JP4082160B2 - Prism and projection device - Google Patents

Prism and projection device Download PDF

Info

Publication number
JP4082160B2
JP4082160B2 JP2002289146A JP2002289146A JP4082160B2 JP 4082160 B2 JP4082160 B2 JP 4082160B2 JP 2002289146 A JP2002289146 A JP 2002289146A JP 2002289146 A JP2002289146 A JP 2002289146A JP 4082160 B2 JP4082160 B2 JP 4082160B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
prism
reflected
liquid crystal
pbs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002289146A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003195223A (en
Inventor
匡男 勝間田
英樹 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2002289146A priority Critical patent/JP4082160B2/en
Publication of JP2003195223A publication Critical patent/JP2003195223A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4082160B2 publication Critical patent/JP4082160B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射された照明光を波長又は偏光成分に応じて分離するプリズムと、光源から出射された照明光を反射型の光変調素子を用いて変調してレンズを用いて拡大投影する投影装置とに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、大画面表示を可能とするために、入力された映像信号に応じたパターンが表示された液晶パネルにランプから照明光を照射し、液晶パネルで変調し反射して、この反射光を、投影レンズを用いて拡大投影する投影装置がある。
【0003】
この投影装置では、液晶パネルへの照明光と液晶パネルで変調された反射光とが同一光路とならないように、光路中に往路と復路とを分離する偏光ビームスプリッタ(以下では、PBS:Polarized Beam Splitterという。)が配設されている。このPBS200は、図10に示すように、誘電体多層膜201を挟み込むように基材となる一対のコーナープリズム202を張り合わせた構造となっている。また、このPBS200は、誘電体多層膜201が光の波長又は偏光方向に応じて反射率と透過率とが異なるように形成され、波長又は偏光方向応じて光束を分離するビームスプリッタとして機能する(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
なお、上述したようなPBS200は、誘電体多層膜201が偏光成分に応じて光束を分離するマクナイル型と、波長に応じて光束を分離するダイクロイック型とに分類することができる。
【0005】
マクナイル型やダイクロイック型のように誘電体多層膜の干渉を利用したPBSでは、基材の屈折率や積層される誘電体材料の組み合わせにより性能が決定され、所望の性能とするには限界がある。例えば、このようなPBSでは、広い入射角度でP偏光とS偏光との分離特性を維持することが非常に困難である。このため、このPBSを角度分布の大きい、いわゆるF値の小さい光学系の中に組み入れると分離特性が悪く、光の利用効率も悪くなってしまう。
【0006】
その解決策として、図11に示すような、平板形状の回折グリッドPBS210を用いることができる(例えば、特許文献2参照。)。このような回折グリッドPBS210は、例えば、ガラス基材211上に、アルミ等により形成されたグリッド状の回折グリッド212が設けられ、この回折グリッド212により偏光成分に応じて光を分離する。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−147246号公報
【特許文献2】
特開平11−6989号公報(第6頁、第12図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した回折グリッド212をビームスプリッタとして使用する場合には、この回折グリッドPBS210を主光線に対して斜めに配置することが必要であるため、結像光学系の光学パス内に入れる際には非点収差が発生してしまう。
【0009】
また、マクナイル型やダイクロイック型のプリズムを使用する場合には、プリズムの温度上昇や保持機構によってプリズム内部に歪みが生じ、基材の屈折率分布が不均一になることによって基材を透過する光に位相差が発生し、この影響で部分的に消光比が悪くなる。このようなプリズムを用いた投影装置では、投影される映像にいわゆる黒むらが発生し、鮮明な映像を投影することができなくなってしまう。
【0010】
このため、プリズムの基材としては、プリズム内部の歪みが生じにくい光学弾性定数の低い材料を選択する必要がある。しかし、光学弾性定数の低い材料はコストが高く、このような光学弾性定数の低い材料を用いたプリズム、さらにそのプリズムを用いた投影装置全体のコストも高くなってしまう。また、光学弾性定数の高い安価なガラス材料では、性能の良いプリズムを作成することは非常に困難である。
【0011】
そこで、本発明は上述した問題を鑑みてなされたものであり、非点収差の発生を抑えるとともに、基材の屈折率分布が均一なプリズム及びこれを用いた投影装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプリズムは、入射された光を偏光成分に応じて透過又は反射するプリズムであって、金属により形成された略グリッド状の回折グリッドと、回折グリッドを挟み込む一対の回折グリッド基材と、一対の回折グリッド基材の回折グリッドと対向するそれぞれの面側に設けられた接着層と、接着層を介して上記一対の回折グリッド基材にそれぞれ固定される一対のブロック部材とを備え、回折グリッドと一対の回折グリッド基材とにより形成される空隙に、上記ブロック部材と略同等の屈折率を有する媒質が充填され、上記ブロック部材は、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とする。
【0013】
上述したように構成された本発明に係るプリズムは、回折グリッドを一対のブロック部材で挟み込むことにより結像光学系内で非点収差を抑え、入射された光を広い入射角度の範囲で良好な偏光分離特性を維持し、偏光成分に応じて透過又は反射させることができ、さらに、一対のブロック部材が複数の板状部材を軟質接着層を介して交互に積層されてなり光学的に結合されているため、内部に発生する応力を低減することができ、これにより屈折率分布を均一に保って偏光状態を乱すことなく光を透過でき、光学的な歪を低減することができる。
【0014】
また、本発明に係る投影装置は、照明光を出射する光源と、光源から出射された照明光を集光する集光レンズと、集光レンズからの光を偏光成分に応じて透過又は反射するプリズムと、プリズムで透過又は反射した照明光を変調して反射する光変調素子と、プリズムで反射又は透過した光変調素子で変調された反射光を拡大投影する投影レンズとを備え、プリズムが、金属により形成された略グリッド状の回折グリッドと、回折グリッドを挟み込む一対の回折グリッド基材と、一対の回折グリッド基材の回折グリッドと対向するそれぞれの面側に設けられた接着層と、接着層を介して一対の回折グリッド基材にそれぞれ固定される一対のブロック部材とを有し、回折グリッドと一対の回折グリッド基材とにより形成される空隙に、ブロック部材と略同等の屈折率を有する媒質が充填され、上記ブロック部材は、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とする。
【0015】
上述したように構成された本発明に係る投影装置は、光変調素子で変調された反射光がプリズムを透過又は反射する際に、その反射光を良好に偏光分離すると共に、非点収差の発生を抑えて、投影レンズにより映像を投影する。
【0018】
さらに、本発明に係るプリズムは、板状基材の上に設けられ、偏光成分に応じて光を透過又は反射する特性を有する光分離層と、板状基材の光分離層が設けられていない主面側及び光分離層の板状基材に当接しない主面側に設けられた一対の接着層と、接着層を介して光分離層を挟持する一対のブロック部材とを備え、ブロック部材は、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とする。
【0019】
上述したように構成された本発明に係るプリズムは、複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されたブロック部材を用いて光分離層を挟み込むことにより非点収差を抑えて、入射された光を偏光成分に応じて透過又は反射させ、偏光状態を乱すことなく出射する。
【0020】
さらに、本発明に係る投影装置は、照明光を出射する光源と、光源から出射された照明光を集光する集光レンズと、集光レンズからの光を偏光成分に応じて透過又は反射するプリズムと、プリズムで透過又は反射した照明光を変調して反射する光変調素子と、プリズムで反射又は透過した光変調素子で変調された反射光を拡大投影する投影レンズとを備え、そのプリズムは、板状基材の上に設けられ、偏光成分に応じて光を透過又は反射する特性を有する光分離層と、板状基材の光分離層が設けられていない主面側及び光分離層の板状基材に当接しない主面側に設けられた一対の接着層と、接着層を介して光分離層を挟持する一対のブロック部材とを有し、ブロック部材は、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とすることを特徴とする。
【0021】
上述したように構成された本発明に係る投影装置は、光変調素子で変調された反射光がプリズムを透過又は反射する際に、その反射光を良好に偏光分離すると共に、非点収差の発生を抑えて、投影レンズにより映像を投影する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用されたプロジェクタ装置について、図面を参照して説明する。
【0023】
図1に示すように、本発明が適用されたプロジェクタ装置10は、照明光を出射する光源となるランプ11と、このランプ11側から光路順に、メインコンデンサ12と、フィールドレンズ13と、プリ偏光板14と、回折プリズム15と、反射型液晶パネル16と、投影レンズ17とを備えている。
【0024】
ランプ11は、白色光を発する発光体11aと、発光体11aから発せられた光を反射するリフレクタ11bとを有している。ランプ11の発光体11aとしては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いられる。ランプ11のリフレクタ11bとしては、凹面鏡が用いられ、その鏡面が周効率のよい形状とされていることが好ましく、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【0025】
メインコンデンサ12は、ランプ11から出射した照明光を集光する凸レンズにより構成されている。
【0026】
フィールドレンズ13は、凸レンズにより構成され、メインコンデンサ12を透過した照明光を集光し、その照明光による光束が反射型液晶パネル16により変調されて投影レンズ17を介して出力されるように配置されている。
【0027】
プリ偏光板14は、フィールドレンズ13を透過した照明光を所定の偏光成分のみ透過させる偏光板であり、例えばS偏光の成分を透過させるようになっている。
【0028】
回折プリズム15は、プリ偏光板14を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。回折プリズム15は、例えば、P偏光を透過させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面15aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0029】
回折プリズム15では、プリ偏光板14を透過した照明光が、回折プリズム15を透過して直進する光と、反射面15aで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0030】
また、プロジェクタ装置10は、回折プリズム15の反射面15aで反射された照明光の進行方向に反射型液晶パネル16を備えている。
【0031】
反射型液晶パネル16は、映像信号が入力され、この映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この反射型液晶パネル16は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0032】
また、回折プリズム15では、反射型液晶パネル16で変調された反射光が反射面15aを透過して直進する。
【0033】
さらに、プロジェクタ装置10は、回折プリズム15の反射面15aを透過した反射型液晶パネル16で変調された反射光の進行方向に、投影レンズ17を備えている。
【0034】
投影レンズ17は、回折プリズム15の反射面15aを透過した反射型液晶パネル16で変調された反射光を拡大投影することができるようにされた凸レンズであり、図示しないスクリーン等に映像を投影することができるようにされている。
【0035】
ここで、上述した回折プリズム15の構成について説明する。
【0036】
回折プリズム15は、図2に示すように、入射した光を回折させる回折グリッド21と、この回折グリッド21を挟み込む一対の回折グリッド基材22と、この回折グリッド基材22の回折グリッド21と対向する面側にそれぞれ接着層23を介して接合された一対のプリズム基材24とを備えている。
【0037】
回折グリッド21は、一対の回折グリッド基材22の間に略グリッド状に金属によって形成されている。また、回折グリッド21は、例えば、アルミによって形成されている。なお、回折グリッド21は、アルミに限定されるものではなく、光学系に応じて他の材料を用いるようにしてもよい。
【0038】
回折グリッド基材22は、例えば、ガラス等の薄い平板であり、回折グリッド21を挟み込むようになっている。
【0039】
接着層23は、軟性を有する軟質接着剤により形成されており、例えば、ゴム性を有するUV接着剤や、ゴム性を有するシリコン接着剤などが用いられる。また、接着層23は、回折グリッド基材22の回折グリッド21と対向する面側にそれぞれ設けられている。
【0040】
プリズム基材24は、例えば、複屈折性の少ない石英やショット社製SF57等の硝材により形成されており、略角柱形状を有した、いわゆるコーナープリズムである。この実施形態においてプリズム基材24は、略直角三角形の形状をした底面の三角柱の形状をなし、プリズム基材24の底面において略直角に交差する短辺を稜とする方形の側面に対し、回折グリッド基材22が長辺を稜とする側面に沿って傾斜して配置されている。
【0041】
また、回折グリッド21と回折グリッド基材22との空隙には、回折グリッド21と回折グリッド基材22とを光学的に結合する回折グリッド媒質25が充填されている。なお、回折グリッド21と回折グリッド基材22との空隙に回折グリッド媒質25が充填されていない場合には、この空隙がエアギャップとなり、空気と回折グリッド基材22の界面において屈折率の差による反射が起こり、分離特性が著しく悪化する。
【0042】
ここで、回折グリッド基材22と回折グリッド媒質25とは、プリズム基材24と略同程度の屈折率として設計、作成され、且つプリズム基材24、回折グリッド基材22の界面が接着層23により光学的に結合されている。すなわち金属により形成された回折グリッド21のピッチや高さを、回折グリッド媒質25やガラス等で構成される回折グリッド基材22にあわせて、所定の偏光分離特性が得られるように設定し、光学的に結合された回折グリッド21を作成する。
【0043】
このような回折プリズム15では、無偏光光が入射すると、全ての界面が上述の通り光学的に結合されているので、内部での反射を受けずに回折グリッド21に達し、この回折グリッド21により回折の影響を受けてS偏光が反射面15aで反射し、P偏光が反射面15aを透過することで、P偏光とS偏光との分離が良好に行われる。
【0044】
以上のように回折プリズム15は、回折グリッド21及び回折グリッド基材22により形成され、広い入射角度における分離特性に優れた回折グリッドPBSを、接着層23を介してプリズム基材24で挟み込む構成とされているために、広い入射角度における分離特性に優れ、且つ結像光学系内に用いても非点収差の発生を抑制することができる。
【0045】
また、回折プリズム15は、回折グリッド基材22、回折グリッド媒質25やプリズム基材24等について、それぞれの構成要素の材料の組み合わせ自由度が高く所望の特性を得やすいため、様々な光学系において容易に用いることができる。
【0046】
さらに、回折プリズム15は、広い入射角度における分離特性に優れているために、高級な硝材、すなわち屈折率がそれほど高くない基材を用いても、所望の特性を得ることができるため、誘電体多層膜によるPBSと比較して低コストで同等の性能を得ることができる。また、屈折率の高い硝材は比重が重いため、この回折プリズム15では、一般的に屈折率を少しでも低くすることで軽量化を図ることができる。
【0047】
さらにまた、回折プリズム15は、回折グリッド基材22とプリズム基材24と間に軟性を有する接着層23が設けられているため、この回折プリズム15に発生する応力を温和することができ、光学的な歪を低減することができる。
【0048】
ここで、上述したように構成されたプロジェクタ装置10について、ランプ11から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【0049】
ランプ11から出射した照明光は、無偏光光としてメインコンデンサ12に入射する。
【0050】
次に、メインコンデンサ12に入射した照明光は、メインコンデンサ12により集光されてフィールドレンズ13に導かれ、フィールドレンズ13により集光されプリ偏光板14に導かれる。
【0051】
次に、プリ偏光板14に導かれた照明光は、例えば、S偏光の成分だけ透過して回折プリズム15に導かれる。
【0052】
次に、回折プリズム15に導かれた照明光は、S偏光であり、回折プリズム15の反射面15aにおいて不要なP偏光だけが透過して直進するとともに、S偏光が反射面15aにより反射され進行方向を90°変化させる。すなわち、照明光は、回折プリズム15の反射面15aで反射されて進行方向を90°変化させ反射型液晶パネル16に導かれる。
【0053】
次に、反射型液晶パネル16に導かれた照明光は、S偏光であり、映像信号に基づくパターンが表示された反射型液晶パネル16により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、回折プリズム15に戻される。
【0054】
次に、回折プリズム15に戻された反射型液晶パネル16からの反射光は、P偏光と、不要なOFF光であるS偏光とであり、P偏光が回折プリズム15の反射面15aを透過して投射レンズ17に導かれ、S偏光が反射面15aで反射され進行方向を90°変化させ、ランプ11側に戻される。
【0055】
以上のように、ランプ11から出射された照明光は、回折プリズム15により反射型液晶パネル16に導かれ、反射型液晶パネル16により変調され反射される。そして、反射型液晶パネル16で変調された反射光は、投影レンズ17に導かれ、この投影レンズ17によりスクリーン等に拡大投影される。
【0056】
以上のようにプロジェクタ装置10は、回折グリッド21を有する回折プリズム15を用いることにより、光の入射角に対する偏光分離特性の依存性が少なくなり、高いNAでの分離特性の維持が可能であるため、コントラストの良い映像を投影することができ、また光の利用効率も向上し、明るい映像を投影することができる。
【0057】
また、プロジェクタ装置10は、回折プリズム15を用いることにより、従来の平板状の回折グリッドPBSだけでは、結像光学系内において発生してしまう非点収差を抑制することができるので、鮮明な映像を投影することができる。
【0058】
さらに、プロジェクタ装置10は、上述したように回折プリズム15が低コストで、且つ軽量に作成することができるため、装置全体のコストと重量を低減することができる。
【0059】
さらにまた、プロジェクタ装置10は、回折プリズム15が光学的な歪を低減することができるため、投影する映像の黒むらを抑制することができる。
【0060】
次に、本発明を適用した他のプロジェクタ装置として、図3に示す、プロジェクタ装置30について説明する。
【0061】
プロジェクタ装置30は、照明光を出射する光源となるランプ31と、このランプ31側から光路順に、メインコンデンサ32と、フィールドレンズ33と、プリ偏光板34と、回折プリズム35とを備えている。
【0062】
ランプ31は、白色光を出射することができるようにされている。このようなランプ31は、白色光を発する発光体31aと、発光体31aから発せられた光を反射するリフレクタ31bとを有している。ランプ31の発光体31aとしては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いられる。ランプ31のリフレクタ31bとしては、凹面鏡が用いられ、その鏡面が周効率のよい形状とされていることが好ましく、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【0063】
メインコンデンサ32は、ランプ31から出射した照明光を集光する凸レンズである。
【0064】
フィールドレンズ33は、メインコンデンサ32を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【0065】
プリ偏光板34は、フィールドレンズ33を透過した照明光を所定の偏光成分のみ透過させる偏光素子であり、例えばS偏光の成分を透過させるようになっている。なお、この偏光素子としてPBSを用いてもよい。
【0066】
回折プリズム35は、プリ偏光板34を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。回折プリズム35は、例えば、P偏光を透過させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面35aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0067】
回折プリズム35では、プリ偏光板34を透過した照明光が、回折プリズム35を透過して直進する光と、反射面35aで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0068】
また、プロジェクタ装置30は、回折プリズム35の反射面35aで反射された照明光の進行方向に反射型液晶パネル36を備えている。
【0069】
反射型液晶パネル36は、映像信号が入力され、この映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この反射型液晶パネル36は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0070】
また、回折プリズム35では、反射型液晶パネル36で変調された反射光が反射面35aを透過して直進する。
【0071】
さらに、プロジェクタ装置30は、回折プリズム35の反射面35aを透過した反射型液晶パネル36で変調された反射光の進行方向に、投影レンズ37を備えている。
【0072】
投影レンズ37は、回折プリズム35の反射面35aを透過した反射型液晶パネル36で変調された反射光を拡大投影することができるようにされた凸レンズであり、図示しないスクリーン等に映像を投影することができるようにされている。
【0073】
ところで、上述したような回折プリズム35等の光学部材は、光源からの光による加熱や、装置に固定又は接着する際の外部からの保持力や接着力等により、応力を受け光学的な歪みが発生する。
【0074】
そこで、図4に示すように、光学部材40を複数の平板部材41に分割し、軟質接着層42を介して積層することで、このような問題を解決することができる。
【0075】
すなわち、光学部材40は、複数の平板部材41と、これらを接着する軟性を有する軟質接着層42とを備えている。平板部材41は、表面が鏡面研磨された部材であり、光学部材40と略同等の材質からなる。軟質接着層42は、軟性を有する軟質接着剤により形成されており、例えば、ゴム性を有するUV接着剤や、ゴム性を有するシリコン接着剤などが用いられる。
【0076】
このように構成された光学部材40は、平板部材41と軟質接着層42との界面が光学的に結合されており、1つの部材として機能する。
【0077】
また、光学部材40は、構成する部材を複数の平板部材41に分割して、その界面に軟質接着層42を挿入することで、界面方向に加わる応力を軟質接着層42により逃がして、光学的な歪の発生を抑制することができる。すなわち、光学部材40全体での光学弾性定数を低下させることができる。言い換えると、光学弾性定数の高い部材を上述したように複数の平板部材41に分割することにより、光学弾性定数の低い光学部材40を作成することができる。
【0078】
以上のように、所定の光学部材の応力を逃がすために光学部材を複数の平板に分割し、これら平板同士の界面を、軟性を有する接着剤で光学的に接合することで、界面方向に加わる応力を接着材により逃がして、光学的な歪の発生を抑制することができる。従って、入射した光がその光学部品を通過する経路において、偏光分離層等で分離されて例えばS偏光又はP偏光のような所定の偏光状態の光となっても、光学的な歪に伴う偏光方向の乱れを起こすことなくその光を透過して出射させることができる。
【0079】
さらに、例えば三角柱や角錐等の形状の光学部材をその断面形状が徐々に変化する複数の平板部材に分割し、その平板部材を、軟性接着剤を介して積層して構成した場合に、すなわち、各平板部材が軟性を有する接着剤を介して積層される2つの積層面の形状が異なり、その積層面は隣接する他の平板部材の積層面とその形状が等しくされている場合に、寸法の異なる各平板部材の温度変化等による応力が軟性を有する接着剤により吸収されるため好適である。
【0080】
そこで、上述したような手法を上述したプロジェクタ装置30では、回折プリズム35に用いる。
【0081】
ここで、上述した回折プリズム35の構成について説明する。
【0082】
回折プリズム35は、図5に示すように、回折グリッド51と、この回折グリッド51を挟み込む一対の回折グリッド基材52と、この回折グリッド基材52の回折グリッド51と対向する面側にそれぞれ接着層53を介して接合された一対のプリズム基材54とを備えている。
【0083】
回折グリッド51は、一対の回折グリッド基材52の間に略グリッド状に金属によって形成されている。また、回折グリッド51は、例えば、アルミによって形成されている。なお、回折グリッド51は、アルミに限定されるものではなく、光学系に応じて他の材料を用いることができる。
【0084】
回折グリッド基材52は、例えば、ガラス等の薄い平板であり、回折グリッド51を挟み込むようになっている。
【0085】
接着層53は、軟性を有する軟質接着剤により形成されており、例えば、ゴム性を有するUV接着剤や、ゴム性を有するシリコン接着剤などが用いられる。また、接着層53は、回折グリッド基材52の回折グリッド51と対向する面側にそれぞれ設けられている。
【0086】
プリズム基材54は、略角柱形状を有した、いわゆるコーナープリズムである。
【0087】
また、プリズム基材54は、表面が鏡面研磨された複数の平板部材55が軟質接着層56を介して接合された構成とされており、各平板部材55が軟質接着層56を介して光学的に結合されている。
【0088】
軟質接着層56は、軟性を有する軟質接着剤により形成されており、例えば、ゴム性を有するUV接着剤や、ゴム性を有するシリコン接着剤などが用いられる。
【0089】
この実施形態では、その底面の形が略直角三角形である三角柱状のプリズム基材54を、その断面が方形をなす複数の平板部材55に分割して構成している。この場合、少なくとも1つの平板部材55は、軟質接着層56を介して積層される2つの積層面の形状が異なり、その積層面は隣接する他の平板部材55の積層面とその形状が等しくされている。これら異なる形状の複数の平板部材55を積み重ねることにより、全体として三角柱状のプリズム基材54を構成している。このように構成されたプリズム基材54は、平板部材55とが軟質接着層56との界面が光学的に結合されており、1つのプリズムとして機能する。
【0090】
さらに、プリズム基材54を構成する複数の平板部材55は、回折グリッド基材52の接着層53と軟質接着層56が平行となる方向に配置されているので、回折グリッド基材52と平板部材55が互いの平面を対向させて接着層53を介して良好に光学的に結合させることができる。
【0091】
また、回折グリッド51と回折グリッド基材52との空隙には、回折グリッド媒質57が充填されている。なお、回折グリッド51と回折グリッド基材52との空隙に回折グリッド媒質57が充填されていない場合には、この空隙がエアギャップとなり、空気と回折グリッド基材52の界面において屈折率の差による反射が起こり、分離特性が著しく悪化する。
【0092】
ここで、回折グリッド基材52と回折グリッド媒質57とは、プリズム基材54と略同程度の屈折率として設計、作成され、且つ、プリズム基材54と回折グリッド基材52の界面が接着層53により光学的に結合されている。
【0093】
このような回折プリズム35では、無偏光光が入射すると、全ての界面が上述の通り光学的に結合されているので、内部での反射を受けずに回折グリッド51に達し、この回折グリッド51により回折の影響を受けてS偏光が反射面35aで反射し、P偏光が反射面35aを透過することで、P偏光とS偏光との分離が行われる。
【0094】
このような回折プリズム35は、回折グリッド51及び回折グリッド基材52により形成され、広い入射角度における分離特性に優れた回折グリッドPBSを、接着層53を介してプリズム基材54で挟み込む構成とされているために、広い入射角度における分離特性に優れ、且つ結像光学系内に用いても非点収差の発生を抑制することができる。
【0095】
また、回折プリズム35は、広い入射角度における分離特性に優れているために、高級な硝材、すなわち屈折率がそれほど高くない基材を用いても、所望の特性を得ることができるため、誘電体多層膜によるPBSと比較して低コストで同等の性能を得ることができる。また、屈折率の高い硝材は比重が重いため、この回折プリズム35では、一般的に屈折率を少しでも低くすることで軽量化を図ることができる。
【0096】
さらに、回折プリズム35は、それぞれの構成要素の材料の組み合わせ自由度が高く所望の特性を得やすいため、様々な光学系において容易に用いることができる。
【0097】
さらにまた、回折プリズム35は、回折グリッド基材52とプリズム基材54と間に軟性を有する接着層53が設けられているため、この回折プリズム35に発生する応力を低減することができ、光学的な歪を低減することができる。
【0098】
さらにまた、回折プリズム35は、プリズム基材54が複数の平板部材55の間に軟質接着層56が設けられているため、この回折プリズム35に発生する応力をさらに低減することができ、光学的な歪を低減することができる。
【0099】
ここで、上述したように構成されたプロジェクタ装置30について、ランプ31から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【0100】
ランプ31から出射した照明光は、無偏光光としてメインコンデンサ32に入射する。
【0101】
次に、メインコンデンサ32に入射した照明光は、メインコンデンサ32により集光されてフィールドレンズ33に導かれ、フィールドレンズ33により集光されプリ偏光板34に導かれる。
【0102】
次に、プリ偏光板34に導かれた照明光は、例えば、S偏光の成分だけ透過して回折プリズム35に導かれる。
【0103】
次に、回折プリズム35に導かれた照明光は、S偏光であり、回折プリズム35の反射面35aにおいて不要なP偏光だけが透過して直進するとともに、S偏光が反射面35aにより反射され進行方向を90°変化させる。すなわち、照明光は、回折プリズム35の反射面35aで反射されて進行方向を90°変化させ反射型液晶パネル36に導かれる。
【0104】
次に、反射型液晶パネル36に導かれた照明光は、S偏光であり、映像信号に基づくパターンが表示された反射型液晶パネル36により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、回折プリズム35に戻される。
【0105】
次に、回折プリズム35に戻された反射型液晶パネル36からの反射光は、P偏光と、不要なOFF光であるS偏光とであり、P偏光が回折プリズム35の反射面35aを透過して投射レンズ17に導かれ、S偏光が反射面35aで反射され進行方向を90°変化させ、ランプ31側に戻される。
【0106】
以上のように、ランプ31から出射された照明光は、回折プリズム35により反射型液晶パネル36に導かれ、反射型液晶パネル36により変調され反射される。そして、反射型液晶パネル36で変調された反射光は、投影レンズ37に導かれ、この投影レンズ37によりスクリーン等に拡大投影される。
【0107】
以上のようにプロジェクタ装置30では、回折グリッド51を有する回折プリズム35を用いることにより、高いNAでの分離特性の維持が可能であるため、コントラストの良い映像を投影することができ、また光の利用効率も向上し、明るい映像を投影することができる。
【0108】
また、プロジェクタ装置30は、回折プリズム35を用いることにより、従来の平板状の回折グリッドPBSだけでは、結像光学系内において発生してしまう非点収差を抑制することができるので、鮮明な映像を投影することができる。
【0109】
さらに、プロジェクタ装置30は、上述したように回折プリズム35が低コストで作成することができるため、装置全体のコストを低減することができる。
【0110】
さらにまた、プロジェクタ装置30は、回折プリズム35が光学的な歪を低減することができるため、投影する映像の黒むらを抑制することができる。
【0111】
さらにまた、プロジェクタ装置30は、回折プリズム35を軽量化することが可能であるので、装置全体の軽量化を行うことができる。
【0112】
さらにまた、プロジェクタ装置30は、回折プリズム35が熱の応力による歪みを抑制することができるので、入力する光量を上げることによる熱の発生の影響が低減できるため、投影する映像の明るさを向上させることができる。
【0113】
なお、上述した回折プリズム35は、図6に示すように、プリズム基材54の平板部材55の積層方向が異なる構成とされていても良い。平板部材55の積層方向は、図5及び図6に示す方向に限定されるもではなく、用いる光学系によってそれぞれ最適な方向としても良い。
【0114】
なお、本発明は、上述した回折プリズム15及び/又は回折プリズム35を複数個用いてカラー映像を投影することができるプロジェクタ装置にも用いることができる。
【0115】
まず、本発明を適用したカラー映像を投影することができるプロジェクタ装置として、図7に示す、プロジェクタ装置60について説明する。
【0116】
プロジェクタ装置60は、照明光を出射する光源となるランプ61と、このランプ61側から光路順に、フライアイインテグレータ62と、PS変換合成素子63と、メインコンデンサ64と、フィールドレンズ65と、プリ偏光板66と、第1のG偏光回転素子67と、入射PBS68とを備えている。
【0117】
ランプ61は、カラー画像を表示するために必要とされる、光の3原色である赤,緑,青の波長帯域の光を含む白色光を出射することができるようにされている。このようなランプ61は、白色光を発する発光体61aと、発光体61aから発せられた光を反射するリフレクタ61bとを有している。ランプ61の発光体61aとしては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いられる。ランプ61のリフレクタ61bとしては、凹面鏡が用いられ、その鏡面が周効率のよい形状とされていることが好ましく、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【0118】
フライアイインテグレータ62は、ランプ61から出射された照明光が後述する液晶パネルの有効面積内を均一に照明するために、照明光を液晶パネルの有効面積の形状の光束とし、照度分布を均一化するようにされている。このようなフライアイインテグレータ62は、マルチレンズアレイとも呼ばれ、複数の小さな凸レンズをアレイ状に設けたものを二つ組み合わせ、ランプ61側のマルチレンズアレイ62aによりランプ61からの照明光を集光し小さな点光源を作り出し、他方のマルチレンズアレイ62bによりそれぞれの点光源からの照明光を合成するようにされている。
【0119】
PS変換合成素子63は、ランプ61からの照明光を有効利用するために、照明光の偏光成分を揃えるようにされている。PS変換合成素子63は、λ/2板や偏光ビームスプリッタ等により構成され、例えば、P偏光をS偏光に変換することができるようにされており、入射した照明光の内でS偏光を透過するとともにP偏光をS偏光に変換して出力するので、照明光を全てS偏光にすることができる。
【0120】
メインコンデンサ64は、PS変換合成素子63を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【0121】
フィールドレンズ65は、メインコンデンサ64を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【0122】
プリ偏光板66は、フィールドレンズ65を透過した照明光を所定の偏光成分のみ透過させる偏光板であり、例えばS偏光の成分を透過させるようになっている。
【0123】
第1のG偏光回転素子67は、フィールドレンズ65に集光された照明光のうち、緑の波長帯域、すなわち緑色の成分の偏光面を90°回転させるとともに、それ以外の波長帯域、すなわち赤及び青色の成分の偏光状態を保持して透過するように最適化された積層型の位相差フィルムである。
【0124】
入射PBS68は、第1のG偏光回転素子67を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。入射PBS68は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面68aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0125】
入射PBS68では、第1のG偏光回転素子67を透過した照明光が、入射PBS68を透過して直進する光と、反射面68aで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0126】
また、プロジェクタ装置60は、入射PBS68を透過した照明光の進行方向にG−PBS69が備えられている。
【0127】
G−PBS69は、入射PBS68の反射面68aを透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射するようにされている。G−PBS69は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させ直進させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面69aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0128】
G−PBS69では、入射PBS68を透過した照明光を透過させる。
【0129】
さらに、プロジェクタ装置60は、G−PBS69を透過した光の進行方向に第1の液晶パネル70を備えている。
【0130】
第1の液晶パネル70は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち緑色の映像信号が入力され、この緑色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。第1の液晶パネル70は、液晶分子が封入された表示パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0131】
また、G−PBS69では、第1の液晶パネル70で変調された反射光を反射面69aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0132】
さらにまた、プロジェクタ装置60は、入射PBS68の反射面68aで反射した照明光の光路順に、第1のR偏光回転素子71と、RB−PBS72とを備えている。
【0133】
第1のR偏光回転素子71は、入射PBS68の反射面68aで反射した照明光のうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を90°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化された位相差フィルムである。第1のR偏光回転素子71は、例えば、すでに入射PBS68によって緑色の成分が透過分離されているので、反射面68aで反射した青色及び赤色の成分のうち、赤色の照明光だけ偏光面を90°回転させ、他の波長帯域の照明光すなわち青色の照明光の偏光状態を保持して、それぞれ透過させる。
【0134】
RB−PBS72は、第1のR偏光回転素子71を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。RB−PBS72は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させ直進させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面72aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0135】
RB−PBS72では、第1のR偏光回転素子71を透過した照明光と後述する液晶パネルで変調された反射光とが、RB−PBS72を透過して直進する光と反射面72aで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0136】
さらにまた、プロジェクタ装置60は、RB−PBS72を透過した照明光の進行方向に第2の液晶パネル73と、RB−PBS72の反射面72aで反射した照明光の進行方向に第3の液晶パネル74とを備える。
【0137】
第2の液晶パネル73は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち赤色の映像信号が入力され、この赤色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第2の液晶パネル73は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0138】
第3の液晶パネル74は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち青色の映像信号が入力され、この青色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第3の液晶パネル74は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0139】
また、RB−PBS72では、第2の液晶パネル73で変調された反射光が反射面72aで反射して進行方向が90°変化するとともに、第3の液晶パネル74で変調された反射光がRB−PBS72を直進して透過する。
【0140】
さらにまた、プロジェクタ装置60は、RB−PBS72の反射面72aで反射した第2の液晶パネル73で変調された反射光と、RB−PBS72aを透過した第3の液晶パネル74で変調された反射光との光路順に、第2のR偏光回転素子75を備えている。
【0141】
第2のR偏光回転素子75は、RB−PBS72の反射面72aで反射した第2の液晶パネル73で変調された反射光と、RB−PBS72を透過した第3の液晶パネル74で変調された反射光とのうち、所定の波長帯域、すなわち所定の色の成分の偏光面を90°回転させるとともに、それ以外の波長帯域の偏光状態を保持して透過するように最適化された位相差フィルムである。第2のR偏光回転素子75は、例えば、すでに入射PBS68によって緑色の成分が透過分離されているので、透過した青色及び赤色の成分のうち、赤色の光だけ偏光面を90°回転させ、他の波長帯域の光すなわち青色の光の偏光状態を保持して、それぞれ透過させる。
【0142】
さらにまた、プロジェクタ装置60は、G−PBS69の反射面69aで反射した第1の液晶パネル70で変調された反射光の進行方向で、第2のR偏光回転素子75を透過した第2の液晶パネル73で変調された反射光と、第3の液晶パネル74で変調された反射光との進行方向で、出射PBS76を備えている。
【0143】
出射PBS76は、G−PBS69の反射面69aで反射した第1の液晶パネル70で変調された反射光と、第2のR偏光回転素子75を透過した第2の液晶パネル73で変調された反射光と、第3の液晶パネル74で変調された反射光とを、偏光成分に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。出射PBS76は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面76aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0144】
出射PBS76では、G−PBS69の反射面69aで反射した第1の液晶パネル70で変調された反射光を反射面76aで反射させ、第2のR偏光回転素子75を透過した第2の液晶パネル73で変調された反射光と、第3の液晶パネル74で変調された反射光とを透過して直進させ、これらを同一方向に出力する。
【0145】
さらにまた、プロジェクタ装置60は、出射PBS76の反射面76aで反射した第1の液晶パネル70で変調された反射光と、出射PBS76を透過した第2の液晶パネル73で変調された反射光と、第3の液晶パネル74で変調された反射光との進行方向に光路順に、第2のG偏光回転素子77と、出射偏光板78と、投影レンズ79とを備えている。
【0146】
第2のG偏光回転素子77は、出射PBS76の反射面76aで反射した第1の液晶パネル70で変調された反射光と、出射PBS76を透過した第2の液晶パネル73で変調された反射光と、第3の液晶パネル74で変調された反射光とのうち、緑の波長帯域、すなわち緑色の成分の偏光面を90°回転させるとともに、それ以外の波長帯域、すなわち赤及び青色の成分の偏光状態を保持して透過するように最適化された積層型の位相差フィルムである。
【0147】
出射偏光板78は、第2のG偏光回転素子77を透過した、第1の液晶パネル70で変調された反射光と、第2の液晶パネル73で変調された反射光と、第3の液晶パネル74で変調された反射光とを所定の偏光成分のみ透過させる偏光板であり、例えばP偏光の成分を透過させるようになっている。
【0148】
投影レンズ79は、出射偏光板78を透過した、第1の液晶パネル70で変調された反射光と、第2の液晶パネル73で変調された反射光と、第3の液晶パネル74で変調された反射光とをともに拡大投影することができるようにされた凸レンズであり、図示しないスクリーン等に映像を投影することができるようにされている。
【0149】
上述したように構成されたプロジェクタ装置60について、ランプ61から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【0150】
ランプ61から出射した照明光は、光の3原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ62に導かれる。
【0151】
次に、フライアイインテグレータ62に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ62により照度分布を均一化され透過し、PS変換合成素子63に入射する。
【0152】
次に、PS変換合成素子63に入射した照明光は、S偏光がそのまま透過するとともに、P偏光がS偏光に変換されて、全てS偏光としてメインコンデンサ64に入射する。
【0153】
次に、メインコンデンサ64に入射した照明光は、メインコンデンサ64により集光されてフィールドレンズ65に導かれ、フィールドレンズ65により集光されプリ偏光板66に入射する。
【0154】
次に、プリ偏光板66に入射した照明光は、さらに偏光成分が揃えられS偏光として第1のG偏光回転素子67に導かれる。
【0155】
次に、第1のG偏光回転素子67に入射した照明光は、緑の波長帯域だけ偏光面が90°回転してP偏光とされ透過して入射PBS68に導かれるとともに、赤及び青の波長帯域の成分がS偏光のまま透過して入射PBS68に導かれる。
【0156】
次に、入射PBS68に導かれた照明光は、緑の波長帯域のP偏光と赤及び青の波長帯域のS偏光とであり、入射PBS68の反射面68aにおいてP偏光だけが透過して直進するとともに、S偏光が反射面68aにより反射され進行方向を90°変化させる。すなわち、緑の波長帯域の照明光は、入射PBS68内を透過して直進してG−PBS69に導かれ、赤及び青色の波長帯域の照明光は、入射PBS68の反射面68aで反射されて進行方向を90°変化させて第1のR偏光回転素子71に導かれる。
【0157】
ここで、上述した入射PBS68により分離された照明光のうち、入射PBS68を透過してG−PBS69に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【0158】
次に、G−PBS69に導かれた照明光は、緑の波長帯域のP偏光であり、G−PBS69を透過して直進して第1の液晶パネル70に導かれる。
【0159】
第1の液晶パネル70に導かれた照明光は、緑の波長帯域のP偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第1の液晶パネル70により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にS偏光が生成され、G−PBS69に戻される。
【0160】
次に、G−PBS69に戻された第1の液晶パネル70からの反射光は、緑の波長帯域のS偏光と不要なOFF光であるP偏光とであり、S偏光が反射面69aで反射され進行方向を90°変化させ出射PBS76に導かれ、P偏光が反射面69aを透過してランプ61側に戻される。
【0161】
次に、出射PBS76に導かれた第1の液晶パネル70からの反射光は、緑の波長帯域のS偏光であり、出射PBS76の反射面76aで反射され進行方向を90°変化させ、第2の偏光回転素子77に導かれる。
【0162】
次に、第2のG偏光回転素子77に導かれた第1の液晶パネル70からの反射光は、緑の波長帯域のS偏光であり、第2のG偏光回転素子77により緑の波長帯域の偏光面が90°回転されP偏光となり、出射偏光板78に導かれる。
【0163】
次に、出射偏光板78に導かれた第1の液晶パネル70からの反射光は、緑の波長帯域のP偏光であり、出射偏光板78により偏光成分がP偏光に揃えられて透過し投影レンズ79に導かれる。
【0164】
一方、上述した入射PBS68により分離された照明光のうち、入射PBS68の反射面68aで反射して進行方向を90度変化された、赤及び青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【0165】
第1のR偏光回転素子71に導かれた照明光は、赤及び青の波長帯域のS偏光であり、第1のR偏光回転素子71により赤の波長帯域の偏光面だけが90°回転されP偏光となり、RB−PBS72に導かれる。
【0166】
次に、RB−PBS72に導かれた照明光は、赤の波長帯域のP偏光と青の波長帯域のS偏光とであり、赤の波長帯域のP偏光がRB−PBS72の反射面72aを透過して、第2の液晶パネル73に導かれ、青の波長帯域のS偏光がRB−PBS72の反射面72aで反射され進行方向を90°変化させ、第3の液晶パネル74に導かれる。
【0167】
次に、第2の液晶パネル73に導かれた照明光は、赤の波長帯域のP偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第2の液晶パネル73により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にS偏光が生成され、RB−PBS72に戻される。
【0168】
次に、第3の液晶パネル74に導かれた照明光は、青の波長帯域のS偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第3の液晶パネル74により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、RB−PBS72に戻される。
【0169】
次に、RB−PBS72に戻された第2の液晶パネル73からの反射光は、赤の波長帯域のS偏光とOFF光であるP偏光とであり、P偏光がRB−PBS72の反射面72aを透過してランプ61側へ戻され、S偏光が反射面72aで反射され進行方向を90°変化させ、第2のR偏光回転素子75に導かれる。また、RB−PBS72に戻された第3の液晶パネル74からの反射光は、青の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、S偏光がRB−PBS72の反射面72aで反射されランプ61側へ戻され、P偏光がRB−PBS72の反射面72aを透過して、第2のR偏光回転素子75に導かれる。
【0170】
次に、第2のR偏光回転素子75に導かれた第2の液晶パネル73からの反射光は、赤の波長帯域のS偏光であり、第2のR偏光回転素子75により偏光面が90°回転されてP偏光となり、出射PBS76に導かれる。また、第2のR偏光回転素子75に導かれた第3の液晶パネル74からの反射光は、青の波長帯域のP偏光であり、第2のR偏光回転素子75を透過して、出射PBS76に導かれる。
【0171】
次に、出射PBS76に導かれた第2の液晶パネル73からの反射光は、赤の波長帯域のP偏光であり、出射PBS76の反射面76aを透過して直進し第2のG偏光回転素子77に導かれる。また、出射PBS76に導かれた第3の液晶パネル74からの反射光は、青の波長帯域のP偏光であり、出射PBS76の反射面76aを透過して直進し第2のG偏光回転素子77に導かれる。
【0172】
次に、第2のG偏光回転素子77に導かれた第2の液晶パネル73からの反射光は、赤の波長帯域のP偏光であり、出射PBS76の反射面76aを透過して直進し出射偏光板78に導かれる。また、第2のG偏光回転素子77に導かれた第3の液晶パネル74からの反射光は、青の波長帯域のP偏光であり、出射PBS76の反射面76aを透過して直進し出射偏光板78に導かれる。
【0173】
次に、出射偏光板78に導かれた第2の液晶パネル73からの反射光は、赤の波長帯域のP偏光であり、出射偏光板78により偏光成分がP偏光に揃えられて透過し投影レンズ79に導かれる。また、出射偏光板78に導かれた第3の液晶パネル74からの反射光は、青の波長帯域のP偏光であり、出射偏光板78により偏光成分がP偏光に揃えられて透過し投影レンズ79に導かれる。
【0174】
以上のように、入射PBS68やRB−PBS72により3つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルで変調された反射光は、出射PBS76で合成されて投影レンズ79に導かれ、この投影レンズ79によりスクリーン等に拡大投影される。
【0175】
このような、プロジェクタ装置60は、入射PBS68、G−PBS69、RB−PBS72、出射PBS76に、それぞれ上述した回折プリズム15又は回折プリズム35を用いることで、上述したプロジェクタ装置10及び/又はプロジェクタ装置30と同等の効果を得ることができる。
【0176】
次に、本発明を適用したカラー映像を投影することができるプロジェクタ装置として、図8に示す、プロジェクタ装置80について説明する。
【0177】
プロジェクタ装置80は、照明光を出射する光源となるランプ81と、このランプ81側から光路順に、フライアイインテグレータ82と、PS変換合成素子83と、メインコンデンサ84と、クロスダイクロイックミラー85とを備えている。
【0178】
ランプ81は、カラー画像を表示するために必要とされる、光の3原色である赤,緑,青の波長帯域の光を含む白色光を出射することができるようにされている。このようなランプ81は、白色光を発する発光体81aと、発光体81aから発せられた光を反射するリフレクタ81bとを有している。ランプ81の発光体81aとしては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いられる。ランプ81のリフレクタ81bとしては、凹面鏡が用いられ、その鏡面が周効率のよい形状とされていることが好ましく、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【0179】
フライアイインテグレータ82は、ランプ81から出射された照明光が後述する液晶パネルの有効面積内を均一に照明するために、照明光を液晶パネルの有効面積の形状の光束とし、照度分布を均一化するようにされている。このようなフライアイインテグレータ82は、マルチレンズアレイとも呼ばれ、複数の小さな凸レンズをアレイ状に設けたものを二つ組み合わせ、ランプ81側のマルチレンズアレイ82aによりランプ81からの照明光を集光し小さな点光源を作り出し、他方のマルチレンズアレイ82bによりそれぞれの点光源からの照明光を合成するようにされている。
【0180】
PS変換合成素子83は、ランプ81からの照明光を有効利用するために、照明光の偏光成分を揃えるようにされている。PS変換合成素子83は、λ/2板や偏光ビームスプリッタ等により構成され、例えば、P偏光をS偏光に変換することができるようにされており、入射した照明光の内でS偏光を透過するとともにP偏光をS偏光に変換して出力するので、照明光を全てS偏光にすることができる。
【0181】
メインコンデンサ84は、PS変換合成素子83を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【0182】
クロスダイクロイックミラー85は、メインコンデンサ84で集光された照明光の波長帯域に応じて、この照明光を光路にたいして45°傾き、且つ互いに直行する反射面85a又は反射面85bにより反射させて分離するようにされている。クロスダイクロイックミラー85は、誘電体多層膜等により構成されており、例えば、青の波長帯域の光を光路に対して45°傾いた反射面85aで反射させ進行方向を90°変化させ、赤及び緑の波長帯域の光を光路に対して45°傾いた反射面85bで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0183】
クロスダイクロイックミラー85では、メインコンデンサ84で集光された照明光が、クロスダイクロイックミラー85の反射面85aで反射して進行方向が90度変化する光と、反射面85bで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0184】
また、プロジェクタ装置80は、クロスダイクロイックミラー85の反射面85aで反射した照明光の光路順に、第1の平面ミラー86と、第1のフィールドレンズ87と、B−PBS88と、第1の液晶パネル89とを備えている。
【0185】
第1の平面ミラー86は、入射した光を反射するように設けられた平面形状のミラーであり、クロスダイクロイックミラー85の反射面85aで反射した照明光の進行方向に対して45°傾いて配設されている。
【0186】
第1のフィールドレンズ87は、第1の平面ミラー86で反射した照明光を第1の液晶パネル89に集光するようにされた凸レンズである。
【0187】
B−PBS88は、第1のフィールドレンズ87を透過した照明光を偏光成分に応じて、透過又は反射させて分離するようにされている。B−PBS88は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させ直進させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面88aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0188】
第1の液晶パネル89は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち青色の映像信号が入力され、この青色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第1の液晶パネル89は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0189】
B−PBS88では、第1のフィールドレンズ87を透過した照明光と、第1の液晶パネル89で変調された反射光とが、B−PBS88を透過して直進する光と反射面88aで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0190】
さらにまた、プロジェクタ装置80は、クロスダイクロイックミラー85の反射面85bで反射した照明光の光路順に第2の平面ミラー90と、ダイクロイックミラー91とを備えている。
【0191】
第2の平面ミラー90は、入射した光を反射するように設けられた平面形状のミラーであり、クロスダイクロイックミラー85の反射面85bで反射した照明光の進行方向に対して45°傾いて配設されている。
【0192】
ダイクロイックミラー91は、第2の平面ミラー90で反射した照明光の光路に対して45°傾いて設けられ、第2の平面ミラー90で反射した照明光の波長帯域に応じて、透過又は反射させて分離するようにされている。ダイクロイックミラー91は、誘電体多層膜等により構成されており、例えば、緑の波長帯域の光を光路に対して45°傾いた反射面91aで反射させ進行方向を90°変化させ、赤の波長帯域の光を透過させ直進させる。
【0193】
さらにまた、プロジェクタ装置80は、ダイクロイックミラー91を透過した照明光の光路順に、第2のフィールドレンズ92と、R−PBS93と、第2の液晶パネル94とを備えている。
【0194】
第2のフィールドレンズ92は、ダイクロイックミラー91を透過した照明光を第2の液晶パネル94に集光するようにされた凸レンズである。
【0195】
R−PBS93は、第2のフィールドレンズ92を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。R−PBS93は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させ直進させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面93aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0196】
第2の液晶パネル94は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち赤色の映像信号が入力され、この赤色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第2の液晶パネル94は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0197】
R−PBS93では、第2のフィールドレンズ92を透過した照明光と、第2の液晶パネル94で変調された反射光とが、R−PBS93を透過して直進する光と、反射面93aで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0198】
さらにまた、プロジェクタ装置80は、ダイクロイックミラー91で反射された照明光の光路順に、第3のフィールドレンズ95と、G−PBS96と、第3の液晶パネル97とを備えている。
【0199】
第3のフィールドレンズ95は、ダイクロイックミラー91で反射した照明光を第3の液晶パネル97に集光するようにされた凸レンズである。
【0200】
G−PBS96は、第3のフィールドレンズ95を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。G−PBS93は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させ直進させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面96aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0201】
第3の液晶パネル97は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち緑色の映像信号が入力され、この緑色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第3の液晶パネル97は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0202】
G−PBS96では、第3のフィールドレンズ95を透過した照明光と、第3の液晶パネル97で変調された反射光とが、G−PBS96を透過して直進する光と、反射面96aで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0203】
さらにまた、プロジェクタ装置80は、B−PBS88を透過した第1の液晶パネル89で変調された反射光と、R−PBS93を透過した第2の液晶パネル94で変調された反射光と、G−PBS96を透過した第3の液晶パネル97で変調された反射光との進行方向に、合成プリズム98を備えている。
【0204】
合成プリズム98は、B−PBS88を透過した第1の液晶パネル89で変調された反射光と、R−PBS93を透過した第2の液晶パネル94で変調された反射光と、G−PBS96を透過した第3の液晶パネル97で変調された反射光とを、波長帯域に応じて透過又は反射させて合成するようにされている。合成プリズム98は、異なる特性の誘電体多層膜を互いの面が直交するようにプリズムにより挟み込まれた構造とされており、例えば、青の波長帯域の光を光路に対して45°傾いた反射面98aで反射させ進行方向を90°変化させ、赤の波長帯域の光を光路に対して45°傾いた反射面99bで反射させ進行方向を90°変化させ、緑の波長帯域の光を透過させ直進させる。
【0205】
合成プリズム98では、B−PBS88を透過した第1の液晶パネル89で変調された反射光を反射面98aで反射させ進行方向を90°変化させ、R−PBS93を透過した第2の液晶パネル94で変調された反射光を反射面98bで反射させ進行方向を90°変化させるとともに、G−PBS96を透過した第3の液晶パネル97で変調された反射光を透過させ直進させ、これらを同一方向に出力する。
【0206】
さらにまた、プロジェクタ装置80は、合成プリズム98の反射面98aで反射した第1の液晶パネル89で変調された反射光と、合成プリズム98の反射面98bで反射した第2の液晶パネル94で変調された反射光と、合成プリズム98を透過した第3の液晶パネル97で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ99を備えている。
【0207】
投影レンズ99は、合成プリズム98の反射面98aで反射した第1の液晶パネル89で変調された反射光と、合成プリズム98の反射面98bで反射した第2の液晶パネル94で変調された反射光と、合成プリズム98を透過した第3の液晶パネル97で変調された反射光とをともに拡大投影することができるようにされた凸レンズであり、図示しないスクリーン等に映像を投影することができるようにされている。
【0208】
上述したように構成されたプロジェクタ装置80について、ランプ81から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【0209】
ランプ81から出射した照明光は、光の3原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ82に導かれる。
【0210】
次に、フライアイインテグレータ82に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ82により照度分布を均一化され透過し、PS変換合成素子83に入射する。
【0211】
次に、PS変換合成素子83に入射した照明光は、S偏光がそのまま透過するとともに、P偏光がS偏光に変換されて、全てS偏光としてメインコンデンサ84に入射する。
【0212】
次に、メインコンデンサ84に入射した照明光は、メインコンデンサ84により集光されてクロスダイクロイックミラー85に入射する。
【0213】
次に、クロスダイクロイックミラー85に入射した照明光は、赤、緑、青の波長帯域全てを含むS偏光であり、青の波長帯域が反射面85aにより反射され進行方向を90°変化させ、赤及び緑の波長帯域が反射面85bにより反射され進行方向を90°変化させる。なお、青の波長帯域の照明光と赤及び緑の波長帯域の照明光とは、進行方向が180°異なるように分離され、青の波長帯域の照明光が第1の平面ミラー86に導かれ、赤及び緑の波長帯域の照明光が第2の平面ミラー90に導かれる。
【0214】
ここで、上述したクロスダイクロイックミラー85により分離された照明光のうち、クロスダイクロイックミラー85の反射面85aで反射して第1の平面ミラー86に導かれた、青の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【0215】
第1の平面ミラー86に導かれた照明光は、青の波長帯域のS偏光であり、第1の平面ミラー86により反射されて進行方向が90°変化して、第1のフィールドレンズ87に導かれる。
【0216】
次に、第1のフィールドレンズ87に導かれた照明光は、青の波長帯域のS偏光であり、第1のフィールドレンズ87により第1の液晶パネル89に集光するようにされて、B−PBS88に導かれる。
【0217】
次に、B−PBS88に導かれた照明光は、青の波長帯域のS偏光であり、B−PBS88の反射面88aで反射され進行方向を90°変化させ、第1の液晶パネル89に導かれる。
【0218】
次に、第1の液晶パネル89に導かれた照明光は、青の波長帯域のS偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第1の液晶パネル89により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、B−PBS88に戻される。
【0219】
次に、B−PBS88に戻された第1の液晶パネル89からの反射光は、青の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、P偏光がB−PBS88の反射面88aを透過して合成プリズム98に導かれ、S偏光が反射面88aで反射され進行方向を90°変化させ第1のフィールドレンズ87側に戻される。
【0220】
次に、合成プリズム98に導かれた第1の液晶パネル89で変調された反射光は、合成プリズム98の反射面98aで反射され進行方向を90°変化させ、投影レンズ99に導かれる。
【0221】
一方、上述したクロスダイクロイックミラー85により分離された照明光のうち、クロスダイクロイックミラー85の反射面85bで反射され第2の平面ミラー90に導かれた赤及び緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【0222】
第2の平面ミラー90に導かれた照明光は、赤及び緑の波長帯域のS偏光であり、第2の平面ミラー90により反射されて進行方向が90°変化して、ダイクロイックミラー91に導かれる。
【0223】
次に、ダイクロイックミラー91に導かれた照明光は、赤及び緑の波長帯域のS偏光であり、赤の波長帯域がダイクロイックミラー91を透過して第2のフィールドレンズ92に導かれ、緑の波長帯域がダイクロイックミラー91で反射され第3のフィールドレンズ95に導かれる。
【0224】
ここで、上述したダイクロイックミラー85により分離された照明光のうち、クロスダイクロイックミラー85を透過して第2のフィールドレンズ92に導かれた、赤の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【0225】
第2のフィールドレンズ92に導かれた照明光は、赤の波長帯域のS偏光であり、第2のフィールドレンズ92により第2の液晶パネル94に集光するようにされて、R−PBS93に導かれる。
【0226】
次に、R−PBS93に導かれた照明光は、赤の波長帯域のS偏光であり、R−PBS93の反射面93aで反射され進行方向を90°変化させ、第2の液晶パネル94に導かれる。
【0227】
次に、第2の液晶パネル94に導かれた照明光は、赤の波長帯域のS偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第2の液晶パネル94により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、R−PBS93に戻される。
【0228】
次に、R−PBS93に戻された第2の液晶パネル94からの反射光は、赤の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、P偏光がR−PBS93の反射面93aを透過して合成プリズム98に導かれ、S偏光が反射面93aで反射され進行方向を90°変化させ第2のフィールドレンズ92側に戻される。
【0229】
次に、合成プリズム98に導かれた第2の液晶パネル94で変調された反射光は、合成プリズム98の反射面98bで反射して進行方向を90°変化され、投影レンズ99に導かれる。
【0230】
一方、上述したダイクロイックミラー91により分離された照明光のうち、ダイクロイックミラー91で反射され第3のフィールドレンズ95に導かれた緑の波長帯域の照明光の光路について説明する。
【0231】
第3のフィールドレンズ95に導かれた照明光は、緑の波長帯域のS偏光であり、第3のフィールドレンズ95により第3の液晶パネル97に集光するようにされて、G−PBS96に導かれる。
【0232】
次に、G−PBS96に導かれた照明光は、緑の波長帯域のS偏光であり、G−PBS96の反射面96aで反射され進行方向を90°変化させ、第3の液晶パネル97に導かれる。
【0233】
次に、第3の液晶パネル97に導かれた照明光は、緑の波長帯域のS偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第3の液晶パネル97により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、G−PBS96に戻される。
【0234】
次に、G−PBS96に戻された第3の液晶パネル97からの反射光は、緑の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、P偏光がG−PBS96の反射面96aを透過して合成プリズム98に導かれ、S偏光が反射面96aで反射され進行方向を90°変化させ第3のフィールドレンズ95側に戻される。
【0235】
次に、合成プリズム98に導かれた第3の液晶パネル97で変調された反射光は、合成プリズム98を透過して直進し、投影レンズ99に導かれる。
【0236】
以上のように、クロスダイクロイックミラー85やダイクロイックミラー91により3つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルで変調された反射光は、合成プリズム98で合成されて投影レンズ99に導かれ、この投影レンズ99によりスクリーン等に拡大投影される。
【0237】
このような、プロジェクタ装置60は、入射PBS68、G−PBS69、RB−PBS72、出射PBS76に、それぞれ上述した回折プリズム15又は回折プリズム35をもちいることで、上述したプロジェクタ装置10及び/又はプロジェクタ装置30と同等の効果を得ることができる。
【0238】
このような、プロジェクタ装置80は、B−PBS88、R−PBS93、G−PBS96に、それぞれ上述した回折プリズム15又は回折プリズム35を用いることで、上述したプロジェクタ装置10及び/又はプロジェクタ装置30と同等の効果を得ることができる。
【0239】
次に、本発明を適用したカラー映像を投影することができるプロジェクタ装置として、図9に示す、プロジェクタ装置100について説明する。
【0240】
プロジェクタ装置100は、照明光を出射する光源となるランプ101と、このランプ101側から光路順に、フライアイインテグレータ102と、PS変換合成素子103と、メインコンデンサ104と、フィールドレンズ105と、PBS106とを備えている。
【0241】
ランプ101は、カラー画像を表示するために必要とされる、光の3原色である赤,緑,青の波長帯域の光を含む白色光を出射することができるようにされている。このようなランプ101は、白色光を発する発光体101aと、発光体101aから発せられた光を反射するリフレクタ101bとを有している。ランプ101の発光体101aとしては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いられる。ランプ101のリフレクタ101bとしては、凹面鏡が用いられ、その鏡面が周効率のよい形状とされていることが好ましく、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【0242】
フライアイインテグレータ102は、ランプ101から出射された照明光が後述する液晶パネルの有効面積内を均一に照明するために、照明光を液晶パネルの有効面積の形状の光束とし、照度分布を均一化するようにされている。このようなフライアイインテグレータ102は、マルチレンズアレイとも呼ばれ、複数の小さな凸レンズをアレイ状に設けたものを二つ組み合わせ、ランプ101側のマルチレンズアレイ102aによりランプ101からの照明光を集光し小さな点光源を作り出し、他方のマルチレンズアレイ102bによりそれぞれの点光源からの照明光を合成するようにされている。
【0243】
PS変換合成素子103は、ランプ101からの照明光を有効利用するために、照明光の偏光成分を揃えるようにされている。PS変換合成素子103は、λ/2板や偏光ビームスプリッタ等により構成され、例えば、P偏光をS偏光に変換することができるようにされており、入射した照明光の内でS偏光を透過するとともにP偏光をS偏光に変換して出力するので、照明光を全てS偏光にすることができる。
【0244】
メインコンデンサ104は、PS変換合成素子103を透過した照明光を集光する凸レンズである。
【0245】
フィールドレンズ105は、メインコンデンサ104で集光された照明光を、さらに後述する3枚の液晶パネルに集光するようにされた凸レンズである。
【0246】
なお、これら集光レンズは、凸レンズに限定されるものではない。例えばメインコンデンサ104の機能は、フライアイインテグレータ102のマルチレンズアレイ102bの各レンズエレメントをマルチレンズアレイ102aの各レンズエレメントに対して偏芯させることでも得ることができる。
【0247】
PBS106は、フィールドレンズ105を透過した照明光の偏光成分に応じて、この照明光を透過又は反射させて分離するようにされている。PBS106は、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35と略同等の構成とされており、例えば、P偏光を透過させ直進させるとともに、S偏光を光路に対して45°傾いた反射面106aで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0248】
また、プロジェクタ装置100は、PBS106の反射面106aで反射した照明光の進行方向に、分離合成プリズム107を備えている。
【0249】
分離合成プリズム107は、PBS106の反射面106aで反射された照明光の波長帯域に応じて、この照明光を光路にたいして45°傾き、且つ互いに直行する反射面107aで反射させ、反射面107bで反射させ、又は反射面107a及び反射面107bを透過させて分離するようにされている。分離合成プリズム107は、誘電体多層膜等を互いの面が直交するようにプリズムに挟み込まれた構造とされており、例えば、青の波長帯域の光を光路に対して45°傾いた反射面107aで反射させ進行方向を90°変化させ、緑の波長帯域の光を透過させて直進させ、赤の波長帯域の光を光路に対して45°傾いた反射面107bで反射させ進行方向を90°変化させる。
【0250】
さらに、プロジェクタ装置100は、分離合成プリズム107の反射面107aで反射した照明光の進行方向に第1の液晶パネル108と、分離合成プリズム107の反射面107a及び反射面107bを透過した照明光の進行方向に第2の液晶パネル109と、分離合成プリズム107の反射面107bで反射した照明光の進行方向に第3の液晶パネル110とを備えている。
【0251】
第1の液晶パネル108は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち青色の映像信号が入力され、この青色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第1の液晶パネル108は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0252】
第2の液晶パネル109は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち緑色の映像信号が入力され、この緑色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第2の液晶パネル109は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0253】
第3の液晶パネル110は、光の3原色毎に分離された映像信号のうち赤色の映像信号が入力され、この赤色の映像信号に基づいたパターンを表示し、照明光が入射されることにより、この照射光を変調し反射するようにされている。この第3の液晶パネル110は、液晶分子が封入された液晶パネルであり、各画素ごとに光を変調することができる。
【0254】
分離合成プリズム107では、フィールドレンズ105を透過した照明光と、第1の液晶パネル108、第2の液晶パネル109及び第3の液晶パネル110でそれぞれ変調された反射光とがこの分離合成プリズム107を透過して直進する光と反射面107a又は反射面107bで反射して進行方向が90°変化する光とに分離される。
【0255】
また、PBS106では、第1の液晶パネル108、第2の液晶パネル109及び第3の液晶パネル110でそれぞれ変調された反射光とがこのPBS106を透過して直進する。
【0256】
さらにまた、プロジェクタ装置100は、PBS106の反射面106aを透過した第1の液晶パネル108で変調された反射光と、PBS106の反射面106aを透過した第2の液晶パネル109で変調された反射光と、PBS106の反射面106aを透過した第3の液晶パネル110で変調された反射光との進行方向に、投影レンズ111を備えている。
【0257】
投影レンズ111は、PBS106の反射面106aを透過した第1の液晶パネル108で変調された反射光と、PBS106の反射面106aを透過した第2の液晶パネル109で変調された反射光と、PBS106の反射面106aを透過した第3の液晶パネル110で変調された反射光とをともに拡大投影することができるようにされた凸レンズであり、図示しないスクリーン等に映像を投影することができるようにされている。
【0258】
上述したように構成されたプロジェクタ装置100について、ランプ101から出射した照明光の光路に沿って各部の動作を説明する。
【0259】
ランプ101から出射した照明光は、光の3原色となる赤、緑、青の波長帯域を含み、無偏光光としてフライアイインテグレータ102に導かれる。
【0260】
次に、フライアイインテグレータ102に導かれた照明光は、フライアイインテグレータ102により照度分布を均一化され透過し、PS変換合成素子103に入射する。
【0261】
次に、PS変換合成素子103に入射した照明光は、S偏光がそのまま透過するとともに、P偏光がS偏光に変換されて、全てS偏光としてメインコンデンサ104に入射する。
【0262】
次に、メインコンデンサ104に入射した照明光は、メインコンデンサ104により集光されてフィールドレンズ105に導かれる。
【0263】
次に、フィールドレンズ105に導かれた照明光は、フィールドレンズ105により第1の液晶パネル108と第2の液晶パネル109と第3の液晶パネル110とに集光するようにPBS106に導かれる。
【0264】
次に、PBS106に導かれた照明光は、赤、緑、青の波長帯域全てを含むS偏光であり、PBS106の反射面106aで反射され進行方向を90°変化され、分離合成プリズム107に導かれる。
【0265】
次に、分離合成プリズム107に入射した照明光は、赤、緑、青の波長帯域全てを含むS偏光であり、青の波長帯域が反射面107aにより反射され進行方向を90°変化され第1の液晶パネル108に導かれ、緑の波長帯域が反射面107a及び反射面107bを透過して直進し第2の液晶パネル109に導かれ、赤の波長帯域が反射面107bで反射され進行方向を90°変化され第3の液晶パネルに導かれる。なお、青の波長帯域の照明光と赤の波長帯域の照明光とは、進行方向が180°異なるように分離される。
【0266】
次に、上述した分離合成プリズム107により分離された照明光のうち、分離合成プリズム107の反射面107aで反射して第1の液晶パネル108に導かれた照明光は、青の波長帯域のS偏光であり、青色の映像信号に基づくパターンが表示された第1の液晶パネル108により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、分離合成プリズム107に戻される。また、上述した分離合成プリズム107により分離された照明光のうち、分離合成プリズム107の反射面107a及び反射面107bを透過して第2の液晶パネル109に導かれた照明光は、緑の波長帯域のS偏光であり、緑色の映像信号に基づくパターンが表示された第2の液晶パネル109により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、分離合成プリズム107に戻される。
【0267】
さらに、上述した分離合成プリズム107により分離された照明光のうち、分離合成プリズム107の反射面107bで反射して第3の液晶パネル110に導かれた照明光は、赤の波長帯域のS偏光であり、赤色の映像信号に基づくパターンが表示された第3の液晶パネル110により変調され反射されて進行方向を180°変化させ、この際にP偏光が生成され、分離合成プリズム107に戻される。
【0268】
次に、分離合成プリズム107に戻された第1の液晶パネル108からの反射光は、青の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、反射面107aで反射され進行方向を90°変化されてPBS106に戻される。
【0269】
また、分離合成プリズム107に戻された第2の液晶パネル109からの反射光は、緑の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、反射面107a及び反射面107bを透過して直進しPBS106に戻される。
【0270】
さらに、分離合成プリズム107に戻された第3の液晶パネル110からの反射光は、赤の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、反射面107bで反射され進行方向を90°変化されてPBS106に戻される。
【0271】
次に、PBS106に戻された第1の液晶パネル108からの反射光は、青の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、P偏光がPBS106の反射面106aを透過して投影レンズ111に導かれ、OFF光であるS偏光が反射面106aで反射され進行方向を90°変化させランプ101側に戻される。
【0272】
また、PBS106に戻された第2の液晶パネル109からの反射光は、緑の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、P偏光がPBS106の反射面106aを透過して投影レンズ111に導かれ、OFF光であるS偏光が反射面106aで反射され進行方向を90°変化させランプ101側に戻される。
【0273】
さらに、PBS106に戻された第3の液晶パネル110からの反射光は、赤の波長帯域のP偏光とOFF光であるS偏光とであり、P偏光がPBS106の反射面106aを透過して投影レンズ111に導かれ、OFF光であるS偏光が反射面106aで反射され進行方向を90°変化させランプ101側に戻される。
【0274】
以上のように、分離合成プリズム107により3つの光路に分離されたそれぞれの波長帯域の光は、照明光としてそれぞれの波長帯域に対応した液晶パネルに入射され、それぞれの液晶パネルにより変調され反射される。そして、それぞれの液晶パネルで変調された反射光は、分離合成プリズム107で合成されて投影レンズ111に導かれ、この投影レンズ111によりスクリーン等に拡大投影される。
【0275】
このような、プロジェクタ装置100は、PBS106に、上述した回折プリズム15又は回折プリズム35を用いることで、上述したプロジェクタ装置10及び/又はプロジェクタ装置30と同等の効果を得ることができる。
【0276】
なお、上述では、光変調素子として液晶パネルを用いているが、これに限定されるものではなく、偏光状態を空間的に変調する素子であれば、その種類を問わない。
【0277】
また、図5及び図6に示される回折グリッド51、回折グリッド基材52に代えて、板状の透明基材の上に波長成分に応じて光を透過又は反射する特性を有する光分離層を形成し、プリズム基材54を、複数の平板部材55が軟質接着層56を介して接合された構成としてもよい。もちろん光分離層は板状の透明部材を介さずに所定の平板部材55の上に直接形成してもよい。
【0278】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明に係るプリズムは、広い入射角度における光束の分離特性に優れ、且つ結像光学系内に用いても非点収差の発生を抑制することができる。また、分離特性に優れているために屈折率の高い基材を用いずとも所望の特性を得ることができるので、誘電体多層膜によるPBSと比較して低コストで同等の性能を得ることができる。また、屈折率の高い基材を用いなくても良いことから低コスト化及び軽量化を図ることができる。さらに、それぞれの構成要素の材料の組み合わせ自由度が高く所望の特性を得やすいため、様々な光学系において容易に用いることができる。
【0279】
また、グリッド基材とプリズム基材と間に軟性を有する接着層が設けられているため、内部に発生する応力を低減することができ、光学的な歪を低減することができるとともに、プリズム基材が複数の平板部材を軟質接着層を介して光学的に結合されているため内部に発生する応力をさらに低減することができ、光学的な歪を低減することができる。
【0280】
また、本発明に係る投影装置は、上述のプリズムを用いることにより、高いNAでの分離特性の維持が可能であるため、コントラストの良い映像を投影することができ、また光の利用効率も向上し、明るい映像を投影することができる。また、上述のプリズムを用いることにより、結像光学系内での非点収差の発生を抑制することができるので、鮮明な映像を投影することができる。さらに、上述のプリズムを用いることにより低コスト化及び軽量化を図ることができる。
【0281】
また、プリズムが光学的な歪を低減することができるため、投影する映像の黒むらを抑制することができ、また、熱の応力による歪みも抑制することができるので、このプリズムに入力する光量を上げることによる熱の発生の影響が低減できるため、光源から出射すること光量を上げて投影する映像の明るさを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたプロジェクタ装置の構成を示す図である。
【図2】本発明が適用されたプリズムの構成を示す図である。
【図3】本発明が適用されたプロジェクタ装置の他の構成を示す図である。
【図4】本発明が適用された光学部材の構成を示す図である。
【図5】本発明が適用されたプリズムのコーナープリズムが積層構造である構成を示す図である。
【図6】本発明が適用されたプリズムのコーナープリズムが積層構造である他の構成を示す図である。
【図7】本発明が適用されたプロジェクタ装置構成における他の構成を示す図である。
【図8】本発明が適用されたプロジェクタ装置構成におけるさらに他の構成を示す図である。
【図9】本発明が適用されたプロジェクタ装置構成におけるさらに他の構成を示す図である。
【図10】従来のPBSの構成を示す図である。
【図11】従来の回折グリッドPBSを示す図である。
【符号の説明】
15 回折プリズム、21 回折グリッド、22 回折グリッド基材、23接着層、24 プリズム基材、25 回折グリッド媒質
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a prism that separates illumination light emitted from a light source in accordance with the wavelength or polarization component, and modulates the illumination light emitted from the light source using a reflective light modulation element, and magnifies the projection using a lens. Projection device And Related.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to enable a large screen display, illumination light is irradiated from a lamp to a liquid crystal panel on which a pattern corresponding to an input video signal is displayed, and the liquid crystal panel modulates and reflects the reflected light. There is a projection apparatus that performs enlarged projection using a projection lens.
[0003]
In this projector, a polarizing beam splitter (hereinafter referred to as PBS: Polarized Beam) that separates the forward path and the return path in the optical path so that the illumination light to the liquid crystal panel and the reflected light modulated by the liquid crystal panel do not have the same optical path. Called Splitter). As shown in FIG. 10, the PBS 200 has a structure in which a pair of corner prisms 202 serving as a base material are bonded so as to sandwich the dielectric multilayer film 201. The PBS 200 is formed such that the dielectric multilayer film 201 has different reflectance and transmittance according to the wavelength or polarization direction of light, and functions as a beam splitter that separates the light flux according to the wavelength or polarization direction ( For example, see Patent Document 1.)
[0004]
The PBS 200 as described above can be classified into a McNile type in which the dielectric multilayer film 201 separates the light beam according to the polarization component, and a dichroic type that separates the light beam according to the wavelength.
[0005]
In PBSs that use interference of dielectric multilayer films, such as McNile type and dichroic type, the performance is determined by the combination of the refractive index of the substrate and the dielectric material to be laminated, and there is a limit to the desired performance . For example, with such a PBS, it is very difficult to maintain the separation characteristics of P-polarized light and S-polarized light at a wide incident angle. For this reason, when this PBS is incorporated in an optical system having a large angular distribution, that is, a small F value, the separation characteristics are poor and the light utilization efficiency is also deteriorated.
[0006]
As a solution, a flat diffraction grid PBS 210 as shown in FIG. 11 can be used (see, for example, Patent Document 2). In such a diffraction grid PBS 210, for example, a grid-like diffraction grid 212 formed of aluminum or the like is provided on a glass substrate 211, and the diffraction grid 212 separates light according to a polarization component.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2000-147246 A
[Patent Document 2]
JP 11-6989 A (6th page, FIG. 12)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-described diffraction grid 212 is used as a beam splitter, it is necessary to dispose the diffraction grid PBS 210 obliquely with respect to the chief ray, and therefore, when entering the optical path of the imaging optical system. Will cause astigmatism.
[0009]
In addition, when using a McNile type or dichroic type prism, light is transmitted through the base material due to distortion in the prism caused by a rise in temperature of the prism or a holding mechanism, and a non-uniform refractive index distribution of the base material. A phase difference occurs, and the extinction ratio is partially deteriorated by this influence. In a projection apparatus using such a prism, so-called black unevenness occurs in the projected image, and a clear image cannot be projected.
[0010]
For this reason, it is necessary to select a material having a low optical elastic constant that hardly causes distortion inside the prism as the base material of the prism. However, a material having a low optical elastic constant is expensive, and the cost of the prism using the material having such a low optical elastic constant, and the entire projection apparatus using the prism is also high. Moreover, it is very difficult to produce a prism with good performance with an inexpensive glass material having a high optical elastic constant.
[0011]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and is a prism that suppresses the generation of astigmatism and has a uniform refractive index distribution of the base material. And using this An object is to provide a projection device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A prism according to the present invention is a prism that transmits or reflects incident light in accordance with a polarization component, and includes a substantially grid-shaped diffraction grid formed of metal, and a pair of diffraction grid base materials sandwiching the diffraction grid. An adhesive layer provided on each surface side facing the diffraction grid of the pair of diffraction grid base materials, and a pair of block members respectively fixed to the pair of diffraction grid base materials via the adhesive layer, A space formed by the diffraction grid and the pair of diffraction grid base materials is filled with a medium having a refractive index substantially equal to that of the block member. The block member is formed by alternately laminating a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished via a soft adhesive layer having flexibility, and are optically coupled. It is characterized by.
[0013]
The prism according to the present invention configured as described above suppresses astigmatism in the imaging optical system by sandwiching the diffraction grid between a pair of block members, and makes the incident light excellent in a wide incident angle range. Maintains polarization separation characteristics and can transmit or reflect depending on the polarization component Furthermore, since a pair of block members are optically coupled by laminating a plurality of plate-like members alternately via a soft adhesive layer, it is possible to reduce the stress generated inside, thereby refraction. It can transmit light without disturbing the polarization state by keeping the rate distribution uniform, and reduce optical distortion. it can.
[0014]
Further, the projection device according to the present invention transmits or reflects a light source that emits illumination light, a condenser lens that collects illumination light emitted from the light source, and light from the condenser lens according to a polarization component. A prism, a light modulation element that modulates and reflects the illumination light transmitted or reflected by the prism, and a projection lens that magnifies and projects the reflected light modulated by the light modulation element reflected or transmitted by the prism. A substantially grid-like diffraction grid formed of metal, a pair of diffraction grid base materials sandwiching the diffraction grid, an adhesive layer provided on each side facing the diffraction grid of the pair of diffraction grid base materials, and adhesion A pair of block members respectively fixed to the pair of diffraction grid bases via the layers, and the block portion in the gap formed by the diffraction grid and the pair of diffraction grid bases Medium is filled with a refractive index substantially equal to The block member is formed by alternately laminating a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished through a soft adhesive layer having flexibility, and are optically coupled. It is characterized by that.
[0015]
The projector according to the present invention configured as described above, when the reflected light modulated by the light modulation element is transmitted or reflected through the prism, the reflected light is well polarized and generated with astigmatism. The image is projected by the projection lens.
[0018]
Furthermore, the prism according to the present invention is provided on a plate-like substrate, and is provided with a light separation layer having a property of transmitting or reflecting light according to a polarization component, and a light separation layer of the plate-like substrate. A block having a pair of adhesive layers provided on the main surface side that does not come into contact with the plate-like base material of the light separation layer and a pair of block members that sandwich the light separation layer via the adhesive layer The member is composed of a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished. Stacked alternately via soft adhesive layers with softness and optically coupled It is characterized by that.
[0019]
The prism according to the present invention configured as described above, plural Through the soft adhesive layer where the plate-like member has flexibility Alternatingly stacked, optically coupled Astigmatism is suppressed by sandwiching the light separation layer using the block member, and the incident light is transmitted or reflected according to the polarization component, and is emitted without disturbing the polarization state.
[0020]
Furthermore, the projection device according to the present invention transmits or reflects the light source that emits illumination light, the condensing lens that condenses the illumination light emitted from the light source, and the light from the condensing lens according to the polarization component. A prism, a light modulation element that modulates and reflects the illumination light transmitted or reflected by the prism, and a projection lens that magnifies and projects the reflected light modulated by the light modulation element reflected or transmitted by the prism. A light separation layer provided on the plate-like substrate and having a property of transmitting or reflecting light according to the polarization component; and a main surface side where the light separation layer of the plate-like substrate is not provided and the light separation layer And a pair of block members sandwiching the light separation layer via the adhesive layer, the block member having a mirror-polished surface A plurality of plate-shaped members Stacked alternately via soft adhesive layers with softness and optically coupled It is characterized by that.
[0021]
The projector according to the present invention configured as described above, when the reflected light modulated by the light modulation element is transmitted or reflected through the prism, the reflected light is well polarized and generated with astigmatism. The image is projected by the projection lens.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a projector device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0023]
As shown in FIG. 1, a projector device 10 to which the present invention is applied includes a lamp 11 serving as a light source that emits illumination light, a main condenser 12, a field lens 13, and a pre-polarized light in order of the optical path from the lamp 11 side. A plate 14, a diffraction prism 15, a reflective liquid crystal panel 16, and a projection lens 17 are provided.
[0024]
The lamp 11 includes a light emitter 11a that emits white light, and a reflector 11b that reflects light emitted from the light emitter 11a. As the light emitter 11a of the lamp 11, for example, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. A concave mirror is used as the reflector 11b of the lamp 11, and it is preferable that the mirror surface has a shape with good circumferential efficiency, for example, a shape of a rotationally symmetric surface such as a rotating surface or a rotating ellipsoid. Yes.
[0025]
The main capacitor 12 is composed of a convex lens that collects the illumination light emitted from the lamp 11.
[0026]
The field lens 13 is configured by a convex lens, and collects the illumination light transmitted through the main capacitor 12, and is arranged so that a light beam by the illumination light is modulated by the reflective liquid crystal panel 16 and output through the projection lens 17. Has been.
[0027]
The pre-polarizing plate 14 is a polarizing plate that transmits illumination light transmitted through the field lens 13 only with a predetermined polarization component. For example, the pre-polarization plate 14 transmits an S-polarized component.
[0028]
The diffraction prism 15 is configured to transmit or reflect the illumination light in accordance with the polarization component of the illumination light transmitted through the pre-polarizing plate 14 and to separate the illumination light. For example, the diffraction prism 15 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light by the reflecting surface 15a inclined by 45 ° with respect to the optical path to change the traveling direction by 90 °.
[0029]
In the diffraction prism 15, the illumination light transmitted through the pre-polarizing plate 14 is separated into light that travels straight through the diffraction prism 15 and light that reflects by the reflecting surface 15 a and changes in traveling direction by 90 °.
[0030]
In addition, the projector device 10 includes a reflective liquid crystal panel 16 in the traveling direction of the illumination light reflected by the reflecting surface 15 a of the diffraction prism 15.
[0031]
The reflective liquid crystal panel 16 receives a video signal, displays a pattern based on the video signal, and modulates and reflects the irradiation light when illumination light is incident thereon. The reflective liquid crystal panel 16 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0032]
In the diffraction prism 15, the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 16 passes through the reflecting surface 15a and travels straight.
[0033]
Further, the projector device 10 includes a projection lens 17 in the traveling direction of the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 16 that has passed through the reflecting surface 15 a of the diffraction prism 15.
[0034]
The projection lens 17 is a convex lens capable of enlarging and projecting the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 16 transmitted through the reflecting surface 15a of the diffraction prism 15, and projects an image on a screen or the like (not shown). Have been able to.
[0035]
Here, the configuration of the above-described diffraction prism 15 will be described.
[0036]
As shown in FIG. 2, the diffractive prism 15 diffracts incident light, a pair of diffractive grid base materials 22 sandwiching the diffractive grid 21, and the diffractive grid base 22 facing the diffractive grid 21. And a pair of prism base materials 24 bonded to each other through the adhesive layer 23.
[0037]
The diffraction grid 21 is formed of a metal in a substantially grid shape between a pair of diffraction grid base materials 22. The diffraction grid 21 is made of, for example, aluminum. The diffraction grid 21 is not limited to aluminum, and other materials may be used depending on the optical system.
[0038]
The diffraction grid base material 22 is a thin flat plate such as glass, for example, and sandwiches the diffraction grid 21.
[0039]
The adhesive layer 23 is formed of a soft adhesive having flexibility, and for example, a UV adhesive having rubber properties, a silicon adhesive having rubber properties, or the like is used. Further, the adhesive layer 23 is provided on the surface side of the diffraction grid base material 22 that faces the diffraction grid 21.
[0040]
The prism base 24 is a so-called corner prism made of a glass material such as quartz having a low birefringence or SF57 manufactured by Schott, and having a substantially prismatic shape. In this embodiment, the prism base material 24 has a shape of a triangular prism with a bottom surface having a substantially right triangle shape, and is diffracted with respect to a rectangular side surface with a short side intersecting at a substantially right angle at the bottom surface of the prism base material 24. The grid base material 22 is disposed so as to be inclined along a side surface having a long side as a ridge.
[0041]
A gap between the diffraction grid 21 and the diffraction grid base material 22 is filled with a diffraction grid medium 25 that optically couples the diffraction grid 21 and the diffraction grid base material 22. Note that when the gap between the diffraction grid 21 and the diffraction grid base material 22 is not filled with the diffraction grid medium 25, this gap becomes an air gap, which is caused by a difference in refractive index at the interface between the air and the diffraction grid base material 22. Reflection occurs and the separation characteristics deteriorate significantly.
[0042]
Here, the diffractive grid base material 22 and the diffractive grid medium 25 are designed and created with a refractive index substantially the same as that of the prism base material 24, and the interface between the prism base material 24 and the diffractive grid base material 22 is the adhesive layer 23. Are optically coupled. That is, the pitch and height of the diffraction grid 21 formed of metal are set so as to obtain a predetermined polarization separation characteristic in accordance with the diffraction grid base material 22 made of the diffraction grid medium 25, glass, or the like. A diffraction grid 21 is created that is coupled to each other.
[0043]
In such a diffractive prism 15, when non-polarized light is incident, all the interfaces are optically coupled as described above, so that they reach the diffractive grid 21 without being internally reflected. The S-polarized light is reflected by the reflecting surface 15a under the influence of diffraction, and the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 15a, so that the P-polarized light and the S-polarized light are well separated.
[0044]
As described above, the diffraction prism 15 is formed by the diffraction grid 21 and the diffraction grid base material 22, and has a configuration in which the diffraction grid PBS excellent in separation characteristics at a wide incident angle is sandwiched by the prism base material 24 via the adhesive layer 23. Therefore, it has excellent separation characteristics at a wide incident angle and can suppress astigmatism even when used in an imaging optical system.
[0045]
Further, since the diffraction prism 15 has a high degree of freedom in combining the constituent materials of the diffraction grid base material 22, the diffraction grid medium 25, the prism base material 24, etc., and easily obtains desired characteristics, it can be used in various optical systems. It can be used easily.
[0046]
Further, since the diffraction prism 15 has excellent separation characteristics at a wide incident angle, a desired characteristic can be obtained even when a high-grade glass material, that is, a base material having a refractive index not so high is used. Comparable performance can be obtained at low cost as compared with PBS using a multilayer film. Further, since the glass material having a high refractive index has a high specific gravity, the diffraction prism 15 can generally be reduced in weight by reducing the refractive index as much as possible.
[0047]
Furthermore, since the diffraction prism 15 is provided with a soft adhesive layer 23 between the diffraction grid base material 22 and the prism base material 24, the stress generated in the diffraction prism 15 can be moderated, and the optical Distortion can be reduced.
[0048]
Here, the operation of each part of the projector device 10 configured as described above will be described along the optical path of the illumination light emitted from the lamp 11.
[0049]
The illumination light emitted from the lamp 11 enters the main capacitor 12 as non-polarized light.
[0050]
Next, the illumination light incident on the main condenser 12 is condensed by the main condenser 12 and guided to the field lens 13, condensed by the field lens 13 and guided to the pre-polarizing plate 14.
[0051]
Next, the illumination light guided to the pre-polarizing plate 14 transmits, for example, only the S-polarized light component and is guided to the diffraction prism 15.
[0052]
Next, the illumination light guided to the diffractive prism 15 is S-polarized light, and only unnecessary P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 15a of the diffractive prism 15 and travels straight, while the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 15a and travels. Change direction by 90 °. That is, the illumination light is reflected by the reflecting surface 15 a of the diffraction prism 15 and is guided to the reflective liquid crystal panel 16 with the traveling direction changed by 90 °.
[0053]
Next, the illumination light guided to the reflective liquid crystal panel 16 is S-polarized light, and is modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 16 on which a pattern based on the video signal is displayed to change the traveling direction by 180 °. At this time, P-polarized light is generated and returned to the diffraction prism 15.
[0054]
Next, the reflected light from the reflective liquid crystal panel 16 returned to the diffraction prism 15 is P-polarized light and S-polarized light that is unnecessary OFF light, and the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 15 a of the diffraction prism 15. Then, the light is guided to the projection lens 17, and the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 15a, changes the traveling direction by 90 °, and is returned to the lamp 11 side.
[0055]
As described above, the illumination light emitted from the lamp 11 is guided to the reflective liquid crystal panel 16 by the diffraction prism 15 and is modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 16. Then, the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 16 is guided to the projection lens 17 and is enlarged and projected on the screen or the like by the projection lens 17.
[0056]
As described above, the projector device 10 uses the diffraction prism 15 having the diffraction grid 21, thereby reducing the dependency of the polarization separation characteristic on the incident angle of light and maintaining the separation characteristic at a high NA. Therefore, it is possible to project an image with good contrast, improve the light utilization efficiency, and project a bright image.
[0057]
Further, the projector device 10 can suppress astigmatism generated in the imaging optical system by using only the conventional flat diffraction grating PBS by using the diffraction prism 15, so that a clear image can be obtained. Can be projected.
[0058]
Furthermore, since the diffraction prism 15 can be produced at low cost and light weight as described above, the projector device 10 can reduce the cost and weight of the entire device.
[0059]
Furthermore, since the diffraction prism 15 can reduce optical distortion, the projector device 10 can suppress black unevenness in the projected image.
[0060]
Next, as another projector apparatus to which the present invention is applied, a projector apparatus 30 shown in FIG. 3 will be described.
[0061]
The projector device 30 includes a lamp 31 serving as a light source that emits illumination light, and a main capacitor 32, a field lens 33, a pre-polarizing plate 34, and a diffraction prism 35 in order of the optical path from the lamp 31 side.
[0062]
The lamp 31 can emit white light. Such a lamp 31 includes a light emitter 31a that emits white light, and a reflector 31b that reflects light emitted from the light emitter 31a. As the light emitter 31a of the lamp 31, for example, a high pressure mercury lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. As the reflector 31b of the lamp 31, a concave mirror is used, and it is preferable that the mirror surface has a shape with good circumferential efficiency, for example, a shape of a rotationally symmetric surface such as a rotating surface or a rotating ellipsoid. Yes.
[0063]
The main capacitor 32 is a convex lens that collects the illumination light emitted from the lamp 31.
[0064]
The field lens 33 is a convex lens that collects the illumination light transmitted through the main condenser 32.
[0065]
The pre-polarizing plate 34 is a polarizing element that transmits only a predetermined polarization component of the illumination light transmitted through the field lens 33. For example, the pre-polarizing plate 34 transmits an S-polarized component. PBS may be used as this polarizing element.
[0066]
The diffraction prism 35 is configured to transmit or reflect the illumination light according to the polarization component of the illumination light transmitted through the pre-polarizing plate 34 and separate it. For example, the diffraction prism 35 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light by the reflecting surface 35a inclined by 45 ° with respect to the optical path to change the traveling direction by 90 °.
[0067]
In the diffraction prism 35, the illumination light transmitted through the pre-polarizing plate 34 is separated into light that travels straight through the diffraction prism 35 and light that is reflected by the reflecting surface 35a and whose traveling direction changes by 90 °.
[0068]
In addition, the projector device 30 includes a reflective liquid crystal panel 36 in the traveling direction of the illumination light reflected by the reflecting surface 35 a of the diffraction prism 35.
[0069]
The reflective liquid crystal panel 36 receives a video signal, displays a pattern based on the video signal, and modulates and reflects the irradiation light when illumination light is incident thereon. The reflective liquid crystal panel 36 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0070]
In the diffraction prism 35, the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 36 passes through the reflecting surface 35a and travels straight.
[0071]
Further, the projector device 30 includes a projection lens 37 in the traveling direction of the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 36 that has passed through the reflecting surface 35 a of the diffraction prism 35.
[0072]
The projection lens 37 is a convex lens that is capable of enlarging and projecting the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 36 that has passed through the reflective surface 35a of the diffraction prism 35, and projects an image on a screen (not shown). Have been able to.
[0073]
By the way, the optical member such as the diffraction prism 35 as described above is subjected to stress due to heating by light from the light source, external holding force or adhesive force when fixing or bonding to the apparatus, and the like, and optical distortion is caused. appear.
[0074]
Therefore, as shown in FIG. 4, such a problem can be solved by dividing the optical member 40 into a plurality of flat plate members 41 and laminating them through the soft adhesive layer 42.
[0075]
That is, the optical member 40 includes a plurality of flat plate members 41 and a soft adhesive layer 42 having a softness to bond them. The flat plate member 41 is a member whose surface is mirror-polished and is made of a material substantially equivalent to the optical member 40. The soft adhesive layer 42 is formed of a soft soft adhesive, and for example, a rubbery UV adhesive, a rubbery silicon adhesive, or the like is used.
[0076]
The optical member 40 configured as described above has an interface between the flat plate member 41 and the soft adhesive layer 42 that is optically coupled, and functions as one member.
[0077]
Further, the optical member 40 divides the constituent members into a plurality of flat plate members 41 and inserts a soft adhesive layer 42 at the interface thereof, so that the stress applied in the interface direction is released by the soft adhesive layer 42 and is optically Generation of a large distortion can be suppressed. That is, the optical elastic constant of the entire optical member 40 can be reduced. In other words, the optical member 40 having a low optical elastic constant can be created by dividing the member having a high optical elastic constant into the plurality of flat plate members 41 as described above.
[0078]
As described above, in order to release the stress of a predetermined optical member, the optical member is divided into a plurality of flat plates, and the interface between these flat plates is optically bonded with a soft adhesive, and applied in the interface direction. The stress can be released by the adhesive, and the generation of optical distortion can be suppressed. Therefore, even if the incident light passes through the optical component and is separated by a polarization separation layer or the like and becomes light of a predetermined polarization state such as S-polarized light or P-polarized light, it is polarized light due to optical distortion. The light can be transmitted and emitted without causing a disturbance in direction.
[0079]
Further, for example, when an optical member having a shape such as a triangular prism or a pyramid is divided into a plurality of flat plate members whose cross-sectional shape gradually changes, and the flat plate member is configured by laminating via a soft adhesive, that is, When the shape of two laminated surfaces where each flat plate member is laminated via a soft adhesive is different and the laminated surface has the same shape as the laminated surface of another adjacent flat plate member, It is preferable because stress due to temperature changes of different flat plate members is absorbed by the adhesive having flexibility.
[0080]
Therefore, the above-described method is used for the diffraction prism 35 in the projector device 30 described above.
[0081]
Here, the configuration of the above-described diffraction prism 35 will be described.
[0082]
As shown in FIG. 5, the diffraction prism 35 is bonded to the diffraction grid 51, a pair of diffraction grid base materials 52 that sandwich the diffraction grid 51, and the surface of the diffraction grid base material 52 that faces the diffraction grid 51. And a pair of prism base materials 54 joined via a layer 53.
[0083]
The diffraction grid 51 is formed of a metal in a substantially grid shape between the pair of diffraction grid bases 52. The diffraction grid 51 is made of, for example, aluminum. The diffraction grid 51 is not limited to aluminum, and other materials can be used depending on the optical system.
[0084]
The diffraction grid base material 52 is a thin flat plate such as glass, for example, and sandwiches the diffraction grid 51.
[0085]
The adhesive layer 53 is formed of a soft adhesive having softness, and for example, a UV adhesive having rubber properties, a silicon adhesive having rubber properties, or the like is used. The adhesive layer 53 is provided on the surface of the diffraction grid base material 52 that faces the diffraction grid 51.
[0086]
The prism base 54 is a so-called corner prism having a substantially prismatic shape.
[0087]
The prism base 54 is configured such that a plurality of flat plate members 55 whose surfaces are mirror-polished are joined via a soft adhesive layer 56, and each flat plate member 55 is optically connected via the soft adhesive layer 56. Is bound to.
[0088]
The soft adhesive layer 56 is formed of a soft adhesive having softness, and for example, a UV adhesive having rubber properties, a silicon adhesive having rubber properties, or the like is used.
[0089]
In this embodiment, a triangular prism-shaped prism base material 54 whose bottom surface is a substantially right triangle is divided into a plurality of flat plate members 55 having a square cross section. In this case, at least one flat plate member 55 is different in the shape of two laminated surfaces laminated via the soft adhesive layer 56, and the laminated surface is equal in shape to the laminated surface of other adjacent flat plate members 55. ing. A plurality of flat plate members 55 having different shapes are stacked to constitute a triangular prism-shaped prism base material 54 as a whole. The prism base material 54 configured in this manner functions as a single prism because the flat plate member 55 and the soft adhesive layer 56 are optically coupled to each other.
[0090]
Further, since the plurality of flat plate members 55 constituting the prism base material 54 are arranged in a direction in which the adhesive layer 53 and the soft adhesive layer 56 of the diffraction grid base material 52 are parallel, the diffraction grid base material 52 and the flat plate member. 55 can be satisfactorily optically coupled via the adhesive layer 53 with their planes facing each other.
[0091]
A gap between the diffraction grid 51 and the diffraction grid base material 52 is filled with a diffraction grid medium 57. When the gap between the diffraction grid 51 and the diffraction grid base material 52 is not filled with the diffraction grid medium 57, the gap becomes an air gap, which is caused by a difference in refractive index at the interface between the air and the diffraction grid base material 52. Reflection occurs and the separation characteristics are significantly deteriorated.
[0092]
Here, the diffractive grid base material 52 and the diffractive grid medium 57 are designed and created with a refractive index substantially the same as that of the prism base material 54, and the interface between the prism base material 54 and the diffractive grid base material 52 is an adhesive layer. 53 is optically coupled.
[0093]
In such a diffractive prism 35, when non-polarized light is incident, all the interfaces are optically coupled as described above, so that they reach the diffractive grid 51 without being internally reflected. The S-polarized light is reflected by the reflecting surface 35a under the influence of diffraction, and the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 35a, so that the P-polarized light and the S-polarized light are separated.
[0094]
Such a diffractive prism 35 is formed by a diffractive grid 51 and a diffractive grid base material 52, and is configured to sandwich a diffractive grid PBS excellent in separation characteristics at a wide incident angle by a prism base material 54 via an adhesive layer 53. Therefore, it has excellent separation characteristics at a wide incident angle and can suppress astigmatism even when used in an imaging optical system.
[0095]
Further, since the diffraction prism 35 is excellent in separation characteristics at a wide incident angle, a desired characteristic can be obtained even when a high-grade glass material, that is, a base material having a refractive index not so high is used. Comparable performance can be obtained at low cost as compared with PBS using a multilayer film. Further, since a glass material having a high refractive index has a high specific gravity, the diffraction prism 35 can generally be reduced in weight by reducing the refractive index as much as possible.
[0096]
Furthermore, since the diffraction prism 35 has a high degree of freedom in combining the materials of the respective constituent elements and easily obtains desired characteristics, it can be easily used in various optical systems.
[0097]
Furthermore, since the diffraction prism 35 is provided with the adhesive layer 53 having flexibility between the diffraction grid base material 52 and the prism base material 54, the stress generated in the diffraction prism 35 can be reduced. Distortion can be reduced.
[0098]
Furthermore, since the prism base 54 is provided with the soft adhesive layer 56 between the plurality of flat plate members 55, the diffraction prism 35 can further reduce the stress generated in the diffraction prism 35, and optically. Distortion can be reduced.
[0099]
Here, regarding the projector device 30 configured as described above, the operation of each unit will be described along the optical path of the illumination light emitted from the lamp 31.
[0100]
The illumination light emitted from the lamp 31 enters the main capacitor 32 as non-polarized light.
[0101]
Next, the illumination light incident on the main condenser 32 is condensed by the main condenser 32 and guided to the field lens 33, condensed by the field lens 33 and guided to the pre-polarizing plate 34.
[0102]
Next, the illumination light guided to the pre-polarizing plate 34 is transmitted only to the S-polarized light component and guided to the diffraction prism 35, for example.
[0103]
Next, the illumination light guided to the diffractive prism 35 is S-polarized light, and only unnecessary P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 35a of the diffractive prism 35 and travels straight, while the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 35a and travels. Change direction by 90 °. That is, the illumination light is reflected by the reflecting surface 35 a of the diffraction prism 35 and is guided to the reflective liquid crystal panel 36 with the traveling direction changed by 90 °.
[0104]
Next, the illumination light guided to the reflective liquid crystal panel 36 is S-polarized light, and is modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 36 on which a pattern based on the video signal is displayed to change the traveling direction by 180 °. At this time, P-polarized light is generated and returned to the diffraction prism 35.
[0105]
Next, the reflected light from the reflective liquid crystal panel 36 returned to the diffraction prism 35 is P-polarized light and S-polarized light that is unnecessary OFF light, and the P-polarized light is transmitted through the reflection surface 35 a of the diffraction prism 35. Then, the light is guided to the projection lens 17, and the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 35a, changes the traveling direction by 90 °, and is returned to the lamp 31 side.
[0106]
As described above, the illumination light emitted from the lamp 31 is guided to the reflective liquid crystal panel 36 by the diffraction prism 35 and is modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 36. Then, the reflected light modulated by the reflective liquid crystal panel 36 is guided to the projection lens 37, and is enlarged and projected on the screen or the like by the projection lens 37.
[0107]
As described above, the projector device 30 can maintain a separation characteristic at a high NA by using the diffraction prism 35 having the diffraction grid 51, and therefore can project an image with good contrast, Utilization efficiency is improved and bright images can be projected.
[0108]
Further, the projector device 30 can suppress astigmatism that occurs in the imaging optical system by using only the conventional flat diffraction grid PBS by using the diffraction prism 35, so that a clear image can be obtained. Can be projected.
[0109]
Furthermore, as described above, since the diffraction prism 35 can be produced at a low cost in the projector device 30, the cost of the entire device can be reduced.
[0110]
Furthermore, since the diffraction prism 35 can reduce optical distortion, the projector device 30 can suppress black unevenness in the projected image.
[0111]
Furthermore, since the projector device 30 can reduce the weight of the diffraction prism 35, the entire device can be reduced in weight.
[0112]
Furthermore, since the diffraction prism 35 can suppress distortion due to thermal stress, the projector device 30 can reduce the influence of heat generation caused by increasing the amount of input light, thereby improving the brightness of the projected image. Can be made.
[0113]
Note that the diffraction prism 35 described above may have a configuration in which the stacking directions of the flat plate members 55 of the prism base material 54 are different as shown in FIG. The lamination direction of the flat plate member 55 is not limited to the direction shown in FIGS. 5 and 6, and may be an optimum direction depending on the optical system used.
[0114]
The present invention can also be used for a projector apparatus that can project a color image using a plurality of the diffraction prisms 15 and / or diffraction prisms 35 described above.
[0115]
First, a projector device 60 shown in FIG. 7 will be described as a projector device capable of projecting a color image to which the present invention is applied.
[0116]
The projector device 60 includes a lamp 61 serving as a light source that emits illumination light, a fly-eye integrator 62, a PS conversion composition element 63, a main capacitor 64, a field lens 65, and a pre-polarized light in order of the light path from the lamp 61 side. A plate 66, a first G polarization rotation element 67, and an incident PBS 68 are provided.
[0117]
The lamp 61 can emit white light including light in the wavelength bands of red, green, and blue, which are the three primary colors of light, necessary for displaying a color image. Such a lamp 61 includes a light emitter 61a that emits white light, and a reflector 61b that reflects light emitted from the light emitter 61a. As the light emitter 61a of the lamp 61, for example, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. As the reflector 61b of the lamp 61, a concave mirror is used, and it is preferable that the mirror surface has a shape with good circumferential efficiency, for example, a shape of a rotationally symmetric surface such as a rotating surface or a rotating ellipsoid. Yes.
[0118]
The fly eye integrator 62 uniformizes the illuminance distribution by using the illumination light as a light beam having the effective area of the liquid crystal panel so that the illumination light emitted from the lamp 61 uniformly illuminates the effective area of the liquid crystal panel, which will be described later. Have been to. Such a fly eye integrator 62 is also referred to as a multi-lens array, and a combination of two small convex lenses provided in an array form, and the illumination light from the lamp 61 is collected by the multi-lens array 62a on the lamp 61 side. A small point light source is created, and the illumination light from each point light source is synthesized by the other multi-lens array 62b.
[0119]
The PS conversion composition element 63 is configured to align the polarization components of the illumination light in order to effectively use the illumination light from the lamp 61. The PS conversion / combination element 63 is composed of a λ / 2 plate, a polarizing beam splitter, or the like, and is configured to convert P-polarized light into S-polarized light, for example, and transmits S-polarized light in incident illumination light. In addition, since the P-polarized light is converted to S-polarized light and output, all the illumination light can be converted to S-polarized light.
[0120]
The main capacitor 64 is a convex lens that condenses the illumination light transmitted through the PS conversion composition element 63.
[0121]
The field lens 65 is a convex lens that collects the illumination light transmitted through the main condenser 64.
[0122]
The pre-polarizing plate 66 is a polarizing plate that transmits the illumination light transmitted through the field lens 65 only with a predetermined polarization component. For example, the pre-polarization plate 66 transmits an S-polarized component.
[0123]
The first G polarization rotation element 67 rotates the green wavelength band, that is, the polarization plane of the green component of the illumination light collected by the field lens 65 by 90 °, and the other wavelength band, that is, red. And a laminated retardation film optimized to transmit while maintaining the polarization state of the blue component.
[0124]
The incident PBS 68 is configured to transmit or reflect the illumination light according to the polarization component of the illumination light that has passed through the first G polarization rotation element 67 and separate it. The incident PBS 68 has substantially the same configuration as the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the incident PBS 68 transmits the P-polarized light and reflects the S-polarized light by the reflecting surface 68a inclined by 45 ° with respect to the optical path. Change direction by 90 °.
[0125]
In the incident PBS 68, the illumination light transmitted through the first G-polarization rotating element 67 is separated into light that travels straight through the incident PBS 68 and light that is reflected by the reflecting surface 68a and whose traveling direction changes by 90 °. .
[0126]
In addition, the projector device 60 is provided with a G-PBS 69 in the traveling direction of the illumination light transmitted through the incident PBS 68.
[0127]
The G-PBS 69 is configured to transmit or reflect the illumination light according to the polarization component of the illumination light transmitted through the reflecting surface 68a of the incident PBS 68. The G-PBS 69 has substantially the same configuration as the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the G-PBS 69 transmits a P-polarized light and travels straight, and the S-polarized light is reflected by a reflecting surface 69a inclined by 45 ° with respect to the optical path. Reflect and change the direction of travel by 90 °.
[0128]
In the G-PBS 69, the illumination light transmitted through the incident PBS 68 is transmitted.
[0129]
Furthermore, the projector device 60 includes a first liquid crystal panel 70 in the traveling direction of the light transmitted through the G-PBS 69.
[0130]
The first liquid crystal panel 70 receives a green video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the green video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The first liquid crystal panel 70 is a display panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0131]
In the G-PBS 69, the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 70 is reflected by the reflecting surface 69a to change the traveling direction by 90 °.
[0132]
Furthermore, the projector device 60 includes a first R polarization rotating element 71 and an RB-PBS 72 in the optical path order of the illumination light reflected by the reflecting surface 68a of the incident PBS 68.
[0133]
The first R polarization rotation element 71 rotates a predetermined wavelength band, that is, a polarization plane of a component of a predetermined color, of the illumination light reflected by the reflection surface 68a of the incident PBS 68 by 90 °, and other wavelength bands. The retardation film is optimized so as to transmit while maintaining the polarization state. For example, since the green component is already transmitted and separated by the incident PBS 68, the first R polarization rotation element 71 changes the polarization plane of the red illumination light out of the blue and red components reflected by the reflection surface 68a. Rotate to maintain the polarization state of the illumination light in the other wavelength band, that is, the blue illumination light, and transmit it respectively.
[0134]
The RB-PBS 72 is configured to transmit or reflect the illumination light according to the polarization component of the illumination light transmitted through the first R polarization rotation element 71 and separate it. The RB-PBS 72 has substantially the same configuration as that of the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the RB-PBS 72 is a reflection surface 72a that transmits P-polarized light and travels straight and tilts S-polarized light by 45 ° with respect to the optical path. Reflect and change the direction of travel by 90 °.
[0135]
In the RB-PBS 72, the illumination light transmitted through the first R polarization rotating element 71 and the reflected light modulated by the liquid crystal panel described later are reflected by the light that passes through the RB-PBS 72 and travels straight on the reflection surface 72a. It is separated into light whose traveling direction changes by 90 °.
[0136]
Furthermore, the projector device 60 includes a second liquid crystal panel 73 in the traveling direction of the illumination light transmitted through the RB-PBS 72 and a third liquid crystal panel 74 in the traveling direction of the illumination light reflected by the reflecting surface 72a of the RB-PBS 72. With.
[0137]
The second liquid crystal panel 73 receives a red video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the red video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The second liquid crystal panel 73 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0138]
The third liquid crystal panel 74 receives a blue video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the blue video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The third liquid crystal panel 74 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are enclosed, and can modulate light for each pixel.
[0139]
In the RB-PBS 72, the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 73 is reflected by the reflecting surface 72a and the traveling direction changes by 90 °, and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 74 is changed to RB. -Go straight through PBS 72 and pass through.
[0140]
Furthermore, the projector device 60 reflects the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 73 reflected by the reflecting surface 72a of the RB-PBS 72 and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 74 transmitted through the RB-PBS 72a. The second R polarization rotation element 75 is provided in the order of the optical paths.
[0141]
The second R polarization rotation element 75 is modulated by the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 73 reflected by the reflection surface 72 a of the RB-PBS 72 and the third liquid crystal panel 74 transmitted by the RB-PBS 72. A phase difference film optimized to transmit a predetermined wavelength band, that is, a polarization plane of a predetermined color component of reflected light by 90 ° while maintaining the polarization state of the other wavelength band. It is. For example, since the green component is already transmitted and separated by the incident PBS 68, the second R polarization rotation element 75 rotates the plane of polarization by 90 ° by the red light of the transmitted blue and red components, and so on. The polarization state of light in the wavelength band, that is, blue light is maintained and transmitted.
[0142]
Furthermore, the projector device 60 transmits the second liquid crystal transmitted through the second R-polarization rotating element 75 in the traveling direction of the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 70 reflected by the reflective surface 69a of the G-PBS 69. An outgoing PBS 76 is provided in the traveling direction of the reflected light modulated by the panel 73 and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 74.
[0143]
The outgoing PBS 76 is the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 70 reflected by the reflecting surface 69 a of the G-PBS 69 and the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 73 that has passed through the second R polarization rotating element 75. The light and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 74 are transmitted or reflected according to the polarization component to be combined. The outgoing PBS 76 has substantially the same configuration as the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the outgoing PBS 76 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light by a reflection surface 76a inclined by 45 ° with respect to the optical path. Change direction by 90 °.
[0144]
In the outgoing PBS 76, the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 70 reflected by the reflective surface 69 a of the G-PBS 69 is reflected by the reflective surface 76 a and transmitted through the second R polarization rotating element 75. The reflected light modulated by 73 and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 74 are transmitted and traveled straight and output in the same direction.
[0145]
Furthermore, the projector device 60 includes reflected light modulated by the first liquid crystal panel 70 reflected by the reflecting surface 76a of the outgoing PBS 76, reflected light modulated by the second liquid crystal panel 73 that has passed through the outgoing PBS 76, and A second G polarization rotation element 77, an output polarizing plate 78, and a projection lens 79 are provided in the order of the optical path in the traveling direction with the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 74.
[0146]
The second G polarization rotation element 77 is reflected light that is modulated by the first liquid crystal panel 70 reflected by the reflecting surface 76 a of the outgoing PBS 76, and reflected light that is modulated by the second liquid crystal panel 73 that has passed through the outgoing PBS 76. And the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 74, the polarization plane of the green wavelength band, that is, the green component is rotated by 90 °, and the other wavelength bands, that is, red and blue components It is a laminate type retardation film optimized so as to transmit while maintaining the polarization state.
[0147]
The output polarizing plate 78 is a reflected light modulated by the first liquid crystal panel 70, a reflected light modulated by the second liquid crystal panel 73, and a third liquid crystal that has been transmitted through the second G polarization rotating element 77. The polarizing plate transmits only a predetermined polarization component of the reflected light modulated by the panel 74. For example, a P-polarized component is transmitted.
[0148]
The projection lens 79 is reflected by the first liquid crystal panel 70, the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 73, and the third liquid crystal panel 74 that is transmitted through the output polarizing plate 78. The convex lens can project the reflected light together and can project an image on a screen or the like (not shown).
[0149]
Regarding the projector device 60 configured as described above, the operation of each unit will be described along the optical path of the illumination light emitted from the lamp 61.
[0150]
The illumination light emitted from the lamp 61 includes red, green, and blue wavelength bands that are the three primary colors of light, and is guided to the fly-eye integrator 62 as non-polarized light.
[0151]
Next, the illumination light guided to the fly eye integrator 62 is transmitted with the illuminance distribution made uniform by the fly eye integrator 62, and is incident on the PS conversion composition element 63.
[0152]
Next, the illumination light incident on the PS conversion / combination element 63 transmits the S-polarized light as it is, and the P-polarized light is converted into the S-polarized light, and all enters the main capacitor 64 as the S-polarized light.
[0153]
Next, the illumination light incident on the main condenser 64 is condensed by the main condenser 64 and guided to the field lens 65, and is condensed by the field lens 65 and incident on the pre-polarizing plate 66.
[0154]
Next, the illumination light incident on the pre-polarizing plate 66 is guided to the first G polarization rotation element 67 as S-polarized light with the polarization components further aligned.
[0155]
Next, the illumination light incident on the first G-polarization rotating element 67 is rotated by 90 ° in the green wavelength band so that the polarization plane is turned into P-polarized light, is transmitted to the incident PBS 68, and has red and blue wavelengths. The band component is transmitted as S-polarized light and guided to the incident PBS 68.
[0156]
Next, the illumination light guided to the incident PBS 68 is P-polarized light in the green wavelength band and S-polarized light in the red and blue wavelength bands. Only the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 68a of the incident PBS 68 and travels straight. At the same time, the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 68a to change the traveling direction by 90 °. That is, the illumination light in the green wavelength band passes through the incident PBS 68 and travels straight and is guided to the G-PBS 69, and the illumination light in the red and blue wavelength bands is reflected by the reflecting surface 68a of the incident PBS 68 and travels. The direction is changed by 90 ° and guided to the first R polarization rotation element 71.
[0157]
Here, among the illumination lights separated by the incident PBS 68 described above, the optical path of the illumination light in the green wavelength band that is transmitted through the incident PBS 68 and guided to the G-PBS 69 will be described.
[0158]
Next, the illumination light guided to the G-PBS 69 is P-polarized light in the green wavelength band, passes through the G-PBS 69, travels straight, and is guided to the first liquid crystal panel 70.
[0159]
The illumination light guided to the first liquid crystal panel 70 is P-polarized light in the green wavelength band, and is modulated and reflected by the first liquid crystal panel 70 on which a pattern based on the green video signal is displayed. At this time, S-polarized light is generated and returned to the G-PBS 69.
[0160]
Next, the reflected light from the first liquid crystal panel 70 returned to the G-PBS 69 is S-polarized light in the green wavelength band and P-polarized light that is unnecessary OFF light, and the S-polarized light is reflected by the reflective surface 69a. Then, the traveling direction is changed by 90 ° and guided to the outgoing PBS 76, and the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 69a and returned to the lamp 61 side.
[0161]
Next, the reflected light from the first liquid crystal panel 70 guided to the outgoing PBS 76 is S-polarized light in the green wavelength band, is reflected by the reflecting surface 76a of the outgoing PBS 76, changes the traveling direction by 90 °, and is second. To the polarization rotation element 77.
[0162]
Next, the reflected light from the first liquid crystal panel 70 guided to the second G polarization rotation element 77 is S polarization in the green wavelength band, and the second G polarization rotation element 77 causes the green wavelength band to be reflected. Is rotated by 90 ° to become P-polarized light, which is guided to the output polarizing plate 78.
[0163]
Next, the reflected light from the first liquid crystal panel 70 guided to the output polarizing plate 78 is P-polarized light in the green wavelength band, and the polarization component is aligned with the P-polarized light by the output polarizing plate 78 and transmitted and projected. Guided to lens 79.
[0164]
On the other hand, of the illumination light separated by the incident PBS 68 described above, the optical path of the illumination light in the red and blue wavelength bands, which is reflected by the reflecting surface 68a of the incident PBS 68 and whose traveling direction is changed by 90 degrees, will be described.
[0165]
The illumination light guided to the first R polarization rotating element 71 is S-polarized light in the red and blue wavelength bands, and only the polarization plane in the red wavelength band is rotated by 90 ° by the first R polarization rotating element 71. P-polarized light is guided to the RB-PBS 72.
[0166]
Next, the illumination light guided to the RB-PBS 72 is P-polarized light in the red wavelength band and S-polarized light in the blue wavelength band, and the P-polarized light in the red wavelength band is transmitted through the reflecting surface 72a of the RB-PBS 72. Then, the light is guided to the second liquid crystal panel 73, and the S-polarized light in the blue wavelength band is reflected by the reflection surface 72 a of the RB-PBS 72, changes the traveling direction by 90 °, and is guided to the third liquid crystal panel 74.
[0167]
Next, the illumination light guided to the second liquid crystal panel 73 is P-polarized light in the red wavelength band, and is modulated and reflected by the second liquid crystal panel 73 on which a pattern based on the red video signal is displayed. The traveling direction is changed by 180 °, and S-polarized light is generated at this time and returned to the RB-PBS 72.
[0168]
Next, the illumination light guided to the third liquid crystal panel 74 is S-polarized light in the blue wavelength band, and is modulated and reflected by the third liquid crystal panel 74 on which a pattern based on the blue video signal is displayed. The traveling direction is changed by 180 °, and at this time, P-polarized light is generated and returned to the RB-PBS 72.
[0169]
Next, the reflected light from the second liquid crystal panel 73 returned to the RB-PBS 72 is S-polarized light in the red wavelength band and P-polarized light that is OFF light, and the P-polarized light is the reflecting surface 72a of the RB-PBS 72. And is returned to the lamp 61 side, and the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 72a, changes the traveling direction by 90 °, and is guided to the second R-polarization rotating element 75. The reflected light from the third liquid crystal panel 74 returned to the RB-PBS 72 is P-polarized light in the blue wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and the S-polarized light is reflected on the reflective surface 72 a of the RB-PBS 72. Reflected and returned to the lamp 61 side, the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 72 a of the RB-PBS 72 and guided to the second R-polarization rotating element 75.
[0170]
Next, the reflected light from the second liquid crystal panel 73 guided to the second R polarization rotation element 75 is S-polarized light in the red wavelength band, and the polarization plane is 90 by the second R polarization rotation element 75. Rotated to P-polarized light and guided to the outgoing PBS 76. The reflected light from the third liquid crystal panel 74 guided to the second R polarization rotating element 75 is P polarized light in the blue wavelength band, and is transmitted through the second R polarization rotating element 75 to be emitted. Guided to PBS 76.
[0171]
Next, the reflected light from the second liquid crystal panel 73 guided to the outgoing PBS 76 is P-polarized light in the red wavelength band, passes straight through the reflecting surface 76a of the outgoing PBS 76, and travels straight to the second G-polarization rotating element. 77. The reflected light from the third liquid crystal panel 74 guided to the outgoing PBS 76 is P-polarized light in the blue wavelength band, passes straight through the reflecting surface 76a of the outgoing PBS 76, and travels straight to the second G polarization rotating element 77. Led to.
[0172]
Next, the reflected light from the second liquid crystal panel 73 guided to the second G-polarization rotating element 77 is P-polarized light in the red wavelength band, passes through the reflecting surface 76a of the outgoing PBS 76, goes straight, and is emitted. Guided to the polarizing plate 78. The reflected light from the third liquid crystal panel 74 guided to the second G-polarization rotating element 77 is P-polarized light in the blue wavelength band, passes straight through the reflecting surface 76a of the outgoing PBS 76, and travels straight. Guided to the plate 78.
[0173]
Next, the reflected light from the second liquid crystal panel 73 guided to the output polarizing plate 78 is P-polarized light in the red wavelength band, and the polarized light component is aligned with the P-polarized light by the output polarizing plate 78 and is transmitted and projected. Guided to lens 79. The reflected light from the third liquid crystal panel 74 guided to the output polarizing plate 78 is P-polarized light in the blue wavelength band, and the polarized light component is aligned with the P-polarized light by the output polarizing plate 78 and is transmitted. 79 leads.
[0174]
As described above, the light of each wavelength band separated into the three optical paths by the incident PBS 68 and the RB-PBS 72 is incident on the liquid crystal panel corresponding to each wavelength band as illumination light and modulated by each liquid crystal panel. Reflected. Then, the reflected lights modulated by the respective liquid crystal panels are combined by the outgoing PBS 76, guided to the projection lens 79, and enlarged and projected onto the screen or the like by the projection lens 79.
[0175]
Such a projector device 60 uses the above-described diffraction prism 15 or diffraction prism 35 for the entrance PBS 68, G-PBS 69, RB-PBS 72, and exit PBS 76, respectively, and thus the projector device 10 and / or the projector device 30 described above. The same effect can be obtained.
[0176]
Next, a projector device 80 shown in FIG. 8 will be described as a projector device capable of projecting a color image to which the present invention is applied.
[0177]
The projector device 80 includes a lamp 81 serving as a light source that emits illumination light, and a fly-eye integrator 82, a PS conversion composition element 83, a main capacitor 84, and a cross dichroic mirror 85 in order of the optical path from the lamp 81 side. ing.
[0178]
The lamp 81 can emit white light including light in the wavelength bands of red, green, and blue, which are the three primary colors of light, necessary for displaying a color image. Such a lamp 81 includes a light emitter 81a that emits white light, and a reflector 81b that reflects light emitted from the light emitter 81a. As the light emitter 81a of the lamp 81, for example, a high pressure mercury lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp or the like is used. As the reflector 81b of the lamp 81, a concave mirror is used, and it is preferable that the mirror surface has a shape with good circumferential efficiency. For example, the reflector 81b has a shape of a rotationally symmetric surface such as a rotating surface or a rotating ellipsoid. Yes.
[0179]
The fly eye integrator 82 makes the illumination light a light beam having a shape of the effective area of the liquid crystal panel so that the illumination light emitted from the lamp 81 uniformly illuminates the effective area of the liquid crystal panel, which will be described later, and uniforms the illuminance distribution. Have been to. Such a fly's eye integrator 82 is also called a multi-lens array, which combines two small convex lenses provided in an array, and collects illumination light from the lamp 81 by a multi-lens array 82a on the lamp 81 side. A small point light source is created, and the illumination light from each point light source is synthesized by the other multi-lens array 82b.
[0180]
The PS conversion composition element 83 is configured to align the polarization components of the illumination light in order to effectively use the illumination light from the lamp 81. The PS conversion / synthesizing element 83 is configured by a λ / 2 plate, a polarization beam splitter, or the like, and is configured to convert P-polarized light into S-polarized light, for example, and transmits S-polarized light in incident illumination light. In addition, since the P-polarized light is converted to S-polarized light and output, all the illumination light can be converted to S-polarized light.
[0181]
The main capacitor 84 is a convex lens that condenses the illumination light transmitted through the PS conversion composition element 83.
[0182]
The cross dichroic mirror 85 reflects the illumination light by the reflection surface 85a or the reflection surface 85b that is inclined by 45 ° with respect to the optical path and orthogonal to each other in accordance with the wavelength band of the illumination light collected by the main condenser 84. Has been. The cross dichroic mirror 85 is composed of a dielectric multilayer film or the like. For example, light in the blue wavelength band is reflected by a reflecting surface 85a inclined by 45 ° with respect to the optical path, the traveling direction is changed by 90 °, and red and red Light in the green wavelength band is reflected by the reflecting surface 85b inclined by 45 ° with respect to the optical path, and the traveling direction is changed by 90 °.
[0183]
In the cross dichroic mirror 85, the illumination light condensed by the main condenser 84 is reflected by the reflecting surface 85a of the cross dichroic mirror 85 and the traveling direction changes by 90 degrees, and the traveling direction is reflected by the reflecting surface 85b. It is separated into light that changes by 90 °.
[0184]
The projector device 80 also includes a first plane mirror 86, a first field lens 87, a B-PBS 88, and a first liquid crystal panel in the order of the optical path of the illumination light reflected by the reflecting surface 85a of the cross dichroic mirror 85. 89.
[0185]
The first plane mirror 86 is a plane-shaped mirror provided to reflect incident light, and is inclined at 45 ° with respect to the traveling direction of illumination light reflected by the reflecting surface 85a of the cross dichroic mirror 85. It is installed.
[0186]
The first field lens 87 is a convex lens configured to condense the illumination light reflected by the first plane mirror 86 onto the first liquid crystal panel 89.
[0187]
The B-PBS 88 is configured to separate the illumination light transmitted through the first field lens 87 by transmitting or reflecting the illumination light according to the polarization component. The B-PBS 88 has substantially the same configuration as the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the B-PBS 88 transmits the P-polarized light and travels straight, and the S-polarized light is reflected by a reflecting surface 88a inclined by 45 ° with respect to the optical path. Reflect and change the direction of travel by 90 °.
[0188]
The first liquid crystal panel 89 receives a blue video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the blue video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The first liquid crystal panel 89 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0189]
In the B-PBS 88, the illumination light transmitted through the first field lens 87 and the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 89 are reflected by the light passing through the B-PBS 88 and traveling straight and reflected by the reflection surface 88a. Thus, the light is separated into light whose traveling direction changes by 90 °.
[0190]
Furthermore, the projector device 80 includes a second flat mirror 90 and a dichroic mirror 91 in the order of the optical path of the illumination light reflected by the reflecting surface 85 b of the cross dichroic mirror 85.
[0191]
The second plane mirror 90 is a planar mirror provided to reflect incident light, and is inclined at 45 ° with respect to the traveling direction of the illumination light reflected by the reflecting surface 85b of the cross dichroic mirror 85. It is installed.
[0192]
The dichroic mirror 91 is provided at an angle of 45 ° with respect to the optical path of the illumination light reflected by the second plane mirror 90, and transmits or reflects according to the wavelength band of the illumination light reflected by the second plane mirror 90. To be separated. The dichroic mirror 91 is composed of a dielectric multilayer film or the like. For example, light in the green wavelength band is reflected by a reflecting surface 91a inclined by 45 ° with respect to the optical path, the traveling direction is changed by 90 °, and the red wavelength is changed. Transmit light in the band and go straight.
[0193]
Furthermore, the projector device 80 includes a second field lens 92, an R-PBS 93, and a second liquid crystal panel 94 in the order of the optical path of the illumination light transmitted through the dichroic mirror 91.
[0194]
The second field lens 92 is a convex lens that condenses the illumination light transmitted through the dichroic mirror 91 on the second liquid crystal panel 94.
[0195]
The R-PBS 93 is configured to transmit or reflect the illumination light according to the polarization component of the illumination light transmitted through the second field lens 92 and separate it. The R-PBS 93 has substantially the same configuration as the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the R-PBS 93 is a reflection surface 93a that transmits P-polarized light and travels straight and tilts S-polarized light by 45 ° with respect to the optical path. Reflect and change the direction of travel by 90 °.
[0196]
The second liquid crystal panel 94 receives a red video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the red video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The second liquid crystal panel 94 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0197]
In the R-PBS 93, the illumination light transmitted through the second field lens 92 and the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 94 are reflected by the light that passes straight through the R-PBS 93 and reflected by the reflecting surface 93a. Thus, the light is separated into light whose traveling direction changes by 90 °.
[0198]
Furthermore, the projector device 80 includes a third field lens 95, a G-PBS 96, and a third liquid crystal panel 97 in the order of the optical path of the illumination light reflected by the dichroic mirror 91.
[0199]
The third field lens 95 is a convex lens configured to collect the illumination light reflected by the dichroic mirror 91 on the third liquid crystal panel 97.
[0200]
The G-PBS 96 is configured to transmit or reflect the illumination light according to the polarization component of the illumination light transmitted through the third field lens 95 and separate it. The G-PBS 93 has substantially the same configuration as the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the G-PBS 93 transmits the P-polarized light and travels straight, and the S-polarized light is inclined by 45 ° with respect to the optical path. Reflect and change the direction of travel by 90 °.
[0201]
The third liquid crystal panel 97 receives a green video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the green video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The third liquid crystal panel 97 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0202]
In the G-PBS 96, the illumination light transmitted through the third field lens 95 and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 97 are reflected by the light passing through the G-PBS 96 and traveling straight and reflected by the reflecting surface 96a. Thus, the light is separated into light whose traveling direction changes by 90 °.
[0203]
Furthermore, the projector device 80 reflects reflected light modulated by the first liquid crystal panel 89 that has passed through the B-PBS 88, reflected light modulated by the second liquid crystal panel 94 that has passed through the R-PBS 93, and G- A synthesis prism 98 is provided in the direction of travel with the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 97 that has passed through the PBS 96.
[0204]
The composite prism 98 transmits the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 89 that has passed through the B-PBS 88, the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 94 that has passed through the R-PBS 93, and the G-PBS 96. The reflected light modulated by the third liquid crystal panel 97 is transmitted or reflected according to the wavelength band to be combined. The synthetic prism 98 has a structure in which dielectric multilayer films having different characteristics are sandwiched by prisms so that their surfaces are orthogonal to each other. For example, light in the blue wavelength band is reflected by 45 ° with respect to the optical path. Reflected by the surface 98a, the traveling direction is changed by 90 °, light in the red wavelength band is reflected by the reflecting surface 99b inclined by 45 ° with respect to the optical path, the traveling direction is changed by 90 °, and the light in the green wavelength band is transmitted. Let go straight.
[0205]
In the combining prism 98, the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 89 that has passed through the B-PBS 88 is reflected by the reflecting surface 98 a and the traveling direction is changed by 90 °, and the second liquid crystal panel 94 that has passed through the R-PBS 93. The reflected light modulated in step (b) is reflected by the reflecting surface 98b to change the traveling direction by 90 °, and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 97 transmitted through the G-PBS 96 is transmitted and travels straight. Output to.
[0206]
Furthermore, the projector device 80 modulates the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 89 reflected by the reflecting surface 98a of the combining prism 98 and the second liquid crystal panel 94 reflected by the reflecting surface 98b of the combining prism 98. A projection lens 99 is provided in the traveling direction of the reflected light and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 97 that has passed through the combining prism 98.
[0207]
The projection lens 99 reflects the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 89 reflected by the reflecting surface 98 a of the combining prism 98 and the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 94 reflected by the reflecting surface 98 b of the combining prism 98. This is a convex lens capable of enlarging and projecting both the light and the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 97 that has passed through the combining prism 98, and can project an image on a screen or the like (not shown). Has been.
[0208]
Regarding the projector device 80 configured as described above, the operation of each unit will be described along the optical path of the illumination light emitted from the lamp 81.
[0209]
The illumination light emitted from the lamp 81 includes red, green, and blue wavelength bands that are the three primary colors of light, and is guided to the fly eye integrator 82 as non-polarized light.
[0210]
Next, the illumination light guided to the fly eye integrator 82 is transmitted with the illuminance distribution made uniform by the fly eye integrator 82, and is incident on the PS conversion composition element 83.
[0211]
Next, the illumination light incident on the PS conversion / combination element 83 transmits S-polarized light as it is, and P-polarized light is converted to S-polarized light, and all enters the main capacitor 84 as S-polarized light.
[0212]
Next, the illumination light incident on the main condenser 84 is collected by the main condenser 84 and enters the cross dichroic mirror 85.
[0213]
Next, the illumination light incident on the cross dichroic mirror 85 is S-polarized light including all of the red, green, and blue wavelength bands. The blue wavelength band is reflected by the reflecting surface 85a, and the traveling direction is changed by 90 °. The green wavelength band is reflected by the reflecting surface 85b, and the traveling direction is changed by 90 °. Note that the illumination light in the blue wavelength band and the illumination light in the red and green wavelength bands are separated so that the traveling directions are different by 180 °, and the illumination light in the blue wavelength band is guided to the first plane mirror 86. The illumination light in the red and green wavelength bands is guided to the second plane mirror 90.
[0214]
Here, of the illumination light separated by the cross dichroic mirror 85 described above, the optical path of the illumination light of the blue wavelength band reflected by the reflecting surface 85a of the cross dichroic mirror 85 and guided to the first flat mirror 86 Will be described.
[0215]
The illumination light guided to the first plane mirror 86 is S-polarized light in the blue wavelength band, is reflected by the first plane mirror 86, changes its traveling direction by 90 °, and is applied to the first field lens 87. Led.
[0216]
Next, the illumination light guided to the first field lens 87 is S-polarized light in the blue wavelength band, and is condensed on the first liquid crystal panel 89 by the first field lens 87, and B -Guided to PBS 88.
[0217]
Next, the illumination light guided to the B-PBS 88 is S-polarized light in the blue wavelength band, is reflected by the reflection surface 88a of the B-PBS 88, changes its traveling direction by 90 °, and is guided to the first liquid crystal panel 89. It is burned.
[0218]
Next, the illumination light guided to the first liquid crystal panel 89 is S-polarized light in the blue wavelength band, and is modulated and reflected by the first liquid crystal panel 89 on which a pattern based on the blue video signal is displayed. The traveling direction is changed by 180 °, and at this time, P-polarized light is generated and returned to the B-PBS 88.
[0219]
Next, the reflected light from the first liquid crystal panel 89 returned to the B-PBS 88 is P-polarized light in the blue wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and the P-polarized light is the reflecting surface 88a of the B-PBS 88. Is transmitted to the combining prism 98, and the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 88a, and the traveling direction is changed by 90 ° and returned to the first field lens 87 side.
[0220]
Next, the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 89 guided to the combining prism 98 is reflected by the reflecting surface 98 a of the combining prism 98, changes the traveling direction by 90 °, and is guided to the projection lens 99.
[0221]
On the other hand, of the illumination light separated by the cross dichroic mirror 85 described above, the optical path of the illumination light in the red and green wavelength bands reflected by the reflecting surface 85b of the cross dichroic mirror 85 and guided to the second plane mirror 90 explain.
[0222]
The illumination light guided to the second plane mirror 90 is S-polarized light in the red and green wavelength bands, and is reflected by the second plane mirror 90 to change its traveling direction by 90 °, and is guided to the dichroic mirror 91. It is burned.
[0223]
Next, the illumination light guided to the dichroic mirror 91 is S-polarized light in the red and green wavelength bands, and the red wavelength band passes through the dichroic mirror 91 and is guided to the second field lens 92, so that the green light The wavelength band is reflected by the dichroic mirror 91 and guided to the third field lens 95.
[0224]
Here, of the illumination light separated by the dichroic mirror 85 described above, the optical path of the illumination light in the red wavelength band that is transmitted through the cross dichroic mirror 85 and guided to the second field lens 92 will be described.
[0225]
The illumination light guided to the second field lens 92 is S-polarized light in the red wavelength band, and is condensed on the second liquid crystal panel 94 by the second field lens 92, and is applied to the R-PBS 93. Led.
[0226]
Next, the illumination light guided to the R-PBS 93 is S-polarized light in the red wavelength band, is reflected by the reflecting surface 93a of the R-PBS 93, changes its traveling direction by 90 °, and is guided to the second liquid crystal panel 94. It is burned.
[0227]
Next, the illumination light guided to the second liquid crystal panel 94 is S-polarized light in the red wavelength band, and is modulated and reflected by the second liquid crystal panel 94 on which a pattern based on the red video signal is displayed. The traveling direction is changed by 180 °. At this time, P-polarized light is generated and returned to the R-PBS 93.
[0228]
Next, the reflected light from the second liquid crystal panel 94 returned to the R-PBS 93 is P-polarized light in the red wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and the P-polarized light is the reflecting surface 93a of the R-PBS 93. Is transmitted to the combining prism 98, and the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 93a, and the traveling direction is changed by 90 ° and returned to the second field lens 92 side.
[0229]
Next, the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 94 guided to the combining prism 98 is reflected by the reflecting surface 98 b of the combining prism 98 and the traveling direction thereof is changed by 90 ° and is guided to the projection lens 99.
[0230]
On the other hand, of the illumination light separated by the dichroic mirror 91 described above, the optical path of the illumination light in the green wavelength band reflected by the dichroic mirror 91 and guided to the third field lens 95 will be described.
[0231]
The illumination light guided to the third field lens 95 is S-polarized light in the green wavelength band, and is condensed on the third liquid crystal panel 97 by the third field lens 95, and is applied to the G-PBS 96. Led.
[0232]
Next, the illumination light guided to the G-PBS 96 is S-polarized light in the green wavelength band, is reflected by the reflection surface 96a of the G-PBS 96, changes its traveling direction by 90 °, and is guided to the third liquid crystal panel 97. It is burned.
[0233]
Next, the illumination light guided to the third liquid crystal panel 97 is S-polarized light in the green wavelength band, and is modulated and reflected by the third liquid crystal panel 97 on which a pattern based on the green video signal is displayed. The traveling direction is changed by 180 °, and at this time, P-polarized light is generated and returned to the G-PBS 96.
[0234]
Next, the reflected light from the third liquid crystal panel 97 returned to the G-PBS 96 is P-polarized light in the green wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and the P-polarized light is the reflecting surface 96a of the G-PBS 96. Is transmitted to the combining prism 98, and the S-polarized light is reflected by the reflecting surface 96a, and the traveling direction is changed by 90 ° and returned to the third field lens 95 side.
[0235]
Next, the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 97 guided to the combining prism 98 passes through the combining prism 98 and travels straight and is guided to the projection lens 99.
[0236]
As described above, the light of each wavelength band separated into the three optical paths by the cross dichroic mirror 85 and the dichroic mirror 91 is incident on the liquid crystal panel corresponding to each wavelength band as illumination light. Modulated and reflected. Then, the reflected lights modulated by the respective liquid crystal panels are combined by the combining prism 98 and guided to the projection lens 99, and enlarged and projected onto the screen or the like by the projection lens 99.
[0237]
Such a projector device 60 uses the above-described diffraction prism 15 or diffraction prism 35 for the incident PBS 68, G-PBS 69, RB-PBS 72, and output PBS 76, respectively, so that the projector device 10 and / or the projector device described above. An effect equivalent to 30 can be obtained.
[0238]
Such a projector device 80 is equivalent to the projector device 10 and / or the projector device 30 described above by using the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above for the B-PBS 88, the R-PBS 93, and the G-PBS 96, respectively. The effect of can be obtained.
[0239]
Next, a projector device 100 shown in FIG. 9 will be described as a projector device capable of projecting a color image to which the present invention is applied.
[0240]
The projector apparatus 100 includes a lamp 101 serving as a light source that emits illumination light, a fly-eye integrator 102, a PS conversion composition element 103, a main capacitor 104, a field lens 105, and a PBS 106 in order of the optical path from the lamp 101 side. It has.
[0241]
The lamp 101 can emit white light including light in the wavelength bands of red, green, and blue, which are the three primary colors of light, necessary for displaying a color image. Such a lamp 101 includes a light emitter 101a that emits white light and a reflector 101b that reflects light emitted from the light emitter 101a. As the light emitter 101a of the lamp 101, for example, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. A concave mirror is used as the reflector 101b of the lamp 101, and it is preferable that the mirror surface has a shape with good circumferential efficiency. For example, the reflector 101b has a shape of a rotationally symmetric surface such as a rotating surface or a rotating ellipsoid. Yes.
[0242]
In order for the illumination light emitted from the lamp 101 to uniformly illuminate the effective area of the liquid crystal panel, which will be described later, the fly eye integrator 102 uses the illumination light as a light beam having a shape of the effective area of the liquid crystal panel, and uniformizes the illuminance distribution. Have been to. Such a fly-eye integrator 102 is also referred to as a multi-lens array. A combination of two small convex lenses arranged in an array is used to collect illumination light from the lamp 101 by the multi-lens array 102a on the lamp 101 side. However, a small point light source is created, and illumination light from each point light source is synthesized by the other multi-lens array 102b.
[0243]
The PS conversion combining element 103 is configured to align the polarization components of the illumination light in order to effectively use the illumination light from the lamp 101. The PS conversion / combination element 103 is configured by a λ / 2 plate, a polarization beam splitter, or the like. For example, the PS conversion combining element 103 can convert P-polarized light into S-polarized light, and transmits S-polarized light in incident illumination light. In addition, since the P-polarized light is converted to S-polarized light and output, all the illumination light can be converted to S-polarized light.
[0244]
The main capacitor 104 is a convex lens that condenses the illumination light transmitted through the PS conversion composition element 103.
[0245]
The field lens 105 is a convex lens configured to condense the illumination light collected by the main condenser 104 onto three liquid crystal panels described later.
[0246]
Note that these condenser lenses are not limited to convex lenses. For example, the function of the main capacitor 104 can also be obtained by decentering each lens element of the multi-lens array 102b of the fly-eye integrator 102 with respect to each lens element of the multi-lens array 102a.
[0247]
The PBS 106 is configured to transmit or reflect the illumination light according to the polarization component of the illumination light transmitted through the field lens 105 and separate it. The PBS 106 has substantially the same configuration as the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above. For example, the PBS 106 transmits P-polarized light and travels straight, and reflects S-polarized light by the reflecting surface 106a inclined by 45 ° with respect to the optical path. The traveling direction is changed by 90 °.
[0248]
In addition, the projector device 100 includes a separation / combination prism 107 in the traveling direction of the illumination light reflected by the reflection surface 106 a of the PBS 106.
[0249]
The separation / combination prism 107 reflects the illumination light at a reflection surface 107a that is inclined by 45 ° with respect to the optical path and orthogonal to each other according to the wavelength band of the illumination light reflected by the reflection surface 106a of the PBS 106, and reflected by the reflection surface 107b. Alternatively, the reflection surface 107a and the reflection surface 107b are transmitted and separated. The separation / combination prism 107 has a structure in which a dielectric multilayer film or the like is sandwiched between prisms so that the surfaces are orthogonal to each other. For example, a reflection surface in which light in the blue wavelength band is inclined by 45 ° with respect to the optical path. The light is reflected by 107a, the traveling direction is changed by 90 °, light in the green wavelength band is transmitted and traveled straight, and the light in the red wavelength band is reflected by the reflecting surface 107b inclined by 45 ° with respect to the optical path, and the traveling direction is 90 Change.
[0250]
Further, the projector device 100 transmits the illumination light transmitted through the first liquid crystal panel 108 and the reflection surfaces 107a and 107b of the separation / combination prism 107 in the traveling direction of the illumination light reflected by the reflection surface 107a of the separation / combination prism 107. A second liquid crystal panel 109 is provided in the traveling direction, and a third liquid crystal panel 110 is provided in the traveling direction of the illumination light reflected by the reflecting surface 107 b of the separation / combination prism 107.
[0251]
The first liquid crystal panel 108 receives a blue video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the blue video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The first liquid crystal panel 108 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0252]
The second liquid crystal panel 109 receives a green video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the green video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The second liquid crystal panel 109 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are enclosed, and can modulate light for each pixel.
[0253]
The third liquid crystal panel 110 receives a red video signal among video signals separated for each of the three primary colors of light, displays a pattern based on the red video signal, and receives illumination light. The irradiation light is modulated and reflected. The third liquid crystal panel 110 is a liquid crystal panel in which liquid crystal molecules are sealed, and can modulate light for each pixel.
[0254]
In the separation / combination prism 107, the illumination light transmitted through the field lens 105 and the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 108, the second liquid crystal panel 109, and the third liquid crystal panel 110 are separated into the separation / combination prism 107. Is separated into light that travels straight through and is reflected by the reflecting surface 107a or the reflecting surface 107b and whose traveling direction changes by 90 °.
[0255]
In the PBS 106, the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 108, the second liquid crystal panel 109, and the third liquid crystal panel 110 passes through the PBS 106 and travels straight.
[0256]
Furthermore, the projector device 100 reflects the reflected light modulated by the first liquid crystal panel 108 transmitted through the reflective surface 106a of the PBS 106 and the reflected light modulated by the second liquid crystal panel 109 transmitted through the reflective surface 106a of the PBS 106. And a projection lens 111 in the traveling direction of the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 110 that has passed through the reflective surface 106a of the PBS 106.
[0257]
The projection lens 111 includes reflected light modulated by the first liquid crystal panel 108 transmitted through the reflective surface 106a of the PBS 106, reflected light modulated by the second liquid crystal panel 109 transmitted through the reflective surface 106a of the PBS 106, and PBS 106 This is a convex lens that can enlarge and project the reflected light modulated by the third liquid crystal panel 110 that has passed through the reflective surface 106a, and can project an image on a screen (not shown) or the like. Has been.
[0258]
Regarding the projector device 100 configured as described above, the operation of each unit will be described along the optical path of the illumination light emitted from the lamp 101.
[0259]
The illumination light emitted from the lamp 101 includes red, green, and blue wavelength bands that are the three primary colors of light, and is guided to the fly eye integrator 102 as non-polarized light.
[0260]
Next, the illumination light guided to the fly-eye integrator 102 is transmitted with the illuminance distribution made uniform by the fly-eye integrator 102, and is incident on the PS conversion composition element 103.
[0261]
Next, the illumination light incident on the PS conversion / combination element 103 transmits the S-polarized light as it is, and the P-polarized light is converted into the S-polarized light, and all enters the main capacitor 104 as the S-polarized light.
[0262]
Next, the illumination light incident on the main condenser 104 is condensed by the main condenser 104 and guided to the field lens 105.
[0263]
Next, the illumination light guided to the field lens 105 is guided to the PBS 106 by the field lens 105 so as to be condensed on the first liquid crystal panel 108, the second liquid crystal panel 109, and the third liquid crystal panel 110.
[0264]
Next, the illumination light guided to the PBS 106 is S-polarized light including all the red, green, and blue wavelength bands, reflected by the reflecting surface 106 a of the PBS 106, changed in traveling direction by 90 °, and guided to the separation / combination prism 107. It is burned.
[0265]
Next, the illumination light incident on the separation / combination prism 107 is S-polarized light including all the red, green, and blue wavelength bands, and the blue wavelength band is reflected by the reflecting surface 107a, and the traveling direction is changed by 90 °. The green wavelength band is transmitted through the reflecting surface 107a and the reflecting surface 107b and travels straight and is guided to the second liquid crystal panel 109, and the red wavelength band is reflected by the reflecting surface 107b and changes its traveling direction. It is changed by 90 ° and guided to the third liquid crystal panel. Note that the illumination light in the blue wavelength band and the illumination light in the red wavelength band are separated so that the traveling direction differs by 180 °.
[0266]
Next, among the illumination lights separated by the separation / combination prism 107, the illumination light reflected by the reflection surface 107a of the separation / combination prism 107 and guided to the first liquid crystal panel 108 is S in the blue wavelength band. Polarized light and modulated by the first liquid crystal panel 108 on which a pattern based on a blue video signal is displayed and reflected to change the traveling direction by 180 °. At this time, P-polarized light is generated and returned to the separation / combination prism 107. It is. Among the illumination lights separated by the separation / combination prism 107 described above, the illumination light transmitted through the reflection surface 107a and the reflection surface 107b of the separation / combination prism 107 and guided to the second liquid crystal panel 109 has a green wavelength. The band is S-polarized light, which is modulated and reflected by the second liquid crystal panel 109 on which a pattern based on a green video signal is displayed, and changes the traveling direction by 180 °. At this time, P-polarized light is generated and separated and synthesized prism It returns to 107.
[0267]
Further, among the illumination lights separated by the separation / combination prism 107 described above, the illumination light reflected by the reflecting surface 107b of the separation / combination prism 107 and guided to the third liquid crystal panel 110 is S-polarized light in the red wavelength band. And is modulated and reflected by the third liquid crystal panel 110 on which a pattern based on the red video signal is displayed, and the traveling direction is changed by 180 °. At this time, P-polarized light is generated and returned to the separation / combination prism 107. .
[0268]
Next, the reflected light from the first liquid crystal panel 108 returned to the separation / combination prism 107 is P-polarized light in the blue wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and is reflected by the reflective surface 107a to change the traveling direction. The angle is changed by 90 ° and returned to the PBS 106.
[0269]
The reflected light from the second liquid crystal panel 109 returned to the separation / combination prism 107 is P-polarized light in the green wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and is transmitted through the reflective surface 107a and the reflective surface 107b. And go straight back to PBS 106.
[0270]
Further, the reflected light from the third liquid crystal panel 110 returned to the separation / combination prism 107 is P-polarized light in the red wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and is reflected by the reflective surface 107b and travels in the traveling direction of 90. Changed and returned to PBS 106.
[0271]
Next, the reflected light from the first liquid crystal panel 108 returned to the PBS 106 is P-polarized light in the blue wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 106 a of the PBS 106. S-polarized light, which is OFF light, is guided by the projection lens 111, reflected by the reflecting surface 106a, changed in the traveling direction by 90 °, and returned to the lamp 101 side.
[0272]
The reflected light from the second liquid crystal panel 109 returned to the PBS 106 is P-polarized light in the green wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 106a of the PBS 106 and projected. S-polarized light, which is OFF light, is guided by the lens 111, reflected by the reflecting surface 106a, changed in the traveling direction by 90 °, and returned to the lamp 101 side.
[0273]
Further, the reflected light from the third liquid crystal panel 110 returned to the PBS 106 is P-polarized light in the red wavelength band and S-polarized light that is OFF light, and the P-polarized light is transmitted through the reflecting surface 106 a of the PBS 106 and projected. S-polarized light, which is OFF light, is guided by the lens 111, reflected by the reflecting surface 106a, changed in the traveling direction by 90 °, and returned to the lamp 101 side.
[0274]
As described above, the light in the respective wavelength bands separated into the three optical paths by the separation / combination prism 107 is incident on the liquid crystal panels corresponding to the respective wavelength bands as illumination light, and is modulated and reflected by the respective liquid crystal panels. The Then, the reflected lights modulated by the respective liquid crystal panels are combined by the separation / combination prism 107 and guided to the projection lens 111, and enlarged and projected onto the screen or the like by the projection lens 111.
[0275]
Such a projector device 100 can obtain the same effect as the projector device 10 and / or the projector device 30 described above by using the diffraction prism 15 or the diffraction prism 35 described above for the PBS 106.
[0276]
In the above description, a liquid crystal panel is used as the light modulation element. However, the present invention is not limited to this, and any type can be used as long as the element spatially modulates the polarization state.
[0277]
Further, instead of the diffraction grid 51 and the diffraction grid base material 52 shown in FIGS. 5 and 6, a light separation layer having a property of transmitting or reflecting light according to the wavelength component on a plate-like transparent base material. The prism base material 54 may be formed so that a plurality of flat plate members 55 are joined via the soft adhesive layer 56. Of course, the light separation layer may be formed directly on the predetermined flat plate member 55 without using a plate-like transparent member.
[0278]
【The invention's effect】
As described above, the prism according to the present invention has excellent light beam separation characteristics at a wide angle of incidence, and can suppress the occurrence of astigmatism even when used in an imaging optical system. In addition, because it has excellent separation characteristics, desired characteristics can be obtained without using a substrate with a high refractive index, so that equivalent performance can be obtained at a lower cost than PBS using dielectric multilayer films. it can. Moreover, since it is not necessary to use a base material with a high refractive index, cost reduction and weight reduction can be achieved. Furthermore, since the degree of freedom of combination of the materials of the respective constituent elements is high and desired characteristics can be easily obtained, they can be easily used in various optical systems.
[0279]
In addition, since a soft adhesive layer is provided between the grid base material and the prism base material, the stress generated inside can be reduced, optical distortion can be reduced, and the prism base can be reduced. Since the material is optically coupled with a plurality of flat plate members via a soft adhesive layer, the stress generated inside can be further reduced, and optical distortion can be reduced.
[0280]
In addition, since the projection device according to the present invention can maintain the separation characteristic at a high NA by using the above-described prism, it can project an image with good contrast and improve the light utilization efficiency. And bright images can be projected. Further, by using the above-described prism, it is possible to suppress the generation of astigmatism in the imaging optical system, so that a clear image can be projected. Furthermore, cost reduction and weight reduction can be achieved by using the above-described prism.
[0281]
In addition, since the prism can reduce optical distortion, black unevenness in the projected image can be suppressed, and distortion due to thermal stress can also be suppressed. Since the influence of heat generation due to increasing can be reduced, the brightness of an image projected by increasing the amount of light emitted from the light source can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projector apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a prism to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a diagram showing another configuration of a projector apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical member to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration in which a corner prism of a prism to which the present invention is applied has a laminated structure.
FIG. 6 is a diagram showing another configuration in which the corner prism of the prism to which the present invention is applied has a laminated structure.
FIG. 7 is a diagram showing another configuration of the projector apparatus configuration to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a diagram showing still another configuration of the projector device configuration to which the invention is applied.
FIG. 9 is a diagram showing still another configuration of the projector device configuration to which the invention is applied.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional PBS.
FIG. 11 is a diagram showing a conventional diffraction grid PBS.
[Explanation of symbols]
15 Diffraction prism, 21 Diffraction grid, 22 Diffraction grid substrate, 23 Adhesive layer, 24 Prism substrate, 25 Diffraction grid medium

Claims (16)

入射された光を偏光成分に応じて透過又は反射するプリズムであって、
金属により形成された略グリッド状の回折グリッドと、
上記回折グリッドを挟み込む一対の回折グリッド基材と、
上記一対の回折グリッド基材の上記回折グリッドと対向するそれぞれの面側に設けられた接着層と、
上記接着層を介して上記一対の回折グリッド基材にそれぞれ固定される一対のブロック部材とを備え、
上記回折グリッドと上記一対の回折グリッド基材とにより形成される空隙に、上記ブロック部材と略同等の屈折率を有する媒質が充填され、
上記ブロック部材は、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とするプリズム。
A prism that transmits or reflects incident light according to a polarization component;
A substantially grid-like diffraction grid formed of metal;
A pair of diffraction grid substrates sandwiching the diffraction grid;
An adhesive layer provided on each side of the pair of diffraction grid bases facing the diffraction grid; and
A pair of block members respectively fixed to the pair of diffraction grid substrates via the adhesive layer,
A space formed by the diffraction grid and the pair of diffraction grid base materials is filled with a medium having a refractive index substantially equal to the block member,
The block member is formed by alternately laminating a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished through a soft adhesive layer having flexibility, and the prism is optically coupled.
上記ブロック部材を形成する少なくとも1つの上記板状部材は、上記軟質接着層を介して積層される2つの積層面の形状が異なり、当該積層面の形状が当該積層面に隣接する他の板状部材の上記積層面の形状と等しいことを特徴とする請求項1記載のプリズム。At least one of the plate-like members forming the block member is different in the shape of two laminated surfaces laminated via the soft adhesive layer, and the shape of the laminated surface is another plate shape adjacent to the laminated surface. The prism according to claim 1 , wherein the prism has the same shape as the laminated surface of the member. 上記ブロック部材は互いに略直角に交差する2辺を有する三角形の底面を有する角柱であり、上記複数の板状部材は、上記回折グリッド基材の接着面と上記積層面が平行になるように、上記軟質接着層を介して交互に積層して構成されていることを特徴とする請求項2記載のプリズム。The block member is a prism having a triangular bottom surface having two sides intersecting substantially at right angles to each other, and the plurality of plate-like members are arranged so that the adhesion surface of the diffraction grid substrate and the laminated surface are parallel to each other. 3. The prism according to claim 2 , wherein the prism is formed by alternately laminating through the soft adhesive layer. 上記接着層は、軟性を有することを特徴とする請求項1記載のプリズム。  The prism according to claim 1, wherein the adhesive layer has flexibility. 上記ブロック部材は、互いに略直角に交差する2辺を有する三角形の底面を有する角柱であり、
上記一対の回折グリッド基材は、それぞれ対応する上記ブロック部材の上記2辺を稜とする側面に対し、当該2辺以外の1辺を稜とする側面に沿って傾斜して配置されていることを特徴とする請求項1記載のプリズム。
The block member is a prism having a triangular bottom surface having two sides intersecting substantially at right angles to each other,
The pair of diffractive grid base materials are arranged so as to be inclined along side surfaces having one side other than the two sides as a ridge with respect to the side surface having the two sides as a ridge, respectively. The prism according to claim 1.
照明光を出射する光源と、
上記光源から出射された照明光を集光する集光レンズと、
上記集光レンズからの光を偏光成分に応じて透過又は反射するプリズムと、
上記プリズムで透過又は反射した照明光を変調して反射する光変調素子と、
上記プリズムで反射又は透過した上記光変調素子で変調された反射光を拡大投影する投影レンズとを備え、
上記プリズムは、金属により形成された略グリッド状の回折グリッドと、上記回折グリッドを挟み込む一対の回折グリッド基材と、上記一対の回折グリッド基材の上記回折グリッドと対向するそれぞれの面側に設けられた接着層と、上記接着層を介して上記一対の回折グリッド基材にそれぞれ固定される一対のブロック部材とを有し、上記回折グリッドと上記一対の回折グリッド基材とにより形成される空隙に、上記ブロック部材と略同等の屈折率を有する媒質が充填され
上記ブロック部材は、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とする投影装置。
A light source that emits illumination light;
A condensing lens that condenses the illumination light emitted from the light source;
A prism that transmits or reflects light from the condenser lens according to a polarization component;
A light modulation element that modulates and reflects the illumination light transmitted or reflected by the prism;
A projection lens that magnifies and projects the reflected light modulated by the light modulation element reflected or transmitted by the prism;
The prism is provided on a substantially grid-like diffraction grid made of metal, a pair of diffraction grid base materials sandwiching the diffraction grid, and each surface side of the pair of diffraction grid base materials facing the diffraction grid. A gap formed by the diffraction grid and the pair of diffraction grid substrates, the adhesive layer and a pair of block members respectively fixed to the pair of diffraction grid substrates via the adhesive layer Are filled with a medium having a refractive index substantially equal to that of the block member ,
The projection device , wherein the block member is formed by alternately laminating a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished through a soft adhesive layer having flexibility .
上記光源と上記プリズムの間に、上記照明光を所定の偏光方向の光として上記プリズムに出力する偏光手段をさらに有することを特徴とする請求項6記載の投影装置。The projection apparatus according to claim 6 , further comprising a polarization unit that outputs the illumination light to the prism as light having a predetermined polarization direction between the light source and the prism. 上記偏光手段は、上記照明光の偏光成分を揃える偏光変換合成素子、又は上記プリズムに入射する上記照明光のうち所定の偏光成分の光を透過させるプリ偏光素子であることを特徴とする請求項7記載の投影装置。It said polarizing means, claims, characterized in that a pre-polarizing element which transmits light of a predetermined polarization component of the illumination light incident on the polarization conversion combining element or the prism, aligns the polarization component of the illumination light 8. The projection device according to 7 . 上記プリズムは、上記接着層が軟性を有する請求項6記載の投影装置。The projection device according to claim 6 , wherein the adhesive layer has softness. 上記プリズムは、上記ブロック部材が表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して積層されている請求項6記載の投影装置。The projection device according to claim 6 , wherein the prism is formed by laminating a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished with a soft adhesive layer having flexibility. 板状基材の上に設けられ、偏光成分に応じて光を透過又は反射する特性を有する光分離層と、
上記板状基材の光分離層が設けられていない主面側及び上記光分離層の上記板状基材に当接しない主面側に設けられた一対の接着層と、
上記接着層を介して上記光分離層を挟持する一対のブロック部材とを備え、上記ブロック部材は、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とするプリズム。
A light separation layer provided on a plate-like substrate and having a property of transmitting or reflecting light according to a polarization component;
A pair of adhesive layers provided on the main surface side of the plate-like base material on which the light separation layer is not provided and on the main surface side of the light separation layer not in contact with the plate-like base material;
A pair of block members sandwiching the light separation layer via the adhesive layer, and the block members are alternately laminated via a soft adhesive layer having a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished. And a prism that is optically coupled .
上記接着層は、軟性を有することを特徴とする請求項11記載のプリズム。The prism according to claim 11 , wherein the adhesive layer has flexibility. 上記ブロック部材は、互いに略直角に交差する2辺を有する三角形の底面を有する角柱であることを特徴とする請求項11記載のプリズム。12. The prism according to claim 11 , wherein the block member is a prism having a triangular bottom surface having two sides intersecting at substantially right angles to each other. 上記ブロック部材を形成する少なくとも1つの上記板状部材は、上記軟質接着層を介して積層される2つの積層面の面積が異なり、当該積層面に隣接する他の板状部材の上記積層面は当該積層面とその形状が等しいことを特徴とする請求項11記載のプリズム。At least one of the plate-like members forming the block member has different areas of two laminated surfaces laminated via the soft adhesive layer, and the laminated surfaces of other plate-like members adjacent to the laminated surface are The prism according to claim 11, wherein the laminated surface has the same shape. 照明光を出射する光源と、
上記光源から出射された照明光を集光する集光レンズと、
上記集光レンズからの光を偏光成分に応じて透過又は反射するプリズムと、
上記プリズムで透過又は反射した照明光を変調して反射する光変調素子と、
上記プリズムで反射又は透過した上記光変調素子で変調された反射光を拡大投影する投影レンズとを備え、
上記プリズムは、板状基材の上に設けられ、偏光成分に応じて光を透過又は反射する特性を有する光分離層と、上記板状基材の光分離層が設けられていない主面側及び上記光分離層の上記板状基材に当接しない主面側に設けられた一対の接着層と、上記接着層を介して上記光分離層を挟持する一対のブロック部材とを有し、上記ブロック部材が、表面を鏡面研磨された複数の板状部材が軟性を有する軟質接着層を介して交互に積層されてなり、光学的に結合されていることを特徴とする投影装置。
A light source that emits illumination light;
A condensing lens that condenses the illumination light emitted from the light source;
A prism that transmits or reflects light from the condenser lens according to a polarization component;
A light modulation element that modulates and reflects the illumination light transmitted or reflected by the prism;
A projection lens that magnifies and projects the reflected light modulated by the light modulation element reflected or transmitted by the prism;
The prism is provided on a plate-like substrate, and has a light separation layer having a property of transmitting or reflecting light according to a polarization component, and a main surface side of the plate-like substrate on which the light separation layer is not provided And a pair of adhesive layers provided on the main surface side of the light separation layer that does not contact the plate-like substrate, and a pair of block members that sandwich the light separation layer via the adhesive layer, A projection apparatus characterized in that the block member is formed by alternately laminating a plurality of plate-like members whose surfaces are mirror-polished via soft adhesive layers having flexibility .
上記光源と上記プリズムの間に、上記照明光を所定の偏光方向の光として上記プリズムに出力する偏光手段をさらに有することを特徴とする請求項15記載の投影装置。 16. The projection apparatus according to claim 15 , further comprising a polarization unit that outputs the illumination light to the prism as light having a predetermined polarization direction between the light source and the prism.
JP2002289146A 2001-10-01 2002-10-01 Prism and projection device Expired - Fee Related JP4082160B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002289146A JP4082160B2 (en) 2001-10-01 2002-10-01 Prism and projection device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-305811 2001-10-01
JP2001305811 2001-10-01
JP2002289146A JP4082160B2 (en) 2001-10-01 2002-10-01 Prism and projection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003195223A JP2003195223A (en) 2003-07-09
JP4082160B2 true JP4082160B2 (en) 2008-04-30

Family

ID=27615228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002289146A Expired - Fee Related JP4082160B2 (en) 2001-10-01 2002-10-01 Prism and projection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4082160B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294758A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Hitachi Ltd Optical unit and projection type image display unit using the same
KR101099064B1 (en) * 2003-07-23 2011-12-26 톰슨 라이센싱 2 illuminating device with polarization recycling in a double prism
JP4575682B2 (en) * 2004-03-03 2010-11-04 株式会社日立製作所 Projection-type image display device and polarization separation structure
JP2006133403A (en) 2004-11-04 2006-05-25 Canon Inc Polarized beam splitter
JP4652110B2 (en) 2005-04-21 2011-03-16 株式会社日立製作所 Projection-type image display device
JP5267029B2 (en) 2007-10-12 2013-08-21 株式会社ニコン Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8379187B2 (en) 2007-10-24 2013-02-19 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9116346B2 (en) 2007-11-06 2015-08-25 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP7189507B2 (en) * 2019-03-19 2022-12-14 コニカミノルタ株式会社 Display member and display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003195223A (en) 2003-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1300698B1 (en) Polarization selecting prism for a projection device
JP3823659B2 (en) projector
US20080198333A1 (en) Polarization beam splitter and projection apparatus having the same
JP3797162B2 (en) Projection device
WO2003001277A1 (en) Illumination optical system and projector
EP1762882B1 (en) Wavelength-selective polarization conversion element
JP4082160B2 (en) Prism and projection device
JPWO2019163486A1 (en) Optical compensating element, liquid crystal display device and projection type display device
JP5509827B2 (en) Illumination optical system and projection apparatus
JP2003131212A (en) Projection type display device
JP2004279705A (en) Image display apparatus
US7365721B2 (en) Projection display
JP2007233208A (en) Optical element, projection type projector, and method for manufacturing optical element
JP2001281615A (en) Projection type display device
JP4841154B2 (en) Polarization conversion element and projection display device using the same
JP2004309751A (en) Color separating and synthesizing optical system and picture display device
JP3019825B2 (en) Projection type color liquid crystal display
JPH06202063A (en) Polarized light converting element and projection type liquid crystal display device
JP2004279696A (en) Picture display device
JP2009128568A (en) Polarization conversion element and projector
JP3646525B2 (en) Illumination optical system and projection display device using the same
JP5459274B2 (en) Polarization conversion element and projection display device using the same
JP5279878B2 (en) Polarization conversion element and projection display device using the same
JP2000010048A (en) Liquid crystal device and projection type display device
JP2003248196A (en) Polarization illumination device and projection display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050831

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070925

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080204

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110222

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120222

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130222

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130222

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140222

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees