JP4432602B2 - Projection display - Google Patents

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JP4432602B2 JP2004133815A JP2004133815A JP4432602B2 JP 4432602 B2 JP4432602 B2 JP 4432602B2 JP 2004133815 A JP2004133815 A JP 2004133815A JP 2004133815 A JP2004133815 A JP 2004133815A JP 4432602 B2 JP4432602 B2 JP 4432602B2
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Description

本発明は、入射光束の偏光状態に応じて入射光束を分離させる偏光ビームスプリッタユニットを用いて構成され画像表示を行う投射型表示装置に関する。   The present invention relates to a projection display device configured to display an image by using a polarization beam splitter unit that separates an incident light beam according to a polarization state of the incident light beam.

従来、空間光変調素子として、いわゆる「透過型液晶ライトバルブ」あるいは「反射型液晶ライトバルブ」を備え、この空間光変調素子によって空間変調された光をスクリーン上に拡大投影して画像表示を行うように構成された投射型表示装置が提案されている。   Conventionally, a so-called “transmission type liquid crystal light valve” or “reflection type liquid crystal light valve” has been provided as a spatial light modulation element, and an image is displayed by enlarging and projecting light spatially modulated by the spatial light modulation element on a screen. A projection type display device configured as described above has been proposed.

この投射型表示装置においては、光源からの白色光を、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の3原色光に色分解し、これら各原色光によって、3枚の空間光変調素子をそれぞれ照明する。そして、各空間光変調素子は、原色の照明光を、表示画像の赤色成分、緑色成分及び青色成分に応じて変調する。そして、これら各空間光変調素子を経た変調光を偏光分離した後、合成してスクリーン上に投射することにより、このスクリーン上にカラー画像が表示される。   In this projection display device, white light from a light source is color-separated into three primary light colors of red (R), green (G), and blue (B), and three spatial light modulations are performed by these primary color lights. Each element is illuminated. Each spatial light modulator modulates the primary color illumination light according to the red component, the green component, and the blue component of the display image. Then, the modulated light that has passed through each of these spatial light modulation elements is polarized and separated, and then synthesized and projected onto the screen, whereby a color image is displayed on the screen.

このような投射型表示装置において、空間光変調素子を経た変調光を偏光分離する光学素子としては、特許文献1に記載されているように、吸収型偏光板が使用される。このような吸収型偏光板は、空間光変調素子として「透過型液晶ライトバルブ」を使用した場合に使われており、「透過型液晶ライトバルブ」を透過した変調光が入射され、この変調光のうち、所定の偏光方向の成分のみを透過させ、他の成分を吸収することにより、偏光分離を行う。   In such a projection display device, as described in Patent Document 1, an absorption-type polarizing plate is used as an optical element that polarizes and separates the modulated light that has passed through the spatial light modulation element. Such an absorption type polarizing plate is used when a “transmission type liquid crystal light valve” is used as a spatial light modulation element, and the modulated light transmitted through the “transmission type liquid crystal light valve” is incident on the modulated light. Among them, polarization separation is performed by transmitting only components in a predetermined polarization direction and absorbing other components.

また、偏光分離を行う光学素子としては、特許文献2に記載されているように、硝子プリズム型の偏光ビームスプリッタが使用されている。このような偏光ビームスプリッタは、空間光変調素子として「反射型液晶ライトバルブ」を使用した場合に使われており、光源から「反射型液晶ライトバルブ」への入射光を透過させるとともに、この「反射型液晶ライトバルブ」によって反射された変調光が再入射され、この変調光のうち、所定の偏光方向の成分のみを反射させ、他の成分を透過させることにより、偏光分離を行う。   Further, as described in Patent Document 2, a glass prism type polarization beam splitter is used as an optical element that performs polarization separation. Such a polarizing beam splitter is used when a “reflective liquid crystal light valve” is used as a spatial light modulator, and transmits incident light from a light source to the “reflective liquid crystal light valve”. The modulated light reflected by the “reflective liquid crystal light valve” is re-entered, and the polarized light is separated by reflecting only the component of the predetermined polarization direction and transmitting the other component of the modulated light.

さらに、偏光分離を行う光学素子としては、特許文献3に記載されているように、反射型偏光素子が使用されている。このような反射型偏光素子は、空間光変調素子として「反射型液晶ライトバルブ」を使用した場合に使われており、光源から「反射型液晶ライトバルブ」への入射光を透過させるとともに、この「反射型液晶ライトバルブ」によって反射された変調光が再入射され、この変調光のうち、所定の偏光方向の成分のみを反射させ、他の成分を透過させることにより、偏光分離を行う。   Further, as described in Patent Document 3, a reflective polarizing element is used as an optical element for performing polarization separation. Such a reflective polarizing element is used when a “reflective liquid crystal light valve” is used as a spatial light modulator, and transmits incident light from a light source to the “reflective liquid crystal light valve”. The modulated light reflected by the “reflective liquid crystal light valve” is re-incident, and the polarized light is separated by reflecting only the component of the predetermined polarization direction and transmitting the other component of the modulated light.

この反射型偏光素子は、硝子プリズム型の偏光ビームスプリッタに比較して、発熱によるダメージが少なく、表示画像のコントラスト低下を防止することができ、また、製造上における環境問題を解決できるという利点がある。
特開平6−148628号公報 特開2004−012864号公報 特開平11−338053号公報
This reflective polarizing element has the advantage that it is less damaged by heat generation than the glass prism type polarizing beam splitter, can prevent the contrast of the display image from being lowered, and can solve environmental problems in manufacturing. is there.
JP-A-6-148628 JP 2004-012864 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-338053

前述したような偏光分離を行う光学素子においては、吸収型偏光板については、光束の吸収により発熱し、溶解等のダメージを受けるという問題がある。すなわち、この吸収型偏光板は、所定の偏光方向ではない成分を吸収するので、発熱することが避けられず、光源から発せられる光束の光量を増大させた場合には、この光量の増大に比例して発熱量も増大する。   In the optical element that performs polarization separation as described above, the absorptive polarizing plate has a problem that it generates heat due to absorption of a light beam and is damaged by dissolution or the like. That is, since this absorption type polarizing plate absorbs a component that is not in a predetermined polarization direction, heat generation is inevitable, and when the amount of light emitted from the light source is increased, it is proportional to the increase in the amount of light. As a result, the calorific value increases.

したがって、このような吸収型偏光板を偏光分離素子として使用した投射型表示装置においては、光源が発する光束の光量を増大させることができず、表示画像を充分に明るくすることができない。   Therefore, in a projection display device using such an absorption-type polarizing plate as a polarization separation element, the amount of light emitted from the light source cannot be increased, and the display image cannot be sufficiently brightened.

また、硝子プリズム型の偏光ビームスプリッタについては、透過光の偏光状態を崩さないようにするため、硝子素材として、酸化鉛(PbO)を大量に含有した光弾性係数の小さいもの(例えば、「SF6」、「SF57」、「PBH56」など)を使用する必要が生じ、環境問題を解決することが困難となる。   In addition, for a glass prism type polarization beam splitter, a glass material containing a large amount of lead oxide (PbO) with a small photoelastic coefficient (for example, “SF6” in order not to break the polarization state of transmitted light. ”,“ SF57 ”,“ PBH56 ”, etc.), and it becomes difficult to solve environmental problems.

さらに、このような偏光ビームスプリッタにおいては、光源から発せられる光束の光量を増大させ、例えば、10000ルーメンを越えるような光輝度の画像表示を行う投射型表示装置においては、硝子素材中における複屈折の発生が無視できなくなり、表示画像のコントラストの低下が避けられなくなる。   Furthermore, in such a polarizing beam splitter, the amount of light emitted from the light source is increased, and for example, in a projection type display device that displays an image with light intensity exceeding 10,000 lumens, birefringence in the glass material Occurrence of the image cannot be ignored, and the contrast of the display image is inevitably lowered.

そして、反射型偏光子を投射型表示装置に用いた場合には、この反射型偏光子においてリジェク卜された光束が、空間光変調素子やその他の光学部品に到達することにより、表示画像においてゴーストやフレアが生じ、画像の品位が低下するという問題がある。   When the reflective polarizer is used in a projection display device, the light beam rejected by the reflective polarizer reaches the spatial light modulator and other optical components, thereby causing a ghost in the display image. There is a problem that flare occurs and the quality of the image decreases.

このような反射型偏光子を用いる場合において、この反射型偏光子を光軸に対して傾斜させることにより、この反射型偏光子によってリジェク卜された光束が表示画像に影響しないようにすることが考えられるが、この場合には、偏芯コマ収差や非点収差が発生し、表示画像の解像度が低下するという問題がある。   When such a reflective polarizer is used, it is possible to prevent the luminous flux rejected by the reflective polarizer from affecting the display image by tilting the reflective polarizer with respect to the optical axis. However, in this case, there is a problem that decentration coma and astigmatism occur and the resolution of the display image is lowered.

そこで、本発明は、偏光ビームスプリッタユニットを使用した投射型表示装置において、明るく、かつ、コントラストの高い画像を表示できるようにし、また、環境問題の解決が容易となる投射型表示装置を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention is to provide a projection display device that can display a bright and high-contrast image and can easily solve environmental problems in a projection display device using a polarizing beam splitter unit. It is what.

前述の課題を解決するため、本願に係る投射型表示装置は、光源と、前記光源から射出した光が入射し、入射した前記光を直線偏光に変換する第1の偏光素子と、前記第1の偏光素子から射出した直線偏光を第1乃至第3の3原色の直線偏光に分離する色分解プリズムと、前記色分解プリズムによって分離された前記第1乃至第3の3原色の直線偏光にそれぞれ対応して配置され、前記第1乃至第3の3原色の直線偏光を表示画像の各色成分に応じてそれぞれ変調し、第1乃至第3の3原色の変調光として射出する3枚の空間光変調素子と、前記3枚の空間光変調素子から射出した前記第1乃至第3の3原色の変調の光軸に対してそれぞれ傾斜して配置され、前記第1乃至第3の3原色の変調光をそれぞれ反射する反射型偏光素子と、前記反射型偏光素子で反射された前記第1乃至第3の3原色の変調光がそれぞれ入射し、入射した前記第1乃至第3の3原色の変調光を内部で合成し映像光として射出する色合成プリズムと、前記色合成プリズムにおいて合成された映像光を投射する投射光学系とを備え、前記反射型偏光素子と前記色合成プリズムとの間の位置に、前記第1乃至第3の3原色の変調光の光軸に対して傾斜して配置され、前記第1乃至第3の3原色の変調光における所定の偏光方向の成分を反射して除去する第2の偏光素子と、3枚の前記空間光変調素子と前記反射型偏光素子との間の位置に配置され、前記第1乃至第3の3原色の変調光の光軸に対して傾斜した平面を有するシリンドリカルレンズ及びウェッジプリズムを有し、前記第2の偏光素子の傾きにより発生する収差を補正する光学素子と、を更に備えたものである。 In order to solve the above-described problems, a projection display device according to the present application includes a light source, a first polarizing element that receives light emitted from the light source, and converts the incident light to linearly polarized light. of a color separation prism for separating a linearly polarized light to the first to linearly polarized light of the third of the three primary colors emitted from the polarization element, the color separation of the first through separated by the prism third of the three primary colors of linearly polarized light Are arranged in correspondence with each other, modulate the linearly polarized light of the first to third primary colors according to the respective color components of the display image, and emit the modulated light of the first to third primary colors Are arranged so as to be inclined with respect to the optical axes of the modulated light beams of the first to third primary colors emitted from the three spatial light modulation elements . A reflective polarizing element that reflects the modulated light of the three primary colors, Color morphism polarizing element and the first to third three primary colors of modulated light reflected by the incident respectively, for the modulated light of the first to third of the three primary colors is incident as internally synthesized image light and synthesizing prism, and a projection optical system for projecting the image light synthesized in the color synthesizing prism, a position between the color combining prism and the reflection type polarizing element, the first to third 3 A second polarizing element that is arranged to be inclined with respect to the optical axis of the modulated light of the primary color and reflects and removes components in a predetermined polarization direction in the modulated light of the first to third primary colors, and three sheets wherein it is disposed at a position between the spatial light modulator and the reflective polarizing element, the first to third cylindrical lens and wedge prism having a flat surface inclined with respect to the optical axis of the modulated light of the three primary colors According to the inclination of the second polarizing element. An optical element for correcting aberrations generated, in which further comprising a.

本発明に係る投射型表示装置においては、反射型偏光素子の発熱が少ないので、光源が発する光束の光量を増大させて充分に明るい表示画像を得ることができ、また、反射型偏光素子における複屈折の影響が少ないため、酸化鉛(PbO)を大量に含有した硝材を使用する必要がなく、さらに、反射型偏光素子が光軸に対して傾斜されていることにより発生する偏芯コマ収差や非点収差がウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズ、あるいは、ウェッジプリズムによって補正されるので、表示画像の解像度が低下することがない。   In the projection display device according to the present invention, the reflective polarizing element generates little heat, so that a sufficiently bright display image can be obtained by increasing the amount of light emitted from the light source, and the reflective polarizing element can be combined. Since there is little influence of refraction, there is no need to use a glass material containing a large amount of lead oxide (PbO), and further, the eccentric coma aberration generated by tilting the reflective polarizing element with respect to the optical axis, Since astigmatism is corrected by the wedge prism and the cylindrical lens or the wedge prism, the resolution of the display image does not decrease.

本発明によると、偏光ビームスプリッタユニットを使用した投射型表示装置において、明るく、かつ、コントラストの高い画像を表示できるようにし、また、環境問題の解決が容易となる投射型表示装置を提供することができる。   According to the present invention, a projection display device using a polarization beam splitter unit can provide a bright and high-contrast image, and provide a projection display device that can easily solve environmental problems. Can do.

以下、本発明に係る投射型表示装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of a projection display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明に係る投射型表示装置の第1の実施の形態における構成を示す斜視図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the projection type display apparatus according to the first embodiment of the present invention.

この投射型表示装置においては、図1に示すように、光源1より発せられた光束は、UV/IRフィルタ2を透過して紫外線及び赤外線を除去され、ロッドインテグレータ3の入射端面に集光して入射する。なお、光源1は、白色光を発する放電ランプ等及び凹面反射鏡(回転楕円面鏡または放物面鏡)を備えて構成されている。   In this projection type display device, as shown in FIG. 1, the light beam emitted from the light source 1 is transmitted through the UV / IR filter 2 to remove ultraviolet rays and infrared rays, and is condensed on the incident end face of the rod integrator 3. Incident. The light source 1 includes a discharge lamp that emits white light and a concave reflecting mirror (a spheroid mirror or a parabolic mirror).

ロッドインテグレータ3においては、入射光は、ロッドの側面部において内面全反射を繰り返し、照度を均一化されて、出射端面より、均一な空間分布の光として出射される。   In the rod integrator 3, incident light repeatedly undergoes total internal reflection at the side surface of the rod, the illuminance is made uniform, and is emitted as light having a uniform spatial distribution from the emission end face.

ロッドインテグレータ3からの出射光は、コリメータレンズ4、リレーレンズ5,6、P−S合成素子7及びコンデンサーレンズ8を経て、偏向ミラー(ステアリングミラー)9に入射される。P−S合成素子7は、光源からの光を、一定の方向の直線偏光に揃える素子であり、複数の偏光ビームスプリッタ及び二分の一波長板が平面状に配列された構造を有している。   Light emitted from the rod integrator 3 is incident on a deflection mirror (steering mirror) 9 through a collimator lens 4, relay lenses 5 and 6, a PS synthesis element 7 and a condenser lens 8. The PS combining element 7 is an element that aligns light from a light source with linearly polarized light in a certain direction, and has a structure in which a plurality of polarizing beam splitters and half-wave plates are arranged in a planar shape. .

偏向ミラー9に入射された光は、この偏向ミラー9により光路を90°偏向される。この偏向ミラー9としては、アルミ反射ミラー、銀ミラーなどの他に、コールドミラーを使用することもできる。コールドミラーは、誘電体層を積層して構成されたミラーであり、紫外線及び赤外線を透過させ、可視光線のみを反射させる特性を有している。偏向ミラー9で反射された光は、色分解プリズム10に入射する。   The light incident on the deflecting mirror 9 is deflected 90 degrees in the optical path by the deflecting mirror 9. As the deflecting mirror 9, a cold mirror can be used in addition to an aluminum reflecting mirror and a silver mirror. The cold mirror is a mirror configured by laminating dielectric layers, and has a characteristic of transmitting ultraviolet light and infrared light and reflecting only visible light. The light reflected by the deflecting mirror 9 enters the color separation prism 10.

図2は、色分解プリズム10の形状を示す側面図である。   FIG. 2 is a side view showing the shape of the color separation prism 10.

この色分解プリズム10は、図2に示すように、第1及び第2の三角プリズム10A,10B及び第3のプリズム(四角柱プリズム)10Cの3個のガラスブロックから構成されている。   As shown in FIG. 2, the color separation prism 10 is composed of three glass blocks including first and second triangular prisms 10A and 10B and a third prism (square prism prism) 10C.

この色分解プリズム10は、いわゆる「フィリップスプリズム」と呼ばれるものであって、ダイクロイック膜による色の選択反射と、プリズム面による全反射とを利用した3ブロック構成の色分解プリズムである。青色光(B)を反射する第1のダイクロイック膜11は、第1の三角プリズム10Aの背面に設けられている。第1のダイクロイック膜11で反射された青色光(B)は、第1の三角プリズム10Aの入射面で内面全反射される。この第1の三角プリズム10Aは、青色光(B)が内面全反射されるように、プリズムの頂角(α1)が選ばれており、青色光(B)の射出面が光軸に対して直角になるようなプリズム形状が採られている。   The color separation prism 10 is a so-called “Phillips prism”, and is a three-block color separation prism using selective reflection of color by a dichroic film and total reflection by a prism surface. The first dichroic film 11 that reflects blue light (B) is provided on the back surface of the first triangular prism 10A. The blue light (B) reflected by the first dichroic film 11 is totally reflected internally by the incident surface of the first triangular prism 10A. In this first triangular prism 10A, the apex angle (α1) of the prism is selected so that the blue light (B) is totally reflected on the inner surface, and the emission surface of the blue light (B) is in relation to the optical axis. The prism is shaped like a right angle.

そして、赤色光(R)を反射する第2のダイクロイック膜12は、第2の三角プリズム10Bの背面に設けられており、この第2のダイクロイック膜12により反射された赤色光(R)は、第2三角プリズム10Bの入射面で内面全反射される。この第2の三角プリズム3Bは、赤色光(R)が内面全反射されるように、プリズムの頂角(α2)が選ばれており、赤色光(R)の射出面が光軸に対して直角になるようなプリズム形状が採られている。そして、これら第1及び第2の三角プリズム10A,10Bは、第2の三角プリズム10Bの入射面を全反射面として利用するために、第1の三角プリズム10Aの背面と第2の三角プリズム10Bの入射面との間に非常に狭い空気層が保たれるように、組み立てられている。   And the 2nd dichroic film | membrane 12 which reflects red light (R) is provided in the back surface of the 2nd triangular prism 10B, The red light (R) reflected by this 2nd dichroic film | membrane 12 is The inner surface is totally reflected by the incident surface of the second triangular prism 10B. In this second triangular prism 3B, the apex angle (α2) of the prism is selected so that the red light (R) is totally reflected on the inner surface, and the emission surface of the red light (R) is relative to the optical axis. The prism is shaped like a right angle. The first and second triangular prisms 10A and 10B use the back surface of the first triangular prism 10A and the second triangular prism 10B in order to use the incident surface of the second triangular prism 10B as a total reflection surface. It is assembled so that a very narrow air layer is maintained between the incident surface and the incident surface.

そして、第2のダイクロイック膜12を透過した緑色光(G)は、第3のプリズム10Cを透過して出射される。この第3のプリズム10Cは、緑色光(G)の射出面が光軸に対して直角になるようなプリズム形状が採られている。   Then, the green light (G) transmitted through the second dichroic film 12 is transmitted through the third prism 10C and emitted. The third prism 10C has a prism shape in which the emission surface of green light (G) is perpendicular to the optical axis.

なお、このような色分解プリズム10は、いわゆる「三板式」、または、「三管式」のカラービデオカメラ装置において採用されているものである。カラービデオカメラ装置においては、レンズマウント部から光が入射され、この色分解プリズムの各原色光の出射面に3枚のCCD(固体撮像素子)や3本の撮像管が設置される。   Such a color separation prism 10 is used in a so-called “three-plate” or “three-tube” color video camera apparatus. In a color video camera device, light is incident from a lens mount, and three CCDs (solid-state image sensors) and three image pickup tubes are installed on the primary color light emission surface of the color separation prism.

この投射型表示装置においては、色分解プリズム10に入射された光束は、第1の三角プリズム10の入射面より入射され、この第1の三角プリズム10Aの背面部の第1のダイクロイック膜11に入射し、この第1のダイクロイック膜11において、シアン光(R+G)が透過され、青色光(B)が反射される。青色光(B)は、第1の三角プリズム10Aの入射面により内面全反射されて、第1の三角プリズム10Aの側面部より出射される。   In this projection display device, the light beam incident on the color separation prism 10 is incident from the incident surface of the first triangular prism 10 and is applied to the first dichroic film 11 on the back surface of the first triangular prism 10A. Incident light is transmitted through the first dichroic film 11, and cyan light (R + G) is transmitted and blue light (B) is reflected. The blue light (B) is totally internally reflected by the incident surface of the first triangular prism 10A and is emitted from the side surface of the first triangular prism 10A.

第1のダイクロイック膜11を透過したシアン光(R+G)は、第2の三角プリズム10Bに入射し、この第2の三角プリズム10Bの背面部の第2のダイクロイック膜12に入射し、この第2のダイクロイック膜12において、緑色光(G)が透過され、赤色光(R)が反射される。赤色光(R)は、第2の三角プリズム10Bの入射面により内面全反射されて、第2の三角プリズム10Bの側面部より出射される。   The cyan light (R + G) transmitted through the first dichroic film 11 is incident on the second triangular prism 10B, is incident on the second dichroic film 12 on the back surface of the second triangular prism 10B, and this second In the dichroic film 12, green light (G) is transmitted and red light (R) is reflected. The red light (R) is totally internally reflected by the incident surface of the second triangular prism 10B and is emitted from the side surface of the second triangular prism 10B.

第2のダイクロイック膜12を透過した緑色光(G)は、第3のプリズム10C入射し、この第3のプリズム10Cを透過して、この第3の三角プリズム10Cの背面部より出射される。   The green light (G) that has passed through the second dichroic film 12 enters the third prism 10C, passes through the third prism 10C, and is emitted from the back surface of the third triangular prism 10C.

このようにして、色分解された3原色光は、それぞれ偏向プリズム13,14,15に入射し、それぞれが光路を90°偏向され、互いに平行な方向に進行する。すなわち、色分解された3原色光は、それぞれ、色分解プリズム10への光源からの光の入射方向及び各原色光の色分解プリズム10からの出射方向に垂直な方向に進行する。   In this way, the color-separated three primary color lights are incident on the deflecting prisms 13, 14, and 15, respectively, are deflected by 90 ° in the optical path, and travel in directions parallel to each other. In other words, the color-separated three primary color light travels in a direction perpendicular to the incident direction of light from the light source to the color separation prism 10 and the emission direction of each primary color light from the color separation prism 10.

すなわち、図1に示すように、青色光(B)が出射される第1の三角プリズム10Aの側面部には、青色用偏向プリズム13が設けられている。また、赤色光(R)が出射される第2の三角プリズム10Bの側面部には、赤色用偏向プリズム14が設けられている。そして、緑色光(G)が出射される第3の三角プリズム10Cの背面部には、緑色用偏向プリズム15が設けられている。   That is, as shown in FIG. 1, the blue deflection prism 13 is provided on the side surface of the first triangular prism 10A from which the blue light (B) is emitted. A red deflection prism 14 is provided on the side surface of the second triangular prism 10B from which red light (R) is emitted. A green deflection prism 15 is provided on the back surface of the third triangular prism 10C from which green light (G) is emitted.

これら偏向プリズム13,14,15は、いわゆる直角プリズムであり、直角二等辺三角形を底面とする三角柱状のプリズムである。   These deflection prisms 13, 14, and 15 are so-called right-angle prisms, and are triangular prisms having a right-angled isosceles triangle as a bottom surface.

図3は、本発明に係る投射型表示装置の第1の実施の形態における色分解プリズム10及び色合成プリズム20回りの構成を示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing a configuration around the color separation prism 10 and the color synthesis prism 20 in the first embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

図4は、本発明に係る投射型表示装置の第1の実施の形態における色分解プリズム10及び色合成プリズム20回りの構成を示す側面図である。   FIG. 4 is a side view showing a configuration around the color separation prism 10 and the color synthesis prism 20 in the first embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

各偏向プリズム13,14,15から出射されて互いに平行な方向に進行した3原色光は、図3及び図4に示すように、それぞれ、透過型光変調素子24,25,26に入射する。   The three primary color lights emitted from the deflecting prisms 13, 14, and 15 and traveling in directions parallel to each other are incident on the transmissive light modulation elements 24, 25, and 26, respectively, as shown in FIGS.

各透過型光変調素子24,25,26は、それぞれに対応する図示しないドライブ回路により駆動され、青色用の透過型光変調素子24は表示画像の青色成分に基づく空間光変調を行い、赤色用の透過型光変調素子25は表示画像の赤色成分に基づく空間光変調を行い、緑色用の透過型光変調素子26は表示画像の緑色成分に基づく空間光変調を行う。   Each of the transmissive light modulation elements 24, 25, and 26 is driven by a corresponding drive circuit (not shown), and the blue transmissive light modulation element 24 performs spatial light modulation based on the blue component of the display image, and for red. The transmissive light modulation element 25 performs spatial light modulation based on the red component of the display image, and the green transmissive light modulation element 26 performs spatial light modulation based on the green component of the display image.

これら透過型光変調素子24,25,26を透過した光束(変調光)は、偏光ビームスプリッタユニットを構成する光軸に対して傾斜された面を有するウェッジプリズム及び光軸に対して傾斜されて配置されたシリンドリカルレンズを透過して、光軸に対して傾斜されて配置された反射型偏光素子16,17,18に入射される。ウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズは、一体的に構成された光学素子21となっている。ウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズからなる光学素子21の光軸に対する傾斜は、反射型偏光素子16,17,18の光軸に対する傾斜の軸に平行な軸回りの傾斜となっている。   A light beam (modulated light) transmitted through the transmission type light modulation elements 24, 25, and 26 is tilted with respect to the optical axis and a wedge prism having a surface inclined with respect to the optical axis constituting the polarization beam splitter unit. The light passes through the arranged cylindrical lens and is incident on the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 arranged to be inclined with respect to the optical axis. The wedge prism and the cylindrical lens are an optical element 21 configured integrally. The inclination of the optical element 21 composed of the wedge prism and the cylindrical lens with respect to the optical axis is an inclination around an axis parallel to the inclination axis with respect to the optical axis of the reflective polarizing elements 16, 17 and 18.

反射型偏光素子16,17,18に入射される光束のうち、透過型光変調素子24,25,26において変調された変調光成分は、この反射型偏光素子16,17,18の反射面に対して、S偏光となっている。したがって、この変調光は、反射面によって反射されて偏向され、色分解プリズム10と同様に構成された色合成プリズム20に入射される。反射型偏光素子16,17,18への入射光のうちのP偏光成分は、反射面を透過するので、色合成プリズム20には入射されない。すなわち、反射型偏光素子16,17,18は、透過型光変調素子24,25,26の透過光に対する検光子として作用している。   Of the light beams incident on the reflective polarizing elements 16, 17, 18, the modulated light components modulated by the transmissive light modulating elements 24, 25, 26 are reflected on the reflective surfaces of the reflective polarizing elements 16, 17, 18. On the other hand, it is S-polarized light. Therefore, the modulated light is reflected and deflected by the reflecting surface, and is incident on the color combining prism 20 configured in the same manner as the color separation prism 10. The P-polarized component of the light incident on the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 is transmitted through the reflecting surface and is not incident on the color synthesis prism 20. That is, the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 function as analyzers for the transmitted light of the transmissive light modulation elements 24, 25, and 26.

なお、反射型偏光素子16,17,18と色合成プリズム20との間には、第5の実施の形態において後述するように、偏光子22を配置してもよい。   Note that a polarizer 22 may be disposed between the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 and the color combining prism 20 as described later in the fifth embodiment.

青色用の透過型光変調素子24に入射した青色光(B)は、この青色用透過型光変調素子24により変調されてS偏光となった成分が、反射型偏光素子16により反射され、色合成プリズム20の第1の三角プリズム20Aの側面部から入射する。   In the blue light (B) incident on the blue transmissive light modulation element 24, the component which has been modulated by the blue transmissive light modulation element 24 and becomes S-polarized light is reflected by the reflective polarization element 16, The light enters from the side surface of the first triangular prism 20 </ b> A of the combining prism 20.

また、赤色用の透過型光変調素子25に入射した赤色光(R)は、この赤色用透過型光変調素子25により変調されてS偏光となった成分が、反射型偏光素子17により反射され、色合成プリズム20の第2の三角プリズム20Bの側面部から入射する。   In addition, the red light (R) incident on the red transmission light modulation element 25 is reflected by the reflection polarization element 17 as a component which is modulated by the red transmission light modulation element 25 and becomes S-polarized light. The light is incident from the side surface of the second triangular prism 20B of the color synthesis prism 20.

そして、緑色用の透過型光変調素子26に入射した緑色光(G)は、この緑色用透過型光変調素子26により変調されてS偏光となった成分が、反射型偏光素子18により反射され、色合成プリズム20の第3のプリズム20Cの背面部から入射する。   The green light (G) incident on the green transmissive light modulation element 26 is reflected by the reflective polarization element 18 as a component that has been modulated by the green transmissive light modulation element 26 to become S-polarized light. Then, the light is incident from the back surface of the third prism 20C of the color synthesis prism 20.

色合成プリズム20は、色分解プリズム10に対して、略々鏡面対称な形状に構成されている。すなわち、この色合成プリズム20は、いわゆる「フィリップスプリズム」と呼ばれるものと同様の構成を有し、第1及び第2の三角プリズム20A,20B及び第3のプリズム(四角柱プリズム)20Cの3個のガラスブロックと、第1及び第2のダイクロイック膜とを有する3ブロック構成の色合成プリズムである。   The color synthesizing prism 20 is configured to be substantially mirror-symmetric with respect to the color separation prism 10. That is, the color synthesis prism 20 has a configuration similar to that of a so-called “Phillips prism”, and includes three first and second triangular prisms 20A and 20B and a third prism (square prism prism) 20C. 3 color composition prism having a glass block and first and second dichroic films.

色合成プリズム20の第1の三角プリズム20Aに入射された青色光(B)は、この第1の三角プリズム20Aの出射面により内面全反射され、第1のダイクロイック膜27により反射されて、第1の三角プリズム20Aの出射面から出射される。   The blue light (B) incident on the first triangular prism 20A of the color combining prism 20 is totally reflected on the inner surface by the emission surface of the first triangular prism 20A, reflected by the first dichroic film 27, The light is emitted from the emission surface of one triangular prism 20A.

色合成プリズム20の第2の三角プリズム20Bに入射された赤色光(R)は、この第2の三角プリズム20Bの出射面により内面全反射され、第2のダイクロイック膜28により反射されて、第2の三角プリズム20Bの出射面から出射され、第1の三角プリズム20Aを透過して、この第1の三角プリズム20Aの出射面から出射される。   The red light (R) incident on the second triangular prism 20B of the color synthesizing prism 20 is totally reflected on the inner surface by the emission surface of the second triangular prism 20B, and reflected by the second dichroic film 28. The light is emitted from the emission surface of the second triangular prism 20B, passes through the first triangular prism 20A, and is emitted from the emission surface of the first triangular prism 20A.

色合成プリズム20の第3のプリズム20Cに入射された緑色光(G)は、この第3のプリズム20Cを透過し、第2の三角プリズム20Bも透過し、さらに、第1の三角プリズム20Aも透過して、この第1の三角プリズム20Aの出射面から出射される。   The green light (G) incident on the third prism 20C of the color combining prism 20 passes through the third prism 20C, passes through the second triangular prism 20B, and further passes through the first triangular prism 20A. The light passes through and is emitted from the emission surface of the first triangular prism 20A.

このようにして、色合成プリズム20に入射した各原色光は、合成されて、この色合成ブロック20から出射される。そして、図1に示すように、投射光学系である投射レンズ29に入射され、この投射レンズ29により、図示しないスクリーンに投射される。   In this way, the primary color lights incident on the color synthesis prism 20 are synthesized and emitted from the color synthesis block 20. As shown in FIG. 1, the light is incident on a projection lens 29 that is a projection optical system, and is projected onto a screen (not shown) by the projection lens 29.

この投射型表示装置において、反射型偏光素子16,17,18は、表示画像におけるゴーストやフレアが生じないように、投射レンズ29のFナンバーに相当する角度以上に傾斜されて配置されている。   In this projection display device, the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 are arranged so as to be inclined more than an angle corresponding to the F number of the projection lens 29 so that ghosts and flares in the display image do not occur.

そして、反射型偏光素子16,17,18の傾きによって生ずる非点収差や偏芯コマ収差は、ウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズからなる光学素子21によって逆の収差を発生されて補正される。この実施の形態においては、投射レンズ29のFナンバーを2.8とし、反射型偏光素子16,17,18の傾きを11°としている。なお、この光学素子21は、ウェッジプリズムのみからなるものとしてもよい。   Astigmatism and decentered coma caused by the inclination of the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 are corrected by generating opposite aberrations by the optical element 21 including a wedge prism and a cylindrical lens. In this embodiment, the F-number of the projection lens 29 is 2.8, and the inclination of the reflective polarizing elements 16, 17, 18 is 11 °. The optical element 21 may be composed only of a wedge prism.

図5は、本発明に係る投射型表示装置の第1の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。   FIG. 5 is a side view showing ray tracing in the optical element for aberration correction in the first embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

図6は、本発明に係る投射型表示装置の第1の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。   FIG. 6 is a spot diagram showing the state of aberration correction in the first embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

〔第2の実施の形態〕
この第2の実施の形態の投射型表示装置においては、前述の第1の実施の形態におけると同様に、光源より発せられた光束は、UV/IRフィルタを透過して紫外線及び赤外線を除去され、ロッドインテグレータの入射端面に集光して入射する。
[Second Embodiment]
In the projection display device according to the second embodiment, as in the first embodiment described above, the light beam emitted from the light source passes through the UV / IR filter, and the ultraviolet rays and infrared rays are removed. The light is focused on the incident end face of the rod integrator.

ロッドインテグレータにおいて、入射光は、ロッドの側面部において内面全反射を繰り返し、照度を均一化されて、出射端面より、均一な空間分布の光として出射される。ロッドインテグレータからの出射光は、コリメータレンズ、リレーレンズ、P−S合成素子及びコンデンサーレンズを経て、偏向ミラー(ステアリングミラー)に入射される。   In the rod integrator, incident light repeatedly undergoes total internal reflection at the side surface of the rod, the illuminance is made uniform, and is emitted as light having a uniform spatial distribution from the emission end face. Light emitted from the rod integrator is incident on a deflection mirror (steering mirror) through a collimator lens, a relay lens, a PS synthesis element, and a condenser lens.

図7は、本発明に係る投射型表示装置の第2の実施の形態における色分解プリズム10及び色合成プリズム20回りの構成を示す斜視図である。   FIG. 7 is a perspective view showing a configuration around the color separation prism 10 and the color synthesis prism 20 in the second embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

偏向ミラーに入射された光は、この偏向ミラーにより光路を90°偏向される。偏向ミラーで反射された光は、図7に示すように、色分解プリズム10に入射する。この色分解プリズム10は、いわゆる「フィリップスプリズム」と呼ばれるものである。色分解プリズム10に入射された光束は、3原色光に色分解される。   The light incident on the deflecting mirror is deflected by 90 ° in the optical path by the deflecting mirror. The light reflected by the deflecting mirror enters the color separation prism 10 as shown in FIG. The color separation prism 10 is a so-called “Phillips prism”. The light beam incident on the color separation prism 10 is color-separated into three primary color lights.

色分解プリズム10において色分解された3原色光は、それぞれ偏向プリズム13,14,15に入射し、それぞれが光路を90°偏向され、互いに平行な方向に進行する。すなわち、色分解された3原色光は、それぞれ、色分解プリズム10への光源からの光の入射方向及び各原色光の色分解プリズム10からの出射方向に垂直な方向に進行する。   The three primary color lights color-separated by the color separation prism 10 are respectively incident on the deflection prisms 13, 14 and 15, are respectively deflected by 90 ° in the optical path, and travel in directions parallel to each other. In other words, the color-separated three primary color light travels in a direction perpendicular to the incident direction of light from the light source to the color separation prism 10 and the emission direction of each primary color light from the color separation prism 10.

すなわち、青色光(B)が出射される第1の三角プリズム10Aの側面部には、青色用偏向プリズム13が設けられている。また、赤色光(R)が出射される第2の三角プリズム10Bの側面部には、赤色用偏向プリズム14が設けられている。そして、緑色光(G)が出射される第3の三角プリズム10Cの背面部には、緑色用偏向プリズム15が設けられている。   That is, the blue deflection prism 13 is provided on the side surface of the first triangular prism 10A from which the blue light (B) is emitted. A red deflection prism 14 is provided on the side surface of the second triangular prism 10B from which red light (R) is emitted. A green deflection prism 15 is provided on the back surface of the third triangular prism 10C from which green light (G) is emitted.

これら偏向プリズム13,14,15は、いわゆる直角プリズムであり、直角二等辺三角形を底面とする三角柱状のプリズムである。   These deflection prisms 13, 14, and 15 are so-called right-angle prisms, and are triangular prisms having a right-angled isosceles triangle as a bottom surface.

図8は、本発明に係る投射型表示装置の第2の実施の形態における色分解プリズム10及び色合成プリズム20回りの構成を示す側面図である。   FIG. 8 is a side view showing a configuration around the color separation prism 10 and the color synthesis prism 20 in the second embodiment of the projection display device according to the present invention.

各偏向プリズム13,14,15から出射されて互いに平行な方向に進行した3原色光は、図7及び図8に示すように、それぞれ、偏光ビームスプリッタユニットを構成する光軸に対して傾斜されて配置された反射型偏光素子16,17,18に入射される。   As shown in FIGS. 7 and 8, the three primary color lights emitted from the deflecting prisms 13, 14 and 15 and traveling in parallel directions are tilted with respect to the optical axes constituting the polarization beam splitter unit, respectively. Are incident on the reflective polarizing elements 16, 17 and 18.

反射型偏光素子16,17,18に入射した光は、この反射型偏光素子16,17,18の反射面に対して、S偏光となっている。したがって、この入射光は、反射面により反射され、光軸に対して傾斜された面を有するウェッジプリズム及び光軸に対して傾斜されて配置されたシリンドリカルレンズを透過して、これら反射型偏光素子16,17,18に対応して設置された各原色用の反射型光変調素子24,25,26に入射される。ウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズは、一体的に構成された光学素子21aとなっている。ウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズからなる光学素子21aの光軸に対する傾斜は、反射型偏光素子16,17,18の光軸に対する傾斜の軸に平行な軸回りの傾斜となっている。   The light incident on the reflective polarizing elements 16, 17, 18 is S-polarized light with respect to the reflective surfaces of the reflective polarizing elements 16, 17, 18. Therefore, the incident light is reflected by the reflecting surface and passes through the wedge prism having a surface inclined with respect to the optical axis and the cylindrical lens arranged to be inclined with respect to the optical axis, and these reflective polarizing elements. The light is incident on the reflective light modulation elements 24, 25, and 26 for primary colors installed corresponding to 16, 17 and 18. The wedge prism and the cylindrical lens are an optical element 21a configured integrally. The inclination of the optical element 21a composed of the wedge prism and the cylindrical lens with respect to the optical axis is an inclination around an axis parallel to the inclination axis of the reflective polarizing elements 16, 17, and 18.

なお、反射型偏光素子16,17,18への入射光のうちのP偏光成分は、反射面を透過するので、各反射型光変調素子24,25,26には到達しない。   Note that the P-polarized component of the light incident on the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 does not reach each of the reflective light modulation elements 24, 25, and 26 because it passes through the reflective surface.

各反射型光変調素子24,25,26は、それぞれに対応する図示しないドライブ回路により駆動され、青色用の反射型光変調素子24は表示画像の青色成分に基づく空間光変調を行い、赤色用の反射型光変調素子25は表示画像の赤色成分に基づく空間光変調を行い、緑色用の反射型光変調素子26は表示画像の緑色成分に基づく空間光変調を行う。   Each of the reflection type light modulation elements 24, 25, and 26 is driven by a corresponding drive circuit (not shown), and the blue reflection type light modulation element 24 performs spatial light modulation based on the blue component of the display image, and for red. The reflective light modulation element 25 performs spatial light modulation based on the red component of the display image, and the green reflective light modulation element 26 performs spatial light modulation based on the green component of the display image.

青色用の反射型光変調素子24に入射した青色光(B)は、この青色用反射型光変調素子24により変調されて反射され、変調されてP偏光となった成分が、反射型偏光素子16を透過し、光軸に対して傾斜された面を有するウェッジプリズム及び光軸に対して傾斜されて配置されたシリンドリカルレンズが一体的に構成された光学素子21bを透過して、色合成プリズム20の第1の三角プリズム20Aの側面部から入射する。   The blue light (B) incident on the blue reflection type light modulation element 24 is modulated and reflected by the blue reflection type light modulation element 24, and the component that has been modulated to become P-polarized light is reflected by the reflection type polarization element. 16 is transmitted through an optical element 21b integrally formed with a wedge prism having a surface inclined with respect to the optical axis and a cylindrical lens disposed with an inclination with respect to the optical axis, and is a color synthesis prism. The light enters from the side surface of 20 first triangular prisms 20A.

また、赤色用の反射型光変調素子25に入射した赤色光(R)は、この赤色用反射型光変調素子25により変調されて反射され、変調されてP偏光となった成分が、反射型偏光素子17を透過し、光軸に対して傾斜された面を有するウェッジプリズム及び光軸に対して傾斜されて配置されたシリンドリカルレンズが一体的に構成された光学素子21bを透過して、色合成プリズム20の第2の三角プリズム20Bの側面部から入射する。   The red light (R) incident on the red reflection type light modulation element 25 is modulated and reflected by the red reflection type light modulation element 25, and the component that has been modulated to become P-polarized light is reflected. The polarizing element 17 is transmitted through an optical element 21b integrally formed with a wedge prism having a surface inclined with respect to the optical axis and a cylindrical lens disposed with an inclination with respect to the optical axis. The light enters from the side surface of the second triangular prism 20B of the combining prism 20.

そして、緑色用の反射型光変調素子26に入射した緑色光(G)は、この緑色用反射型光変調素子26により変調されて反射され、変調されてP偏光となった成分が、反射型偏光素子18を透過し、光軸に対して傾斜された面を有するウェッジプリズム及び光軸に対して傾斜されて配置されたシリンドリカルレンズが一体的に構成された光学素子21bを透過して、色合成プリズム20の第3のプリズム20Cの背面部から入射する。   The green light (G) incident on the green reflection type light modulation element 26 is modulated and reflected by the green reflection type light modulation element 26, and the component that has been modulated to become P-polarized light is reflected. The polarizing element 18 is transmitted through an optical element 21b integrally formed with a wedge prism having a surface inclined with respect to the optical axis and a cylindrical lens disposed with an inclination with respect to the optical axis. The light enters from the back surface of the third prism 20 </ b> C of the combining prism 20.

色合成プリズム20は、色分解プリズム10に対して、略々鏡面対称な形状に構成されている。すなわち、この色合成プリズム20は、いわゆる「フィリップスプリズム」と呼ばれるものと同様の構成を有し、第1及び第2の三角プリズム20A,20B及び第3のプリズム(四角柱プリズム)20Cの3個のガラスブロックと、第1及び第2のダイクロイック膜とを有する3ブロック構成の色合成プリズムである。   The color synthesizing prism 20 is configured to be substantially mirror-symmetric with respect to the color separation prism 10. That is, the color synthesis prism 20 has a configuration similar to that of a so-called “Phillips prism”, and includes three first and second triangular prisms 20A and 20B and a third prism (square prism prism) 20C. 3 color composition prism having a glass block and first and second dichroic films.

色合成プリズム20の第1の三角プリズム20Aに入射された青色光(B)は、この第1の三角プリズム20Aの出射面により内面全反射され、第1のダイクロイック膜27により反射されて、第1の三角プリズム20Aの出射面から出射される。   The blue light (B) incident on the first triangular prism 20A of the color synthesizing prism 20 is totally reflected on the inner surface by the emission surface of the first triangular prism 20A, reflected by the first dichroic film 27, The light is emitted from the emission surface of one triangular prism 20A.

色合成プリズム20の第2の三角プリズム20Bに入射された赤色光(R)は、この第2の三角プリズム20Bの出射面により内面全反射され、第2のダイクロイック膜28により反射されて、第2の三角プリズム20Bの出射面から出射され、第1の三角プリズム20Aを透過して、この第1の三角プリズム20Aの出射面から出射される。   The red light (R) incident on the second triangular prism 20B of the color synthesizing prism 20 is totally reflected on the inner surface by the emission surface of the second triangular prism 20B, and reflected by the second dichroic film 28. The light is emitted from the emission surface of the second triangular prism 20B, passes through the first triangular prism 20A, and is emitted from the emission surface of the first triangular prism 20A.

色合成プリズム20の第3のプリズム20Cに入射された緑色光(G)は、この第3のプリズム20Cを透過し、第2の三角プリズム20Bも透過し、さらに、第1の三角プリズム20Aも透過して、この第1の三角プリズム20Aの出射面から出射される。   The green light (G) incident on the third prism 20C of the color combining prism 20 passes through the third prism 20C, passes through the second triangular prism 20B, and further passes through the first triangular prism 20A. The light passes through and is emitted from the emission surface of the first triangular prism 20A.

このようにして、色合成プリズム20に入射した各原色光は、合成されて、この色合成ブロック20から出射される。そして、投射光学系である投射レンズに入射され、この投射レンズにより、スクリーンに投射される。   In this way, the primary color lights incident on the color synthesis prism 20 are synthesized and emitted from the color synthesis block 20. And it injects into the projection lens which is a projection optical system, and is projected on a screen by this projection lens.

この投射型表示装置においては、各反射型偏光素子16,17,18の傾きを光軸に対して45°としたとき、装置構成を最小とすることができるが、この場合には、収差の発生が大きく、スクリーンに投射された表示画像の解像度が著しく低下してしまう。そこで、この投射型表示装置においては、光学素子21a,21bにより、収差の補正を行っている。   In this projection type display device, when the inclination of each reflective polarizing element 16, 17, 18 is 45 ° with respect to the optical axis, the device configuration can be minimized. The occurrence is large, and the resolution of the display image projected on the screen is remarkably lowered. Therefore, in this projection type display device, the aberration is corrected by the optical elements 21a and 21b.

なお、1mm程度の厚さの平板型である反射型偏光素子16,17,18が光軸に対して45°傾斜されて設置されているとき、この反射型偏光素子16,17,18において発生する収差の補正は、1枚のシリンドリカルレンズ及びウェッジプリズムによっては充分に補正することができない虞れがある。そこで、この実施の形態においては、2枚のシリンドリカルレンズ及びウェッジプリズムがそれぞれ一体的に構成された光学素子21a,21bにより、良好な収差補正を実現している。   When the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 which are flat plates having a thickness of about 1 mm are installed with an inclination of 45 ° with respect to the optical axis, they are generated in the reflective polarizing elements 16, 17, and 18. There is a possibility that the correction of aberrations cannot be sufficiently corrected by a single cylindrical lens and wedge prism. Therefore, in this embodiment, good aberration correction is realized by the optical elements 21a and 21b in which the two cylindrical lenses and the wedge prism are integrally formed.

図9は、本発明に係る投射型表示装置の第2の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。   FIG. 9 is a side view showing ray tracing in the optical element for aberration correction in the second embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

図10は、本発明に係る投射型表示装置の第2の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。   FIG. 10 is a spot diagram showing the state of aberration correction in the second embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

〔第3の実施の形態〕
図11は、本発明に係る投射型表示装置の第3の実施の形態における色分解プリズム10及び色合成プリズム20回りの構成を示す側面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 11 is a side view showing a configuration around the color separation prism 10 and the color synthesis prism 20 in the third embodiment of the projection display device according to the present invention.

本発明に係る投射型表示装置は、図11に示すように、前述の第2の実施の形態における光学素子21a,21bを、シリンドリカルレンズの部分をなくしてウェッジプリズムとしたものとして構成してもよい。   As shown in FIG. 11, the projection display device according to the present invention may be configured such that the optical elements 21a and 21b in the second embodiment described above are formed as wedge prisms by eliminating the cylindrical lens portion. Good.

この場合には、収差の補正は良好に行うことができるが、第2の実施の形態に比較して、光学素子21a,21bの傾きが大きくなり、装置構成が大きくなるので、投射レンズのバックフォーカスをその分大きくする必要がある。   In this case, the aberration can be corrected satisfactorily, but the inclination of the optical elements 21a and 21b is increased and the apparatus configuration is increased as compared with the second embodiment. It is necessary to increase the focus accordingly.

この実施の形態においては、第2の実施の形態に比較して、偏光ビームスプリッタユニットの製造が容易である。   In this embodiment, it is easier to manufacture a polarization beam splitter unit than in the second embodiment.

図12は、本発明に係る投射型表示装置の第3の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。   FIG. 12 is a side view showing ray tracing in the optical element for aberration correction in the third embodiment of the projection type display apparatus according to the present invention.

図13は、本発明に係る投射型表示装置の第3の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。   FIG. 13 is a spot diagram showing the state of aberration correction in the third embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

〔第4の実施の形態〕
図14は、本発明に係る投射型表示装置の第4の実施の形態における色分解プリズム10及び色合成プリズム20回りの構成を示す側面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 14 is a side view showing a configuration around the color separation prism 10 and the color synthesis prism 20 in the fourth embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

本発明に係る投射型表示装置は、図14に示すように、前述の第2の実施の形態における光学素子21a,21bを、1枚のシリンドリカルレンズ及びウェッジプリズムからなる光学素子21として構成してもよい。   As shown in FIG. 14, the projection type display apparatus according to the present invention comprises the optical elements 21a and 21b in the second embodiment described above as an optical element 21 composed of one cylindrical lens and a wedge prism. Also good.

図15は、本発明に係る投射型表示装置の第4の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。   FIG. 15 is a side view showing ray tracing in the optical element for aberration correction in the fourth embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

図16は、本発明に係る投射型表示装置の第4の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。   FIG. 16 is a spot diagram showing the state of aberration correction in the fourth embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

〔第5の実施の形態〕
本発明に係る投射型表示装置は、図4に示すように、前述の第1の実施の形態において、反射型偏光素子16,17,18と色合成プリズム20との間に、光軸に対して傾斜させた偏光子22を配置して構成してもよい。
[Fifth Embodiment]
As shown in FIG. 4, the projection display device according to the present invention is arranged with respect to the optical axis between the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 and the color synthesis prism 20 in the first embodiment described above. Alternatively, the polarizer 22 tilted may be arranged.

すなわち、画像表示を行う変調光が反射型偏光素子16,17,18によって反射される構成においては、光軸に対して傾斜された配置された反射型偏光素子16,17,18からの反射光には、不要な偏光方向の成分が約10%程度含まれる。そのため、このような不要な偏光方向の成分を偏光子22によって除去することが望ましい。   That is, in the configuration in which the modulated light for displaying an image is reflected by the reflective polarizing elements 16, 17, and 18, the reflected light from the reflective polarizing elements 16, 17, and 18 disposed inclined with respect to the optical axis. Includes about 10% of unnecessary polarization direction components. Therefore, it is desirable to remove such an unnecessary polarization direction component by the polarizer 22.

なお、この偏光子22として吸収型偏光子を使うと、発熱の問題が発生するので、この偏光子としても反射型偏光素子を用いることが望ましい。このとき、この偏光子22は、表示画像におけるゴーストやフレアの発生を避けるため、投射レンズのFナンバーに相当する角度だけ傾けるとよい。そして、このような偏光子22の傾きにより発生する収差は、光学素子21によって補正する。   In addition, since the problem of heat_generation | fever will generate | occur | produce if an absorption type polarizer is used as this polarizer 22, it is desirable to use a reflection type polarizing element also as this polarizer. At this time, the polarizer 22 may be inclined by an angle corresponding to the F number of the projection lens in order to avoid the occurrence of ghost and flare in the display image. The aberration generated by the inclination of the polarizer 22 is corrected by the optical element 21.

図17は、本発明に係る投射型表示装置の第5の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。   FIG. 17 is a side view showing ray tracing in the optical element for aberration correction in the fifth embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

図18は、本発明に係る投射型表示装置の第5の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。   FIG. 18 is a spot diagram showing the state of aberration correction in the fifth embodiment of the projection display apparatus according to the present invention.

上述のように、本実施の形態の偏光ビームスプリッタユニットにおいては、反射型偏光素子における発熱が少なく、また、反射型偏光素子における複屈折の影響が少ないため、酸化鉛(PbO)を大量に含有した硝材を使用する必要がなく、さらに、反射型偏光素子が光軸に対して傾斜されていることにより発生する偏芯コマ収差や非点収差がウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズ、あるいは、ウェッジプリズムによって補正される。   As described above, the polarizing beam splitter unit of the present embodiment contains a large amount of lead oxide (PbO) because it generates little heat in the reflective polarizing element and is less affected by birefringence in the reflective polarizing element. In addition, it is not necessary to use glass materials, and decentration coma and astigmatism that occur when the reflective polarizing element is tilted with respect to the optical axis are corrected by the wedge prism and cylindrical lens, or the wedge prism. Is done.

したがって、本実施の形態の投射型表示装置においては、光源が発する光束の光量を増大させて充分に明るい表示画像を得ることができ、また、酸化鉛(PbO)を大量に含有した硝材を使用する必要がないために環境問題の解決が容易となり、さらに、反射型偏光素子が光軸に対して傾斜されていることにより発生する偏芯コマ収差や非点収差がウェッジプリズム及びシリンドリカルレンズ、あるいは、ウェッジプリズムによって補正されるので、表示画像の解像度が低下することがない。   Therefore, in the projection display device of the present embodiment, a sufficiently bright display image can be obtained by increasing the amount of light emitted from the light source, and a glass material containing a large amount of lead oxide (PbO) is used. Therefore, it is easy to solve environmental problems, and further, decentration coma and astigmatism generated when the reflective polarizing element is tilted with respect to the optical axis may cause wedge prisms and cylindrical lenses, or Since it is corrected by the wedge prism, the resolution of the display image does not decrease.

すなわち、本実施の形態によると、偏光ビームスプリッタユニットを使用した投射型表示装置において、明るく、かつ、コントラストの高い画像を表示できるようにし、また、環境問題の解決が容易となる投射型表示装置を提供することができるものである。   That is, according to the present embodiment, a projection display device using a polarization beam splitter unit can display a bright and high-contrast image, and can easily solve environmental problems. Can be provided.

本発明に係る投射型表示装置の第1の実施の形態における構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure in 1st Embodiment of the projection type display apparatus which concerns on this invention. 前記投射型表示装置の第1の実施の形態における色分解プリズムの形状を示す側面図である。It is a side view which shows the shape of the color separation prism in 1st Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第1の実施の形態における色分解プリズム及び色合成プリズム回りの構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration around a color separation prism and a color synthesis prism in the first embodiment of the projection display device. 前記投射型表示装置の第1の実施の形態における色分解プリズム及び色合成プリズム回りの構成を示す側面図である。2 is a side view showing a configuration around a color separation prism and a color synthesis prism in the first embodiment of the projection display device. FIG. 前記投射型表示装置の第1の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。It is a side view which shows the ray tracing in the optical element for the aberration correction in 1st Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第1の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。It is a spot diagram which shows the state of the aberration correction in 1st Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第2の実施の形態における色分解プリズム及び色合成プリズム回りの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the color separation prism and color composition prism periphery in 2nd Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第2の実施の形態における色分解プリズム及び色合成プリズム回りの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure around the color separation prism and color composition prism in 2nd Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第2の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。It is a side view which shows the ray tracing in the optical element for the aberration correction in 2nd Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第2の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。It is a spot diagram which shows the state of the aberration correction in 2nd Embodiment of the said projection type display apparatus. 本発明に係る投射型表示装置の第3の実施の形態における色分解プリズム及び色合成プリズム回りの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure around the color separation prism and color composition prism in 3rd Embodiment of the projection type display apparatus which concerns on this invention. 前記投射型表示装置の第3の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。It is a side view which shows the ray tracing in the optical element for the aberration correction in 3rd Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第3の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。It is a spot diagram which shows the state of the aberration correction in 3rd Embodiment of the said projection type display apparatus. 本発明に係る投射型表示装置の第4の実施の形態における色分解プリズム及び色合成プリズム回りの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure around the color separation prism and color composition prism in 4th Embodiment of the projection type display apparatus which concerns on this invention. 前記投射型表示装置の第4の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。It is a side view which shows the ray tracing in the optical element for the aberration correction in 4th Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第4の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。It is a spot diagram which shows the state of the aberration correction in 4th Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第5の実施の形態における収差補正のための光学素子における光線追跡を示す側面図である。It is a side view which shows the ray tracing in the optical element for the aberration correction in 5th Embodiment of the said projection type display apparatus. 前記投射型表示装置の第5の実施の形態における収差補正の状態を示すスポットダイヤグラムである。It is a spot diagram which shows the state of the aberration correction in 5th Embodiment of the said projection type display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
3 ロッドインテグレータ
5,6,8 リレーレンズ
7 P−S合成素子
10 色分解プリズム
13,14,15 偏向プリズム
16,17,18 反射型偏光素子
20 色合成プリズム
21 光学素子
21a 光学素子
21b 光学素子
24,25,26 透過型光変調素子、反射型光変調素子
29 投射レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3 Rod integrator 5, 6, 8 Relay lens 7 PS synthesis | combination element 10 Color separation prism 13, 14, 15 Deflection prism 16, 17, 18 Reflection type polarization element 20 Color synthesis prism 21 Optical element 21a Optical element 21b Optical Element 24, 25, 26 Transmission type light modulation element, reflection type light modulation element 29 Projection lens

Claims (1)

光源と、
前記光源から射出した光が入射し、入射した前記光を直線偏光に変換する第1の偏光素子と、
前記第1の偏光素子から射出した直線偏光を第1乃至第3の3原色の直線偏光に分離する色分解プリズムと、
前記色分解プリズムによって分離された前記第1乃至第3の3原色の直線偏光にそれぞれ対応して配置され、前記第1乃至第3の3原色の直線偏光を表示画像の各色成分に応じてそれぞれ変調し、第1乃至第3の3原色の変調光として射出する3枚の空間光変調素子と、
前記3枚の空間光変調素子から射出した前記第1乃至第3の3原色の変調の光軸に対してそれぞれ傾斜して配置され、前記第1乃至第3の3原色の変調光をそれぞれ反射する反射型偏光素子と、
前記反射型偏光素子で反射された前記第1乃至第3の3原色の変調光がそれぞれ入射し、入射した前記第1乃至第3の3原色の変調光を内部で合成し映像光として射出する色合成プリズムと、
前記色合成プリズムにおいて合成された映像光を投射する投射光学系と
を備え、
前記反射型偏光素子と前記色合成プリズムとの間の位置に、前記第1乃至第3の3原色の変調光の光軸に対して傾斜して配置され、前記第1乃至第3の3原色の変調光における所定の偏光方向の成分を反射して除去する第2の偏光素子と、
3枚の前記空間光変調素子と前記反射型偏光素子との間の位置に配置され、前記第1乃至第3の3原色の変調光の光軸に対して傾斜した平面を有するシリンドリカルレンズ及びウェッジプリズムを有し、前記第2の偏光素子の傾きにより発生する収差を補正する光学素子と、
を更に備えたことを特徴とする投射型表示装置。
A light source;
A first polarizing element that receives light emitted from the light source and converts the incident light into linearly polarized light;
A color separation prism that separates linearly polarized light emitted from the first polarizing element into linearly polarized light of first to third primary colors;
The first to third primary colors of linearly polarized light separated by the color separation prism are arranged corresponding to the first to third primary colors of linearly polarized light according to each color component of the display image. Three spatial light modulation elements that respectively modulate and emit as modulated light of the first to third primary colors ,
The first to third primary color modulated light beams are arranged so as to be inclined with respect to the optical axes of the first to third primary color modulated light beams emitted from the three spatial light modulation elements , respectively. A reflective polarizing element that reflects;
The reflective polarizing element modulating light of said first, second and third primary colors are reflected by the incident respectively, emits the modulated light of the first to third of the three primary colors is incident as internally synthesized image light A color synthesis prism;
A projection optical system for projecting the image light synthesized by the color synthesis prism ;
With
The first to third primary colors are arranged at a position between the reflective polarizing element and the color combining prism so as to be inclined with respect to the optical axis of the modulated light of the first to third primary colors. A second polarizing element that reflects and removes a component of a predetermined polarization direction in the modulated light of
Wherein the three of the spatial light modulator is disposed at a position between the reflective polarizing element, the first, cylindrical lens having a third flat surface inclined with respect to the optical axis of the three primary colors of modulated light and An optical element that has a wedge prism and corrects an aberration caused by an inclination of the second polarizing element;
A projection-type display device further comprising:
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