表示素子１３ｔｂに集光される。本装置は、映像表示素子を挟み込む形で配置された各色用の入射側偏光板１４ｒ、１４ｂ、１４ｇと出射側偏光板１４ｒ’、１４ｂ’、１４ｇ’により、コントラスト性能を確保する。
【００６２】
透過型映像表示素子では、液晶層を駆動するトランジスタを画素毎に設けるが、これが、光路上にあるため、映像表示素子の開口が狭くなるために、この開口で光がカットされ、損失が大きくなる。具体的には、トランジスタの光源側には、光を遮光する遮光部材が設けてあり、これにより遮光する構成である。そこで、透過型映像表示素子は画素毎にマイクロレンズを設け、光を各画素の開口部に集光し、損失を低減する構成となっている。
【００６３】
透過型映像表示素子１３ｔｒ、１３ｔｇ、１３ｔｂを透過した各色光はダイクロイッククロスプリズム１１に入射する。赤光は、赤反射ダイクロイック膜１１ｒにて反射し、青光は青反射ダイクロイック膜１１ｂにて反射して、緑光は赤反射ダイクロイック膜１１ｒ及び青反射ダイクロイック膜１１ｂを透過する。各色光はダイクロイッククロスプリズム１１にて合成して、出射され、投射レンズ１２に入射する。投射レンズ１２により、映像表示素子１３ｔｒ、１３ｔｇ、１３ｔｂに形成された画像は、スクリーン上に拡大投影され表示装置として機能する。
【００６４】
図５（ｂ）に本発明に用いるダイクロイッククロスプリズム１１を示すが、ダイクロイッククロスプリズム１１の底面１１ｘ側の長さをＫ１、Ｋ２、高さをＬとした時、本発明ではＬ＞Ｋ１、Ｌ＞Ｋ２としている。本構成による低コスト化の効果は上記での説明と同じである。
【００６５】
【発明の効果】
リアプロジェクタで、光路が平面に対して垂直になるようにパネルを配置することにより、性能劣化を引き起こすことなく、ＰＢＳの体積を小さくし、それによる低コストを果たした投射型表示装置の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図２】本発明に用いる偏光変換素子の一実施形態を示す図である。
【図３】本発明に用いる１／４波長位相差板の一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の１／４波長位相差板を配置した近傍の光学系の一実施形態を示す図である。
【図５】本発明に用いるＰＢＳとダイクロイッククロスプリズムの一実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図１３】本発明の第９の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図１４】本発明の第１０の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【図１６】本発明の第１２の実施の形態を示す投射型液晶表示装置の構成図である。
【符号の説明】
１…光源ユニット、１ａ…光源、２…リフレクタ、３…偏光変換素子、３ａ…偏光分離膜、３ｂ…１／２波長位相差板、４ａ、４ｂ…冷却ファン、５…１／２波長位相差板、６…第１アレイレンズ、７…第２アレイレンズ、８…コリメータレンズ、９…コンデンサレンズ、１０…通気穴、１１…ダイクロイッククロスプリズム、１１ｒ…赤色光反射ダイクロイック膜、１１ｂ…青色光反射ダイクロイック膜、１１ｘ…ダイクロイッククロスプリズムの底面、１２…投射レンズ、１３…映像表示素子、１３ｒ…反射型映像表示素子、１３ｒｂ…Ｂ用反射型映像表示素子、１３ｒｇ…Ｇ用反射型映像表示素子、１３ｒｒ…Ｒ用反射型映像表示素子、１３ｔ…透過型映像表示素子、１３ｔｂ…Ｂ用透過型映像表示素子、１３ｔｇ…Ｇ用透過型映像表示素子、１３ｔｒ…Ｒ用透過型映像表示素子、１４、１４ｒ、１４ｇ、１４ｂ… 入射偏光板、１４’、１４ｒ’、１４ｇ’、１４ｂ’…出射偏光板、１４ｇｂ…ＧＢ専用入射偏光板、１４ｒ…Ｒ専用入射偏光板、１４ｒｇ…ＲＧ専用入射偏光板、１４ｂ…Ｂ専用入射偏光板、１５…三角プリズム、１６ａ、１６ｂ…ダイクロフィルタ、１７…反射ミラー、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ…色分離ミラー、１９、１９ｂ、１９ｒｇ、１９ｗ…偏光ビームスプリッター、１９ｘ…偏光ビームスプリッターの底面、２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｊ…特定波長偏光変換板、２１…電源、２２…投射型液晶表示装置、２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ…λ／４位相差板、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ…リレーレンズ、２６…駆動回路基板、４１…保持部、４１ｂ…保持部ガイド、４３…出射側遮光板、４４…入射側遮光板、５１…スクリーン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection device for projecting an image on a screen using a light valve element such as a transmissive liquid crystal panel or a reflective image display device, for example, a projection liquid crystal display device such as a front projector or a rear projector. It is.
[0002]
[Prior art]
A conventional projection type liquid crystal display device is constituted by an optical system using a prism such as a polarization beam splitter (hereinafter abbreviated as PBS) or a dichroic prism, as represented by Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-154268.
[0003]
Then, the light travels in the horizontal direction with respect to the emission surface from the prism and performs color separation and synthesis, and the optical system is configured to be downsized in the height direction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional projection-type liquid crystal display devices mainly use an optical system suitable for a front projector having a relatively high degree of freedom in the plane direction, and the optical system has a panel placed horizontally with respect to the exit surface from the prism. It is the structure which aimed at size reduction of the direction. However, the configuration for the rear projector having a degree of freedom in the height direction has not been considered. An object of the present invention is to configure an optical system suitable for a rear projector and to reduce the cost of the optical system in consideration of the degree of freedom in the height direction.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a light source unit that emits light, an illumination optical system that irradiates a video display element with light from the light source unit, and the video display that forms an optical image according to a video signal. An element, a color separation / combination system configured by color separation and color composition including one or more optical elements, and a projection unit that projects light emitted from the video display element. , Where both the two opposite surfaces are different from the optical path as the bottom surface, the length of the side is K1, K2, and the height of the optical element is L, L> K1, L> K2 is satisfied, The video display element is arranged so that the direction of L and the longitudinal direction of the opening of the video display element are substantially the same.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0007]
FIG. 1A is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and shows a projection type liquid crystal display device 22 using three reflective video display elements 13r as light valves.
[0008]
The projection type liquid crystal display device 22 includes a light source unit 1 having a light source, and the light source is a white lamp such as an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a mercury xenon lamp, or a halogen lamp.
[0009]
The light emitted from the light source bulb is collected and reflected by the elliptical, parabolic or aspherical reflector 2.
[0010]
This is composed of a plurality of condensing lenses provided in a rectangular frame of substantially the same size as the exit aperture of the reflector 2, and condenses the light emitted from the lamp unit to form a plurality of secondary light source images. The first array lens 6 is incident on the first array lens 6, is configured by a plurality of condensing lenses, is disposed in the vicinity of the plurality of secondary light source images, and is disposed on the video display element 13. The light passes through the second array lens 7 that forms an image. This emitted light is a polarization conversion element constituted by a row of rhombus prisms of approximately ½ size of each lens width arranged so as to match the lateral pitch of each lens optical axis of the second array lens 7. 3 is incident.
[0011]
FIG. 2 shows an optical path in the polarization conversion element 3 used in the present embodiment.
[0012]
The prism surface is provided with a polarization separation film 3a, and incident light is separated into P-polarized light and S-polarized light by the polarization separation film 3a. P-polarized light passes through the polarization separation film 3a as it is and is emitted. On the other hand, the S-polarized light is reflected by the polarization separation film 3a, reflected again in the original rhomboid prism in the original optical axis direction, and then reflected by the λ / 2 phase difference plate 3b provided on the exit surface of this prism. The polarization direction is rotated by 90 °, converted into P-polarized light, and emitted. That is, P-polarized light is emitted from the polarization conversion element 3.
[0013]
In the present embodiment, the normal of the surface of the polarization separation film 3a of the polarization conversion element 3 and the normal of the surface of the polarization separation film of the PBS 19r or PBS 19gb used in the color separation / combination system are as follows. Orthogonal. This indicates that the light emitted as P-polarized light with respect to the film surface reference of the polarization conversion element 3 is S-polarized light according to the film surface reference of the PBS 19r or PBS 19gb. Since the light is incident on the color separation / combination system having a prism configuration, which will be described later, with S-polarized light, it is emitted with P-polarized light here.
[0014]
The collimator lens 8 has a positive refracting power and has a function of condensing light. The light has its optical path bent by approximately 90 degrees by the reflection mirror 17, passes through the condenser lens 9, and reflects three RGB colors. The type image display elements 13rr, 13rg, and 13rb are irradiated.
[0015]
Here, the reflection mirror 17 is designed so that the reflectance with P-polarized light is good. Moreover, it is good also as an IR cut mirror which cuts light of 670 nm or more.
Alternatively, S-polarized light having a good reflectivity is used for the reflection mirror 17, a λ / 2 phase difference plate 3 b is attached to the transmission optical path of the polarization conversion element 3, and the S-polarized light is emitted. After the optical axis is bent by reflection at 17, a λ / 2 phase difference plate may be disposed on the optical path before entering the color separation / synthesis system to convert it into P-polarized light. The reference of the polarization phase in the above description is the polarization separation film surface of the polarization conversion element 3.
[0016]
In the following description, the polarization phase reference is the polarization separation film surface of the PBS 19 used in the color separation / synthesis system.
[0017]
First, although it is not shown, the color separation mirror 18a or a color separation prism divides the light into GB light and R light. PBS 19gb is a polarizing beam splitter (hereinafter abbreviated as PBS) in which the R light is transmitted as it is and the optical path is bent vertically by approximately 90 degrees, and the film is designed to improve the contrast for each wavelength region. To 19r.
[0018]
In order to enable the vertical placement described later, there is a specific relationship between the cells of the array lens 6 and the geometrical arrangement of the film surfaces of the elements used in the color separation / synthesis system, which will be described below. As shown in FIG. 1B, the lens cell of the first array lens 6 has a substantially rectangular outer shape, and the color separation mirror 18a performs color separation with the short width direction of the outer shape as the y-axis. The surface is divided into a transmitting direction and a reflecting direction, and one of the directions is the y-axis direction. In order to project an image while maintaining the vertical / horizontal relationship, the projection lens 12 and a video display element facing the projection lens 12 are used. In the present embodiment, the reflective image display element 13rg for G is used to increase the contrast. Needs to be arranged to penetrate PBS twice. Therefore, in order to use the vertically long PBS as in the present embodiment, color separation of three colors is performed in the vertical direction, that is, the y-axis direction and the other direction, and irradiation is performed on each reflective video display element 13r. There is a need to. In order to emit light to the projection lens 12, it is necessary to perform color synthesis of light coming from another direction with respect to the y-axis direction.
[0019]
In other words, in this embodiment, the color separation / synthesis system has at least one color separation element and at least one color synthesis element, and the color separation element and the color synthesis element are arranged in two stages in the y-axis direction. Is arranged in.
[0020]
The R light transmitted through the color separation mirror 18a enters the dichroic filter 16a. The dichroic filter 16a transmits red and reflects green and blue. The color separation mirror 18a has a wavelength of 50% transmittance set to about 575 nm, and the dichroic filter 16a has a wavelength of 50% transmittance set to about 600 nm. The dichroic filter 16a cuts yellow light to improve white color balance and red and green single color purity. Since the dichroic filter 16a is disposed at an incident angle of 0 degrees with respect to the optical axis, the half-value shift due to the incident angle is less than that of the color separation mirror 18a disposed at an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis. As in this example, by arranging the dichroic filter 16a on the downstream side of the color separation mirror 18a, leakage of yellow components can be cut, and white color balance and green and red color purity can be improved. it can.
[0021]
Thereafter, the light passes through the R-dedicated incident polarizing plate 14r for increasing the degree of polarization, enters the R-dedicated PBS 19r, and then is S-polarized light, and is reflected by the polarization separation film surface toward the R reflective image display element 13rr side. To do.
[0022]
The B light and G light reflected by the color separation mirror 18a are incident on a GB-dedicated polarizing plate 14gb arranged to increase the degree of polarization. The GB-dedicated polarizing plate 14gb is set to cut specific polarized light, here, P-polarized light. The light transmitted through the GB-dedicated polarizing plate 14gb and having an improved degree of polarization enters the specific wavelength polarization conversion plate 20a. The specific wavelength polarization conversion plate 20a converts the polarization direction only in a specific wavelength range. Here, G light is emitted as S-polarized light and B light is converted from S-polarized light to P-polarized light and emitted. The B light, which is P-polarized light, passes through the polarization separation film surface of the GB-dedicated PBS 19gb and irradiates the B-use reflective image display element 13rb.
[0023]
On the other hand, the G light, which is S-polarized light, is reflected by the polarization separation film surface of the PBS 19gb for GB, and then irradiates the reflective image display element 13rg for G.
[0024]
Of course, the above example is one specific example, and the embodiment is not limited to this. The G light may be converted into P-polarized light. Apart from this, the polarized light of the original illumination system is S. The configuration also holds when one of the RGB colors is converted to P-polarized light and the remaining two colors are S-polarized light.
[0025]
After that, the polarized light is converted by the reflection type image display element 13r dedicated to each color, the light is again incident on each color dedicated PBS 19r and PBS 19gb, the S-polarized light is reflected, and the P-polarized light is transmitted.
[0026]
The reflective video display element 13r is provided with a number of liquid crystal display units corresponding to the pixels to be displayed (for example, 1365 horizontal pixels and 768 vertical pixels each in three colors). Then, the polarization angle of each pixel of the display element 13r changes according to a signal driven from the outside, and the light having the same polarization direction is detected by the PBS 19gb and the R light by the PBS 19r. The amount of light having polarized light at an intermediate angle is determined by the PBS depending on the degree of polarization of the PBSs 19gb and 19r. In this way, an image according to a signal input from the outside is displayed. At this time, when the reflective image display element 13r performs black display, the polarization direction is substantially the same as that of the incident light, and is returned to the light source side as it is along the incident light path. Here, when the G reflective image display element 13rg facing the projection lens 12 has a rectangular effective area, and the direction of the short side of the rectangle is the y-axis direction, the G reflective image display element When viewed from 13 rg, the reflective image display element for R 13rr is arranged at the tip of the optical path bent in the y-axis direction by PBS 19gb, and the reflective image display element for B 13rb is arranged in the y-axis direction by PBS 19gb and PBS 19r. It is arranged at the tip of the optical path bent in the direction.
[0027]
The contrast can be improved by rotating and adjusting the quarter-wave retardation plates 23r, 23g, and 23b arranged immediately before the reflective image display elements 13rr, 13rg, and 13rb of the respective colors.
[0028]
When the quarter-wave retardation plate 23 expands evenly at higher temperatures, unevenness due to the expansion does not occur when the quarter-wave retardation plate 23 expands evenly. In order to expand evenly, a circular outer shape is desirable, but it has been confirmed that there is no problem in performance even if there are some notches in the quarter-wave retardation plate, as shown in FIGS. The quarter-wave retardation plate on the side close to the image display element was shortened by providing a notch so as not to contact each other. Others have a circular shape so that the occurrence of unevenness can be minimized and the components can be arranged without interfering with each other. FIG. 3 shows a quarter-wave retardation plate 23 provided with a notch, and FIG. 4 shows an optical system in the vicinity where the notch is arranged. Here, a notch is provided so that the quarter-wave retardation plate 23b for B and the quarter-wave retardation plate 23g for G do not contact each other. Thereafter, the light enters the specific wavelength polarization conversion plate 20b that converts the polarization direction only in the specific wavelength range. As for the light incident on the specific wavelength polarization conversion plate 20b, the G light is P-polarized light and the B light is S-polarized light. Here, only the B light is polarized and the G light and B light are both P-polarized light. Incident on PBS 19w.
[0029]
FIG. 5 (a) shows the PBS 19 used in the present invention. When the length of the bottom surface 19x side of the PBS 19 is K1 and K2 and the height is L, in the present invention, L> K1 and L> K2.
[0030]
In the conventional configuration, the video display element 13 has the same height direction as the PBS 19 and the short direction of the opening of the video display element 13, that is, the video display element is placed horizontally with respect to the PBS 19 (hereinafter abbreviated as horizontal placement). To do). However, in the present invention, the height direction of the PBS 19 and the longitudinal direction of the opening of the video display element 13 are the same direction, that is, the video display element 13 is placed vertically with respect to the PBS (hereinafter abbreviated as “vertical placement”). It is. Here, an image display element 13 having an aperture with an aspect ratio of 16: 9 is used. Even if the video display element 13 has an aperture of 4: 3, a part of the aperture is used for image display, and the arrangement configuration with the PBS can be similarly applied even when the aspect ratio of the use area is 16: 9. In particular, this configuration using three PBSs has a high cost effect.
[0031]
Here, assuming that the outline of the PBS 19 disposed immediately before is roughly the ratio of the opening of the video display element 13, the volume is 16 * 16 * 9 in the horizontal position and 2304, and the volume is 9 * 9 * 16 in the vertical position. It becomes half of 1296 and horizontal. Here, since the material cost of the PBS 19 is substantially proportional to its volume, it can be seen that the cost of the PBS 19 can be reduced by placing it vertically. Further, since the density of the glass material is substantially constant, the weight can be reduced by the volume ratio, so that the cost and weight of the projection type liquid crystal display device can also be reduced.
[0032]
Since the PBS and the cross prism need to be formed with the same two sides in view of the configuration, the cost can be reduced by placing them vertically as described above.
[0033]
The R light transmitted through the R-dedicated PBS 19r is converted into S-polarized light by the half-wave retardation plate 5 and then enters the PBS 19w. In the PBS 19w, the R light and the GB light are color synthesized again. At this time, according to the axis specification of the array lens reference, color synthesis is performed on the polarization separation film surface 19wa of the PBS 19w, the normal of this surface is in the yz plane, and the BG light is bent substantially in the z-axis direction.
[0034]
The light passes through the projection lens 12 such as a zoom lens and reaches the screen. Images formed on the reflective video display elements 13rr, 13rg, and 13rb by the projection lens 12 are enlarged and projected on a screen to function as a display device.
[0035]
At this time, if necessary, a specific wavelength polarization conversion plate 20 for converting the polarization direction of the specific wavelength region is inserted on the exit side of the PBS 19w, and the specific wavelength polarization conversion is performed so as to align the polarization directions of all the red, green, and blue light. By setting the wavelength range of the plate 20 for polarization conversion, it is possible to use an output polarizing plate and a polarizing screen.
[0036]
Further, if the viewpoint is changed and the geometrical arrangement of the film surface of each element used in the color separation / synthesis system is considered with respect to the axis of the projection lens 12, the optical axis direction of the projection lens 12 is z-axis, and the projection lens 12 If the short direction of the projected image is the y-axis and the long direction of the image is the x-axis, the normal line of the color separation surface of the color separation mirror 18a is in the yz plane.
[0037]
Further, color synthesis is performed by the polarization separation film surface 19wa of the PBS 19w that performs color synthesis at the end, and the normal of this surface is in the yz plane.
[0038]
Since the image display element 13, the polarizing plate 14, and the quarter-wave retardation plate 23 may be deteriorated in performance or damaged at high temperatures, it is necessary to cool them to 70 degrees or less, for example. In the present invention, as described above, the color separation / combination system performs color separation / synthesis in a plane including the y-axis direction, so that each image display element 13 is also deployed and arranged in the plane including the y-axis direction. . Therefore, as shown in FIG. 6, the rotation surface of the cooling fan 4b can also be efficiently cooled by being arranged substantially parallel to the optical path of the color separation / synthesis system. The rotation center of the cooling fan 4b is provided at a substantially uniform distance from each image display element. As shown in FIG. 7, the cooling fan intake or exhaust vent hole 10 is provided substantially parallel to the rotation surface of the cooling fan 4b. When viewed on the basis of the projection type liquid crystal display device 22, cooling is performed from the side. At this time, the cooling air intake or exhaust air vent 10 is arranged on the side surface of the projection type liquid crystal display device 22. In the conventional projection-type liquid crystal display device 22, since the vent hole 10 is provided on the bottom surface side of the device, the air flow path is blocked by the desk or base on which the projector is disposed, so that the cooling efficiency is poor. On the other hand, in the present embodiment, since the vent hole 10 is on the side of the apparatus and is opened, the cooling efficiency is good, and accordingly, the number of rotations of the cooling fan can be reduced. Wind noise can be reduced and a quieter device can be provided.
[0039]
Alternatively, as shown in FIG. 8, the cooling fan 4b can be arranged between the color separation / synthesis system and the light source unit to cool not only the reflective video display element 13r but also the light source unit 1. It is. Since one cooling fan can be reduced by this structure, cost reduction and size reduction are possible. In addition, by making the ventilation holes 10 on both side surfaces of the device, the cooling efficiency is good, and the number of rotations of the cooling fan can be reduced correspondingly, and the wind noise of the fan can be reduced and a quieter device can be provided. . The wind is sucked from one of the vent holes 10 and proceeds in the direction of the arrow indicated by a thick line. First, the image display element 13 is cooled, then the light source unit 1 is cooled, and is discharged to the other vent hole 10. The
[0040]
Further, as shown in FIG. 9, the drive circuit board 26 for driving the reflective video display element 13r is also arranged so as to be substantially parallel to the optical path of the optical axis of the color separation / synthesis system. In the present embodiment, the cooling fan 4b and the drive circuit board 26 are disposed substantially in parallel with the color separation / synthesis system interposed therebetween. In order to increase the cooling efficiency, the drive circuit board 26 has a hole through which air can pass. With this arrangement, the drive circuit board is not arranged between the optical case incorporating the optical engine and the outer case as in the conventional case. For example, the drive circuit board is damaged even if the outer case is subjected to an impact that is slightly depressed. Since it is never done, the device is more resistant to impact.
[0041]
FIG. 10A is a perspective view of the optical system and its holding portion 41, and FIG. 10B is a side view thereof. The holding unit 41 to which the GB-dedicated PBS 19gb, the R-dedicated PBS 19r, and the PBS 19w are fixed is provided substantially parallel to the separation / synthesis optical path of the optical axis of the color separation / synthesis system. By fixing the reference pin of the projection lens 12 by inserting it into the hole for the reference pin provided in the holding portion 41, the color separation / synthesis system and the projection lens 12 can be arranged with high accuracy.
[0042]
The PBS 19 is held by the holding unit 41 with the holding unit 41 and the GB dedicated PBS 19gb, the R dedicated PBS 19r, and the PBS 19w as a reference plane with the bottom surface side where the own weight is applied. Thereby, components can be held more firmly. Both ends are supported by a second holding portion (not shown) provided at the opposed position.
[0043]
As shown in FIG. 11, in order to make it possible to move the image projected on the screen up and down without causing trapezoidal distortion, a mechanism for moving the projection lens 12 up and down is provided. A guide 41 b serving as a reference is provided in the holding portion 41. Thereby, the projection lens 12 can be moved up and down with high accuracy.
[0044]
As shown in FIG. 12, in this configuration, the R optical path is disposed below the incident side of the projection lens 12. Therefore, when leakage light from the PBS 19r or the R optical path leaks into the projection lens, the contrast on the screen is deteriorated. In order to prevent this, in this configuration, an exit-side light shielding plate 43 that shields leakage light is provided. Further, an incident-side light shielding plate 44 having an opening for preventing leakage light to the original optical path and improving contrast is provided on the incident side of the color separation mirror. In addition, there are three support legs 45, and the direction of the normal line of the plane formed by the y-axis is the y-axis, and the optical path is divided into a transmission direction and a reflection direction by the color separation surface of the color separation mirror 18a. Any of these directions is the y-axis direction. Alternatively, there are three support legs 45, there is an orthogonal plane that is substantially orthogonal to the plane formed by the support legs 45, the color separation mirror 18a has a surface for color separation, and the normal of this surface is in the orthogonal plane The PBS 19w that performs color composition at the end has a surface that performs color composition, and the normal of the surface is within the orthogonal plane.
[0045]
FIG. 13 shows another embodiment of the present invention. The optical axes of the light source unit 1, the first array lens 6, the second array lens 7, and the polarization conversion element 3 are shifted from the optical axes of the collimator lens 8 and the condenser lens 9 toward the projection lens 12. The distribution of illuminance to the image display element is almost determined by the positions of the optical axes of the collimator lens 8 and the condenser lens 9. That is, as long as the optical axis of the reflective image display element 13 and the optical axes of the collimator lens 8 and the condenser lens 9 are located via the reflective surface, even if the light source unit 1 or the like is shifted, the reflective image display element 13 An illuminance distribution with the optical axis at the center can be formed. Thereby, the height of the up-down direction can be shortened and the projection type liquid crystal display device 22 reduced in size can be provided.
[0046]
FIG. 14 shows a projection type liquid crystal display device 22 to which the color separation / synthesis system of the present invention is applied. The light emitted from the projection lens 12 is reflected by the reflection mirror 17 and an image is projected from the back to the screen 51. As a feature of the present embodiment, color separation is performed in the y-axis direction as seen from the array lens reference, and color separation and combining elements are arranged in two or more stages in the y-axis direction, so that the light of the projection lens By adopting a configuration in which the shaft 12 is directed in the y-axis direction, the width direction of the apparatus can be thinned because only one stage of elements such as PBS is used for color separation and synthesis. The projection type liquid crystal display device 22 can be further reduced in thickness by not bending the light path of the illumination system or bending only in the y-axis direction.
[0047]
FIG. 15 is an optical system configuration diagram showing another embodiment of the projection type liquid crystal display device 22 using the optical device according to the present invention. The configuration from the light source 1a to the condenser lens 9 and the operation of each component are the same as those in the embodiment of FIG.
[0048]
The light transmitted through the condenser lens 9 has its optical axis bent by about 90 degrees by the reflection mirror 17, and first irradiates the color separation mirror 18b or the figure in order to irradiate the RGB three reflection type image display elements 13rr, 13rg and 13rb. Although not split into two by the color separation prism, the light is incident on PBSs 19 rg and 19 w which are polarization beam splitters whose films are designed so that the contrast is improved exclusively for each wavelength region.
[0049]
In order to enable the vertical placement described later, there is a specific relationship between the cells of the array lens 6 and the geometrical arrangement of the film surfaces of the elements used in the color separation / synthesis system, which will be described below. The lens cell of the first array lens 6 has a substantially rectangular outer shape, the direction of the short width of the outer shape is taken as the y-axis, and the direction in which the color separation mirror 18b performs color separation and the direction in which it is reflected. Any one of the directions is the direction of the y-axis. In order to project an image while maintaining the vertical / horizontal relationship, the projection lens 12 and a video display element facing the projection lens 12 are used. In the present embodiment, the reflective image display element 13rg for G is used to increase the contrast. Needs to be arranged to penetrate PBS twice. Therefore, in order to use a vertically long PBS as in the present embodiment, color separation of three colors is performed in the vertical direction, that is, the y-axis direction and the other direction, and irradiated to each reflective video display element 13r. There is a need to. In order to emit light to the projection lens 12, it is necessary to perform color synthesis of light coming from another direction with respect to the y-axis direction.
[0050]
In other words, in this embodiment, the color separation / synthesis system has at least one color separation element and at least one color synthesis element, and the color separation element and the color synthesis element are arranged in two stages in the y-axis direction. Has been placed.
[0051]
The B light passes through the color separation mirror 18b, enters the triangular prism 15 provided for adjusting the optical path difference, is reflected by the reflecting surface, is emitted, and then enters the dichroic filter 16b. The triangular prism 15 uses a glass material having a refractive index suitable for the required optical path length. The dichroic filter 16b is a type that transmits blue and reflects green and red. The color separation mirror 18b has a wavelength of 50% transmittance set to about 500 nm, and the dichroic filter 16b has a wavelength of 50% transmittance set to about 480 nm. To improve the white color balance and the green and blue monochromatic purity. Since the dichroic filter 16b is disposed at an incident angle of 0 degrees with respect to the optical axis, the half-value shift due to the incident angle is less than that of the color separation mirror 18b disposed at an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis. As in this example, by arranging the dichroic filter 16b on the downstream side of the color separation mirror 18b, the color balance of white and the color purity of red are improved.
[0052]
Thereafter, the light is transmitted through the half-wave retardation plate 5 and converted to P-polarized light, and then transmitted through the B-specific incident polarizing plate 14b that increases the degree of polarization, and then enters the PBS 19w. The light is transmitted to the display element 13rb side and irradiated. Further, the R light and G light reflected by the color separation mirror 18b are incident on the RG-dedicated polarizing plate 14rg arranged to increase the degree of polarization. The RG-dedicated polarizing plate 14rg is set so as to cut specific polarized light, here, P-polarized light. The light transmitted through the RG-dedicated polarizing plate 14rg and having an improved degree of polarization enters the specific wavelength polarization conversion plate 20c.
[0053]
The specific wavelength polarization conversion plate 20c converts the polarization direction only in the specific wavelength range. Here, G light is emitted as S-polarized light, and R light is converted from S-polarized light to P-polarized light and emitted. The R light, which is P-polarized light, passes through the polarization separation film surface of the RG-dedicated PBS 19rg and irradiates the R-dedicated reflective image display element 13rr. On the other hand, the G light, which is S-polarized light, is reflected by the polarization separation film surface of the RG dedicated PBS 19 rg and then irradiates the G reflective image display element 13 rg.
[0054]
Thereafter, the polarization is converted by the reflection type image display element 13r dedicated to each color, the light again enters the PBSs 19rg and 19w dedicated to each color, the S-polarized light is reflected, and the P-polarized light is transmitted.
[0055]
The reflective video display element 13r is provided with a number of liquid crystal display units corresponding to the pixels to be displayed (for example, the horizontal 1365 has three vertical colors of 768 pixels). Then, the polarization angle of each pixel of the display element 13r changes according to a signal driven from the outside, and light having the same polarization direction is detected by the G light and the R light by the PBS 19rg, and the B light by the PBS 19w. The amount of light having polarized light at an intermediate angle is determined by the PBS depending on the degree of polarization of the PBSs 19rg and 19w. In this way, an image according to a signal input from the outside is displayed. At this time, when the reflective image display element 13r performs black display, the polarization direction is substantially the same as that of the incident light, and is returned to the light source side as it is along the incident light path.
[0056]
The contrast can be improved by rotating and adjusting the quarter-wave retardation plates 23r, 23g, and 23b arranged immediately before the reflective image display elements 13rr, 13rg, and 13rb of the respective colors.
[0057]
Thereafter, either the R light or the G light is converted from S-polarized light to P-polarized light by the specific wavelength polarization conversion plate 20d that converts the polarization direction only in the specific wavelength region. As for the light incident on the specific wavelength polarization conversion plate 20d, the G light is P-polarized light and the R light is S-polarized light. Here, only the G light is polarized and the R light is incident on the PBS 19w as P-polarized light. .
[0058]
In the PBS 19w, the R light and the GB light are color synthesized again. At this time, according to the axis specification of the array lens reference, color synthesis is performed on the polarization separation film surface 19wa of the PBS 19w, the normal of this surface is in the yz plane, and the BG light is bent substantially in the z-axis direction. An optical element 20i for converting the polarization direction of a specific wavelength region is inserted on the exit side of the PBS, and the polarization of only blue light is converted by 90 degrees to align the polarization direction of all the light. Thereafter, a polarizing plate 14b for B is arranged to increase the degree of polarization.
[0059]
FIG. 5A shows the PBS 19 used in the present invention. When the length on the bottom surface 19x side of the PBS is K1 and K2 and the height is L, in the present invention, L> K1 and L> K2. The effect of cost reduction by this configuration is the same as described above.
[0060]
The light passes through the projection lens 12 such as a zoom lens and reaches the screen. Images formed on the reflective video display elements 13rr, 13rg, and 13rb by the projection lens 12 are enlarged and projected on a screen to function as a display device.
[0061]
FIG. 16 is an optical system configuration diagram showing another embodiment of the projection type liquid crystal display device 22 using the optical device according to the present invention. A transmissive image display element 13t is used. The configuration from the light source 1a to the collimator lens 8 and the operation of each component are the same as in the embodiment of FIG. The light transmitted through the collimator lens 8 is incident on a color separation mirror 18c that transmits R light and reflects B light and G light. The R light transmitted through the color separation mirror 18 c is reflected by the reflection mirror 17, the optical path is changed by approximately 90 degrees, is incident on the condenser lens 9, and is condensed on the R transmissive image display element 13 tr. The G light and B light reflected by the color separation mirror 18c enter the color separation mirror 18d that reflects G light and transmits B light. The G light reflected by the color separation mirror 18d enters the condenser lens 9 and is condensed on the G transmission video display element 13tg. The B light transmitted through the color separation mirror 18d is condensed on the B transmission type image display element 13tb via the relay lenses 24a, 24b, and 24c. This apparatus ensures the contrast performance by the incident-side polarizing plates 14r, 14b, and 14g and the outgoing-side polarizing plates 14r ′, 14b ′, and 14g ′ for each color arranged so as to sandwich the video display element.
[0062]
In a transmissive image display element, a transistor for driving a liquid crystal layer is provided for each pixel. Since this is on the optical path, the opening of the image display element is narrowed, so that light is cut at this opening, resulting in a large loss. Become. Specifically, a light-shielding member that shields light is provided on the light source side of the transistor, thereby shielding light. Therefore, the transmission type image display element has a configuration in which a microlens is provided for each pixel, and the light is condensed at the opening of each pixel to reduce loss.
[0063]
Each color light transmitted through the transmissive image display elements 13tr, 13tg, and 13tb enters the dichroic cross prism 11. Red light is reflected by the red reflecting dichroic film 11r, blue light is reflected by the blue reflecting dichroic film 11b, and green light is transmitted through the red reflecting dichroic film 11r and the blue reflecting dichroic film 11b. Each color light is synthesized by the dichroic cross prism 11, emitted, and incident on the projection lens 12. The images formed on the video display elements 13tr, 13tg, and 13tb by the projection lens 12 are enlarged and projected on the screen to function as a display device.
[0064]
FIG. 5B shows the dichroic cross prism 11 used in the present invention. When the length on the bottom surface 11x side of the dichroic cross prism 11 is K1, K2, and the height is L, in the present invention, L> K1, L > K2. The effect of cost reduction by this configuration is the same as described above.
[0065]
【The invention's effect】
By arranging the panel so that the optical path is perpendicular to the plane in the rear projector, the volume of PBS is reduced without causing performance degradation, thereby providing a projection display device that achieves low cost. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a projection-type liquid crystal display device showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a polarization conversion element used in the present invention.
FIG. 3 is a view showing an embodiment of a quarter-wave retardation plate used in the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of an optical system in the vicinity where a quarter-wave retardation plate of the present invention is disposed.
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a PBS and a dichroic cross prism used in the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a projection-type liquid crystal display device showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing an eleventh embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a configuration diagram of a projection type liquid crystal display device showing a twelfth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source unit, 1a ... Light source, 2 ... Reflector, 3 ... Polarization conversion element, 3a ... Polarization separation film, 3b ... 1/2 wavelength phase difference plate, 4a, 4b ... Cooling fan, 5 ... 1/2 wavelength phase difference Plate: 6 ... 1st array lens, 7 ... 2nd array lens, 8 ... Collimator lens, 9 ... Condenser lens, 10 ... Vent hole, 11 ... Dichroic cross prism, 11r ... Red light reflection dichroic film, 11b ... Blue light reflection Dichroic film, 11x ... bottom surface of dichroic cross prism, 12 ... projection lens, 13 ... video display element, 13r ... reflective video display element, 13rb ... reflective video display element for B, 13rg ... reflective video display element for G, 13rr... Reflective image display element for R, 13t... Transmissive image display element, 13tb... Transmissive image display element for B, 13tg. Display element, 13tr... Transmission type image display element for R, 14, 14r, 14g, 14b ... Incident polarizing plate, 14 ', 14r', 14g ', 14b' ... Outgoing polarizing plate, 14gb ... GB dedicated incident polarizing plate, 14r ... R exclusive incident polarizing plate, 14rg ... RG exclusive incident polarizing plate, 14b ... B exclusive incident polarizing plate, 15 ... Triangular prism, 16a, 16b ... Dichro filter, 17 ... Reflective mirror, 18a, 18b, 18c, 18d ... Color separation Mirror, 19, 19b, 19rg, 19w ... polarizing beam splitter, 19x ... bottom surface of polarizing beam splitter, 20, 20a, 20b, 20c, 20j ... specific wavelength polarization conversion plate, 21 ... power source, 22 ... projection type liquid crystal display device, 23r, 23g, 23b ... λ / 4 phase difference plate, 24a, 24b, 24c ... relay lens, 26 ... drive circuit board, 41 ... holding part, 41b ... Holding section guide, 43... Emission side light shielding plate, 44... Incident side light shielding plate, 51.

Claims

A light source unit that emits light;
An illumination optical system for irradiating the image display element with light from the light source unit;
The image display element for forming an optical image corresponding to the image signal;
A color separation / combination system for color separation and color composition composed of a plurality of optical elements;
Projecting means for projecting light emitted from the image display element;
The color separation / combination system includes a dichroic prism having a red reflecting film and a blue reflecting film, and the dichroic prism has one of two surfaces opposite to the optical path as a bottom surface and the length of the side. Is K1, K2, and the height of the dichroic prism is L,
Satisfying L> K1, L> K2,
The projection type liquid crystal display device is characterized in that the video display element is arranged so that the direction of the L and the longitudinal direction of the opening of the video display element are substantially the same.

A light source unit that emits light;
An illumination optical system for irradiating the image display element with light from the light source unit;
Three image display elements for forming an optical image according to a video signal;
A color separation / combination system for color separation and color composition composed of a plurality of optical elements;
Projecting means for projecting light emitted from the image display element;
The color separation / combination system includes a polarization separation element that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. The polarization separation element has one of two opposite surfaces that is different from the optical path as a bottom surface, When the length is K1, K2, and the height of the polarization separation element is L,
Satisfying L> K1, L> K2,
The video display element is arranged so that the direction of the L and the longitudinal direction of the opening of the video display element are substantially the same,
Each of the three video display elements has a substantially rectangular effective area,
The short side direction of the first video display element arranged at a position facing the projection means and the short side direction of the other second and third video display elements are arranged so as to be substantially orthogonal to each other. A projection-type liquid crystal display device.

The illumination optical system includes an array lens composed of a plurality of lens cells whose outer shape is substantially rectangular,
When the direction of the short width of the lens cell is the y-axis,
The color separation / synthesis system has a color separation element in the first stage,
The optical path of light from the light source unit is divided into a transmission direction and a reflection direction with respect to a color separation surface of the color separation element, and the reflection direction is the y-axis direction. The projection type liquid crystal display device according to claim 1.

The projection means has a projection lens,
The optical axis direction of the projection lens is the z axis,
When the direction of the short width of the image projected by the projection lens is the y axis,
The color separation / synthesis system has a color separation element in the first stage and a color synthesis element in the last stage,
The normal line of the color separation surface of the color separation element and the normal line of the color synthesis surface of the color synthesis element are both in the yz plane. Projection type liquid crystal display device.

The illumination optical system includes an array lens composed of a plurality of lens cells whose outer shape is substantially rectangular,
When the direction of the short width of the outer shape of the lens cell is the y-axis,
3. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the color separation / synthesis system includes two or more optical elements arranged in the y-axis direction.

The illumination optical system has a polarization conversion element having polarization separation films arranged in a row,
Emitting substantially linearly polarized light from the polarization conversion element;
3. The phase of the substantially linearly polarized light viewed from the polarization conversion element of the illumination optical system and the phase of the substantially linearly polarized light viewed from the polarization separation element of the color separation / synthesis system are shifted by 90 degrees. Projection type liquid crystal display device.