JPH06202066A - Image display device and projection display device with color separating device - Google Patents

Image display device and projection display device with color separating device

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Publication number
JPH06202066A
JPH06202066A JP34741592A JP34741592A JPH06202066A JP H06202066 A JPH06202066 A JP H06202066A JP 34741592 A JP34741592 A JP 34741592A JP 34741592 A JP34741592 A JP 34741592A JP H06202066 A JPH06202066 A JP H06202066A
Authority
JP
Japan
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light
color
dichroic surface
polarized light
polarized
Prior art date
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Pending
Application number
JP34741592A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Yokota
秀夫 横田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP34741592A priority Critical patent/JPH06202066A/en
Publication of JPH06202066A publication Critical patent/JPH06202066A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide the image display device which has a high light utilization efficiency and provides color separation or color composition of, specially, high color purity by designing a dichroic surface so that a specific polarized light is separated into color lights. CONSTITUTION:The light emitted from a white light source 1 through a reflector 2 is in an unpolarized state and separated by a polarization beam splitter 3 into a light containing a P-polarized component much and a light containing an S-polarized component much, so that the light containing the S-polarized component much is guided to a color separation system. Then, the light is separated by dichroic mirrors 4 and 5 of a color separation system into color light components, but the light is guided to a liquid crystal panel 9 while the plane of polarization is maintained as the S-polarized component. The polarized state of a light passed through a total reflecting mirror 8 is also held as well. The transmitted light is converted into an S-polarized light again by a lambda/2 optical phase plate 11 on the projection side of the liquid crystal panel 9 and guided to the color composition system. The color light components are multiplexed by dichroic mirrors 6 and 7 of the color composition system and the polarization directions are held as the S-polarized component.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は色分解装置又は色合成装
置を有する画像表示装置及び投射表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device and a projection display device having a color separation device or a color synthesis device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9に、複数の液晶パネルを用いてカラ
ーの画像を投影する液晶プロジェクターの従来例を示
す。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a conventional example of a liquid crystal projector which projects a color image by using a plurality of liquid crystal panels.

【0003】9はRGBの各色に対応した画像光を形成
するTN型などの液晶パネル、1はメタルハライドラン
プなどの白色光源、2は白色光源1から発した光を効果
的に液晶パネル9の方へ導くための放物面形状のリフレ
クタ、12は白色光に含まれる紫外光及び赤外光をカッ
トするフィルターである。
Reference numeral 9 is a liquid crystal panel of TN type or the like for forming image light corresponding to each color of RGB, 1 is a white light source such as a metal halide lamp, and 2 is a liquid crystal panel 9 which effectively emits light emitted from the white light source 1. A parabolic reflector 12 for guiding the light to the filter 12 is a filter that cuts ultraviolet light and infrared light included in white light.

【0004】光源1からの白色光は第1のダイクロイッ
クミラー4で第1の色光(例えばG)と、第2、第3の
色光(例えばR・B)に分離され、更に第2のダイクロ
イックミラー5で第2の色光と第3の色光に分離され
る。8は第1の色光を反射する全反射ミラーである。夫
々の色光は各々液晶パネル9によって変調され、第3の
ダイクロイックミラー6及び第4のダイクロイックミラ
ー7によって色合成され、スクリーン15に投影レンズ
14によって投影される。8は第3の色光を反射する全
反射ミラーであり、13は各液晶パネルに至る照明光を
投影レンズの液晶パネル側の瞳上に集光するコンデンサ
レンズである。
The white light from the light source 1 is separated by the first dichroic mirror 4 into a first color light (for example, G) and second and third color lights (for example, R and B), and further, a second dichroic mirror. At 5, the light is separated into the second color light and the third color light. Reference numeral 8 denotes a total reflection mirror that reflects the first color light. The respective color lights are respectively modulated by the liquid crystal panel 9, color-synthesized by the third dichroic mirror 6 and the fourth dichroic mirror 7, and projected on the screen 15 by the projection lens 14. Reference numeral 8 is a total reflection mirror that reflects the third color light, and 13 is a condenser lens that collects the illumination light reaching each liquid crystal panel on the pupil of the projection lens on the liquid crystal panel side.

【0005】ここで、図示していないが各液晶パネル9
の前後には、互いに偏光方向の直交する偏光フィルター
が置かれている。パネルの入射側の偏光フィルターは光
源1からの照明光を偏光光とするための偏光子で、出射
側の偏光フィルターは液晶パネルを通過しても偏光方向
が旋回しなかった光をカットする検光子である。
Here, although not shown, each liquid crystal panel 9
Polarization filters whose polarization directions are orthogonal to each other are placed in front of and behind. The polarization filter on the incident side of the panel is a polarizer for converting the illumination light from the light source 1 into polarized light, and the polarization filter on the emission side cuts the light whose polarization direction does not rotate even though it passes through the liquid crystal panel. It is a photon.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は光
源1からの無偏光状態の光が各ダイクロイックミラーに
入射するので、ダイクロイックミラーの色分離特性がP
偏光成分とS偏光成分に対して異なる為に、ダイクロイ
ックミラーを介した後の偏光状態が波長によって異なる
という欠点があった。
However, conventionally, since the unpolarized light from the light source 1 is incident on each dichroic mirror, the color separation characteristic of the dichroic mirror is P.
Since the polarization component and the S polarization component are different, there is a drawback that the polarization state after passing through the dichroic mirror differs depending on the wavelength.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
する為に成されたものであり、本発明は、光源と、該光
源からの光を複数の色光に分離するダイクロイック面
と、該複数の色光の光路に設けられる、所定の偏光光を
変調することによって画像を形成する色画像形成手段と
を有する画像表示装置において、前記ダイクロイック面
は前記所定の偏光光を前記色光に分離するよう設計した
ことを特徴とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and the present invention provides a light source, a dichroic surface for separating light from the light source into a plurality of color lights, and In an image display device having a color image forming means for forming an image by modulating predetermined polarized light provided in the optical paths of a plurality of colored lights, the dichroic surface separates the predetermined polarized light into the colored light. It is characterized by being designed.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の実施例を示す図で、9はRG
B各色に対応したモノクローム画像を表示するTN型な
どの液晶パネル、1はメタルハライドランプなどの白色
光源、2は白色光源1から発した光を効果的に液晶パネ
ル9へ導く為の、例えば放物面形状をしたリフレクタ
ー、3は白色光源1からの光を互いに偏光状態の異なる
一対の偏光光に分離する偏光ビームスプリッタ、12は
白色光に含まれる紫外線及び赤外線をカットする為のフ
ィルター、4は白色光を第1の色光(例えばR)と第
2、3(例えばG・B)の色光に分離する為の第1のダ
イクロイックミラーで、5は第2の色光と第3の色光に
分離する為の第2のダイクロイックミラー、8は第1、
第3の色光を反射する全反射ミラー、6は第1の色光と
第2の色光を合成する為の第3のダイクロイックミラ
ー、7は第1、第2の色光と第3の色光を合成する為の
第4のダイクロイックミラー、14は合成された液晶パ
ネルの画像をスクリーンに投影する投影レンズ、13は
各液晶パネルに至る照明光を投影レンズのパネル側瞳上
に集光する為のコンデンサレンズ、10は偏光フィルタ
ー、11は位相板である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which 9 is an RG.
B A liquid crystal panel such as a TN type that displays a monochrome image corresponding to each color, 1 is a white light source such as a metal halide lamp, and 2 is a parabola for effectively guiding the light emitted from the white light source 1 to the liquid crystal panel 9. A surface-shaped reflector, 3 is a polarization beam splitter for separating the light from the white light source 1 into a pair of polarized lights having different polarization states, 12 is a filter for cutting ultraviolet rays and infrared rays contained in the white light, 4 is a A first dichroic mirror for separating white light into a first color light (for example, R) and a second, third (for example, G.B) color light, and 5 is a second color light and a third color light. Second dichroic mirror for, 8 is the first,
A total reflection mirror that reflects the third color light, 6 is a third dichroic mirror for combining the first color light and the second color light, and 7 is a combination of the first, second color light and the third color light A fourth dichroic mirror for projecting, a projection lens 14 for projecting the combined liquid crystal panel image on the screen, and a condenser lens 13 for converging the illumination light reaching each liquid crystal panel on the panel side pupil of the projection lens. Reference numeral 10 is a polarizing filter, and 11 is a phase plate.

【0009】偏光フィルター10は各液晶パネル9の前
後に透過する偏光方向が直交するように置かれ、液晶パ
ネル9の入射側の偏光フィルターは照明光を偏光とする
偏光子で、液晶パネル9の出射側の偏光フィルターは液
晶パネル9を通過しても偏光方向が旋回しなかった光を
カットする検光子である。本実施例の場合、偏光ビーム
スプリッタ3を設けているので、入射側の偏光フィルタ
ーは、偏光ビームスプリッタ3によってほぼ偏光した光
の偏光比を更にアップさせる効果を有する。
The polarization filter 10 is placed in front of and behind each liquid crystal panel 9 so that the directions of polarization of the transmitted light are orthogonal to each other. The polarization filter on the incident side of the liquid crystal panel 9 is a polarizer that polarizes the illumination light. The polarization filter on the emission side is an analyzer that cuts light whose polarization direction has not rotated even after passing through the liquid crystal panel 9. In the case of this embodiment, since the polarization beam splitter 3 is provided, the polarization filter on the incident side has the effect of further increasing the polarization ratio of the light substantially polarized by the polarization beam splitter 3.

【0010】投影レンズ14の光軸は液晶パネル9の表
示面に垂直で且つ液晶パネル9の中心に対して上下方向
にシフトして配置されている。これにより投影画像は投
影レンズ14の光軸よりも上方に投影される。図2に示
すように本実施例の液晶パネル9は液晶分子の配向方向
が液晶パネル9の縁に対して45度方向に配向している
タイプと仮定し、液晶パネルの前後に偏光光の偏光方向
を調整する位相板11が配されている。
The optical axis of the projection lens 14 is arranged perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel 9 and vertically shifted with respect to the center of the liquid crystal panel 9. As a result, the projection image is projected above the optical axis of the projection lens 14. As shown in FIG. 2, it is assumed that the liquid crystal panel 9 of this embodiment is of a type in which the alignment direction of liquid crystal molecules is oriented at 45 degrees with respect to the edge of the liquid crystal panel 9, and the polarized light is polarized before and after the liquid crystal panel. A phase plate 11 for adjusting the direction is arranged.

【0011】偏光ビームスプリッタ3は、屈折率の異な
る媒質に角度をもって入射する光の反射率が偏光方向に
よって異なるという公知の原理を用いて、硝子の平行平
板を複数枚間隔を開けて配置して、P成分(紙面内の方
向に振動する光成分)を多く含む光とS成分(紙面に対
して垂直な方向に振動する光成分)を多く含む光とに分
離している。また、必要に応じて前記平行平板の表面に
誘電体の膜を蒸着してもよい。
The polarization beam splitter 3 uses a well-known principle that the reflectance of light incident on a medium having a different refractive index at an angle is different depending on the polarization direction. , P component (light component that vibrates in the direction of the paper surface) and a large amount of S component (light component that vibrates in the direction perpendicular to the paper surface) are separated. If necessary, a dielectric film may be deposited on the surface of the parallel plate.

【0012】本実施例は、各ダイクロイックミラーに入
射する光を全てS偏光光に設定した構成例で、図3と図
4を用いて光源1から投影レンズ14までの光の偏光状
態を説明する。
The present embodiment is an example of a configuration in which all the light incident on each dichroic mirror is set to S-polarized light, and the polarization state of the light from the light source 1 to the projection lens 14 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. .

【0013】白色光源1からリフレクター2を介して出
射した光は無偏光光の状態で、図では螺旋状の矢印で示
している。次に偏光ビームスプリッタ3によりP偏光成
分を多く含む光と、S偏光成分を多く含む光(図では2
重丸で示している)とに分離されS偏光成分を多く含む
光が色分解系に導かれる。色分解系のダイクロイックミ
ラー4及び5で色光成分に分離されるがそのとき偏光面
はS偏光成分に保たれたまま液晶パネル9へと導かれ
る。全反射ミラー8を介した光についても同様に偏光状
態は保たれる。
The light emitted from the white light source 1 through the reflector 2 is in a non-polarized light state, which is indicated by a spiral arrow in the figure. Next, the polarization beam splitter 3 causes the light containing a large amount of the P-polarized component and the light containing a large amount of the S-polarized component (in FIG.
(Indicated by a double circle) and light containing a large amount of S-polarized component is guided to the color separation system. The light is separated into color light components by the color separation type dichroic mirrors 4 and 5, but at that time, the polarization plane is guided to the liquid crystal panel 9 while being kept in the S polarization component. Similarly, the polarization state of the light passing through the total reflection mirror 8 is maintained.

【0014】図4は液晶パネル9の前後での偏光状態を
表した図で、ほぼS偏光光で入射した光はλ/2光学位
相板11で液晶パネル9の入射側の配向方向とほぼ一致
する、液晶パネル9の縁に対して45度の方向(図では
下向き矢印で示しており、以下第1の45度方向とい
う)に振動する直線偏光光に変換され偏光フィルター1
0に入射する。偏光フィルター10は液晶パネル9の入
射側の配向方向と一致する第1の45度方向の光のみが
透過するように構成されており、ここで入射光の第1の
45度方向の偏光成分以外の偏光成分が存在するときは
カットされる。液晶パネル9において、前記光は画像信
号に応じて偏光方向がほぼ90度回転した偏光光(図で
は上向き矢印で示しており、以下第2の45度方向とい
う)と偏光方向が変化しない第1の45度方向の偏光光
に選択される。液晶パネル9の出射側に置かれた偏光フ
ィルター10は透過方向が第2の45度方向に合わせて
あり、液晶により偏光方向が回転した光のみが透過し、
他の偏光成分は吸収される。
FIG. 4 is a diagram showing the polarization states before and after the liquid crystal panel 9, and the light incident as substantially S-polarized light is substantially coincident with the alignment direction on the incident side of the liquid crystal panel 9 by the λ / 2 optical phase plate 11. The polarization filter 1 is converted into linearly polarized light that vibrates in a direction of 45 degrees with respect to the edge of the liquid crystal panel 9 (indicated by a downward arrow in the drawing, and hereinafter referred to as a first 45 degree direction).
It is incident on 0. The polarization filter 10 is configured to transmit only the light in the first 45-degree direction that matches the alignment direction on the incident side of the liquid crystal panel 9, and here, except the polarization component of the incident light in the first 45-degree direction. When the polarized light component of is present, it is cut. In the liquid crystal panel 9, the light is polarized light whose polarization direction is rotated by approximately 90 degrees in accordance with an image signal (indicated by an upward arrow in the figure, and hereinafter referred to as a second 45-degree direction) and the first polarization direction does not change. The polarized light of 45 degrees is selected. The polarization filter 10 placed on the exit side of the liquid crystal panel 9 has its transmission direction aligned with the second 45 ° direction, and only the light whose polarization direction is rotated by the liquid crystal is transmitted.
Other polarization components are absorbed.

【0015】前記透過光は、液晶パネル9の出射側にお
かれたλ/2光学位相板11により再びS偏光光に変換
されて色合成系に導かれる。色合成系のダイクロイック
ミラー6、7で色光成分が合成されるが、その際偏光方
向はS偏光成分に保たれたままである。全反射ミラー8
を介した光についても同様に偏光状態は保たれる。これ
によりカラー画像を作る光は合成後全てS偏光方向にな
って投影レンズ14より出射する。
The transmitted light is again converted into S-polarized light by the λ / 2 optical phase plate 11 placed on the emission side of the liquid crystal panel 9 and guided to the color combining system. The color light components are combined by the dichroic mirrors 6 and 7 of the color combining system, but the polarization direction is kept at the S polarization component at that time. Total reflection mirror 8
Similarly, the polarized state is maintained for the light passing through. As a result, all the light that forms a color image has the S polarization direction after being combined and is emitted from the projection lens 14.

【0016】本実施例では、偏光ビームスプリッタ3に
おける反射光を使用したが、透過光を色分解系に導くよ
うにしてもよい。この場合透過光はP偏光成分を多く含
む光であるので、偏光ビームスプリッタ3を介した後に
λ/2光学位相板を配してS偏光成分を多く含む光に変
換するか、図5に示すようにダイクロイックミラーに全
てP偏光光が入射するようにして同様の構成が実現でき
る。また色合成系で光を合成した後にλ/2光学位相板
を配し、出射光つまり画像光を全てP偏光光に揃えるこ
とも可能である。
Although the reflected light from the polarization beam splitter 3 is used in this embodiment, the transmitted light may be guided to the color separation system. In this case, since the transmitted light is light containing a large amount of P-polarized component, it is converted to light containing a large amount of S-polarized component by disposing a λ / 2 optical phase plate after passing through the polarization beam splitter 3 or as shown in FIG. A similar configuration can be realized by making all the P-polarized light incident on the dichroic mirror. It is also possible to arrange the λ / 2 optical phase plate after synthesizing the light in the color synthesizing system so that all the emitted light, that is, the image light is made into the P-polarized light.

【0017】但し、ダイクロイックミラーは色分離する
境界の波長がP偏光光とS偏光光とでは違ってくるの
で、その分を加味してダイクロイック膜を設計すること
が重要である。
However, since the wavelength of the boundary for color separation in the dichroic mirror is different between P-polarized light and S-polarized light, it is important to design the dichroic film in consideration of the difference.

【0018】偏光ビームスプリッタ3はプリズム型のも
のを用いてもよい。また、図1では、投影レンズ光軸
は、液晶パネルの中心を通り、リフレクタ2の光軸と一
致しているが、液晶パネルを投影レンズの光軸に対して
シフトさせ、リフレクタの光軸を液晶パネルに対して傾
けて設定してもよい。
The polarization beam splitter 3 may be of prism type. Further, in FIG. 1, the optical axis of the projection lens passes through the center of the liquid crystal panel and coincides with the optical axis of the reflector 2. However, the liquid crystal panel is shifted with respect to the optical axis of the projection lens, and the optical axis of the reflector is changed. You may incline and set with respect to a liquid crystal panel.

【0019】図6に更なる実施例を示す。FIG. 6 shows a further embodiment.

【0020】29はRGB各色に対応したモノクローム
画像を表示するTN型などの液晶パネル、21はメタル
ハライドランプなどの白色光源、22は白色光源1から
発した光を効果的に液晶パネル29へ導く為の、例えば
放物面形状をしたリフレクター、23は白色光源1から
の光を互いに偏光状態の異なる一対の偏光光に分離する
偏光ビームスプリッタ、32は白色光に含まれる紫外線
及び赤外線をカットする為のフィルター、24は白色光
を第1の色光(例えばR)と第2、3(例えばG・B)
の色光に分離する為の第1のダイクロイックミラーで、
25は第2の色光と第3の色光に分離する為の第2のダ
イクロイックミラー、28は第1、第3の色光を反射す
る全反射ミラー、26は第1の色光と第2の色光を合成
する為の第3のダイクロイックミラー、27は第1、第
2の色光と第3の色光を合成する為の第4のダイクロイ
ックミラー、34は合成された液晶パネルの画像をスク
リーンに投影する投影レンズ、33は各液晶パネルに至
る照明光を投影レンズのパネル側瞳上に集光する為のコ
ンデンサレンズ、30は偏光フィルター、31は位相
板、35は偏光ビームスプリッタ23により分離された
光のうち色分解系に導かれない光を再びランプの方向に
戻す作用のあるば凹面鏡などの反射ミラーである。
Reference numeral 29 is a liquid crystal panel such as a TN type which displays a monochrome image corresponding to each color of RGB, 21 is a white light source such as a metal halide lamp, 22 is a light source for effectively guiding the light emitted from the white light source 1 to the liquid crystal panel 29. , For example, a reflector having a parabolic shape, 23 is a polarization beam splitter for separating the light from the white light source 1 into a pair of polarized lights having different polarization states, and 32 is for cutting ultraviolet rays and infrared rays contained in the white light. Filter, 24 is white light for the first color light (eg R) and second, 3 (for example G · B)
The first dichroic mirror for separating the colored light of
Reference numeral 25 is a second dichroic mirror for separating the second color light and the third color light, 28 is a total reflection mirror for reflecting the first and third color lights, and 26 is the first color light and the second color light. A third dichroic mirror for combining, 27 is a fourth dichroic mirror for combining the first and second color lights and a third color light, and 34 is a projection for projecting the combined image of the liquid crystal panel on the screen. A lens, 33 is a condenser lens for condensing the illumination light reaching each liquid crystal panel on the panel side pupil of the projection lens, 30 is a polarization filter, 31 is a phase plate, and 35 is the light separated by the polarization beam splitter 23. Of these, a reflection mirror such as a concave mirror has a function of returning light that is not guided to the color separation system to the direction of the lamp again.

【0021】偏光フィルター30は各液晶パネル29の
前後に透過する偏光方向が直交するように置かれ、液晶
パネル29の入射側の偏光フィルターは照明光を偏光と
する偏光子で、液晶パネル29の出射側の偏光フィルタ
ーは液晶パネル29を通過しても偏光方向が旋回しなか
った光をカットする検光子である。本実施例の場合、偏
光ビームスプリッタ23を設けているので、入射側の偏
光フィルターは、偏光ビームスプリッタ23によってほ
ぼ偏光した光の偏光比を更にアップさせる効果を有す
る。
The polarization filter 30 is placed in front of and behind each liquid crystal panel 29 so that the directions of polarization of the transmitted light are orthogonal to each other. The polarization filter on the incident side of the liquid crystal panel 29 is a polarizer that polarizes the illumination light. The emission side polarization filter is an analyzer that cuts the light whose polarization direction has not rotated even after passing through the liquid crystal panel 29. In the case of the present embodiment, since the polarization beam splitter 23 is provided, the polarization filter on the incident side has the effect of further increasing the polarization ratio of the light substantially polarized by the polarization beam splitter 23.

【0022】投影レンズ34の光軸は液晶パネル29の
表示面に垂直で且つ液晶パネル29の中心に対して上下
方向にシフトして配置されている。これにより投影画像
は投影レンズ34の光軸よりも上方に投影される。図7
に示すように本実施例の液晶パネル29は液晶分子の配
向方向が液晶パネル29の縁と平行な方向に配向してい
るタイプと仮定する。
The optical axis of the projection lens 34 is arranged perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel 29 and vertically shifted with respect to the center of the liquid crystal panel 29. As a result, the projection image is projected above the optical axis of the projection lens 34. Figure 7
As shown in, the liquid crystal panel 29 of this embodiment is assumed to be of a type in which liquid crystal molecules are aligned in a direction parallel to the edges of the liquid crystal panel 29.

【0023】偏光ビームスプリッタ23は、角度をもっ
て入射する光の反射率が偏光方向によって異なる特性の
蒸着膜を有する硝子板を複数枚間隔を開けて配置し、P
成分(紙面内の方向に振動する光成分)を多く含む光と
S成分(紙面に対して垂直な方向に振動する光成分)を
多く含む光とに分離している。
In the polarization beam splitter 23, a plurality of glass plates, each having a vapor deposition film having a characteristic that the reflectance of light incident at an angle varies depending on the polarization direction, are arranged at intervals, and P
The light is separated into light containing a lot of components (light components vibrating in the direction of the paper) and light containing a lot of S components (light components vibrating in the direction perpendicular to the paper).

【0024】本実施例の機能を簡単に説明する。偏光ビ
ームスプリッタ23を反射したS偏光光は、ダイクロイ
ックミラー24で第1の色光は透過、第2、第3の色光
は反射され、第1の色光は全反射ミラー28、偏光フィ
ルター30を介して液晶パネル29に入射する。そして
検光子である偏光フィルター30を介して色合成系へと
向かう。
The function of this embodiment will be briefly described. The S-polarized light reflected by the polarization beam splitter 23 is transmitted through the dichroic mirror 24 as the first color light and reflected as the second and third color lights, and the first color light is transmitted through the total reflection mirror 28 and the polarization filter 30. It is incident on the liquid crystal panel 29. Then, it goes to the color synthesizing system through the polarization filter 30 which is an analyzer.

【0025】第2、第3の色光はλ/2光学位相板31
でP偏光光に変換され、ダイクロイックミラー25で第
2の色光は反射、第3の色光は透過される。そして第2
の色光はλ/2光学位相板31でS偏光光に変換され、
偏光フィルター30、液晶ライトバルブ29、偏光フィ
ルター30を介して色合成系へと向かう。一方第3の色
光はλ/2光学位相板31を介してS偏光光に変換さ
れ、偏光フィルター30、液晶ライトバルブ29、偏光
フィルター30を介し、画像情報を有するP偏光光とな
り、λ/2光学位相板31によってS偏光光に変換され
色合成系へと向かう。
The second and third color lights are λ / 2 optical phase plate 31.
Is converted into P-polarized light, and the second color light is reflected by the dichroic mirror 25, and the third color light is transmitted. And the second
Is converted into S-polarized light by the λ / 2 optical phase plate 31,
It goes to the color synthesis system through the polarization filter 30, the liquid crystal light valve 29, and the polarization filter 30. On the other hand, the third color light is converted into S-polarized light through the λ / 2 optical phase plate 31, and becomes P-polarized light having image information through the polarization filter 30, the liquid crystal light valve 29, and the polarization filter 30, and λ / 2. It is converted into S-polarized light by the optical phase plate 31 and goes to the color combining system.

【0026】第1、第2の色画像光はダイクロイックミ
ラー26で合成された後、λ/2光学位相板31によっ
てS偏光光に変換され、更にダイクロイックミラー27
で第3の色画像光と合成された後投影レンズによって投
影される。
The first and second color image lights are combined by the dichroic mirror 26, converted into S-polarized light by the λ / 2 optical phase plate 31, and further dichroic mirror 27.
And is combined with the third color image light to be projected by the projection lens.

【0027】偏光ビームスプリッタ23によって光はほ
ぼ偏光光となっているが、各液晶ライトバルブの入射側
に設けられた偏光フィルターによって更に偏光比をアッ
プすることができる。
Although the light is almost polarized by the polarization beam splitter 23, the polarization ratio can be further increased by the polarization filter provided on the incident side of each liquid crystal light valve.

【0028】本実施例は各ダイクロイック面において、
RGBのうちの2つの色光を反射させ1つの色光を透過
させる、つまり広帯域の光を反射するダイクロイックミ
ラーに対してはS偏光光を入射させ、1つの色光を反射
させるダイクロイックミラーに対してはP偏光光を入射
させるように構成したことを更なる特徴としている。
In this embodiment, in each dichroic surface,
S-polarized light is made incident on a dichroic mirror that reflects two color lights of RGB and one color light is transmitted, that is, P that is reflected on a dichroic mirror that reflects a broad band light. Another feature is that it is configured to allow polarized light to enter.

【0029】これはダイクロイック面において、より広
帯域の光を反射させたいときはP偏光光よりS偏光光の
方が効率がよく、設計もしやすいということと、RGB
のうちの2色の光を分解又は合成する時は反射させる光
は比較的狭帯域であるので反射させるのは容易である
為、S偏光光にする必要はなく寧ろ透過させる光の透過
率を優先するとP偏光光の方が効率が高いということに
基づいている。
This is because when it is desired to reflect light in a wider band on the dichroic surface, S-polarized light is more efficient than P-polarized light and can be designed easily.
When the two colors of light are separated or combined, the light to be reflected is in a relatively narrow band, so it is easy to reflect it. This is based on the fact that P-polarized light has higher efficiency when given priority.

【0030】つまり本実施例は、ダイクロイック面で反
射させる光の帯域、ダイクロイック面を透過させる光の
透過特性(効率)、偏光方向に対するダイクロイック特
性などを考慮すると、もっとも効率がよく、純度の高い
色分解ができる構成である。本実施例では、液晶パネル
に対して光が入射する時には、使用する液晶パネルの配
向方向に合わせてS偏光光になるように設定している
が、図2の実施例に示したような45度方向の配向方向
を有する液晶パネルも用いる事ができるのはいうまでも
ない。
That is, in the present embodiment, in consideration of the band of light reflected by the dichroic surface, the transmission characteristic (efficiency) of light transmitted through the dichroic surface, the dichroic characteristic with respect to the polarization direction, the most efficient and highly pure color is obtained. It is a structure that can be disassembled. In this embodiment, when light is incident on the liquid crystal panel, it is set so as to be S-polarized light in accordance with the alignment direction of the liquid crystal panel used, but as shown in the embodiment of FIG. It goes without saying that a liquid crystal panel having a degree-of-direction alignment direction can also be used.

【0031】また、反射ミラー35は平面ミラーでもコ
ーナーキューブのようなものでもかまわない。
The reflection mirror 35 may be a plane mirror or a corner cube.

【0032】以上各実施例においては単一の光源と単一
の投影レンズを有する装置の例で説明したが、複数の光
源で単一の投影レンズのときでも、単一の光源と複数の
投影レンズの組み合わせの時でも、さらには複数の光源
と複数の投影レンズの組み合わせの時でも、色分解系ま
たは色合成系を有する装置であれば本発明は実施可能で
ある。
In each of the above embodiments, an example of an apparatus having a single light source and a single projection lens has been described. However, even when a plurality of light sources and a single projection lens are used, a single light source and a plurality of projection lenses are used. The present invention can be implemented as long as it is an apparatus having a color separation system or a color combination system, even when combining lenses, and also when combining a plurality of light sources and a plurality of projection lenses.

【0033】本発明は色分解系のダイクロイックミラー
に必ずしも偏光光を入射させる必要はなく、無偏光のま
ま入射させて液晶ライトバルブの手前の偏光フィルター
で偏光光としてもよい。図8は青反射用ダイクロイック
ミラーに光を入射させた時の特性を表すグラフである。
実線は無偏光光を入射させた場合、長破線はP偏光光を
入射させた場合、短破線はS偏光光を入射させた場合で
ある。ダイクロイック面での分光カット特性が鋭く色光
の純度を上げる為には、ダイクロイック面に対してP又
はS偏光光で入射させるのが好ましいことがわかる。し
かしながら無偏光光を入射させ分光カット特性が鋭くな
いつまり色純度が余りよくない色光でも、液晶ライトバ
ルブの手前の偏光フィルターによってPまたはS偏光光
のみを取り出すようにすれば、ダイクロイック面にPま
たはS偏光光を入射させた時と同様になる。但し、P偏
光光とS偏光光とでは色分離する境界の波長がシフトし
ている。
In the present invention, polarized light does not necessarily have to be incident on the color separation type dichroic mirror, and it may be incident as it is as unpolarized light and polarized light by a polarizing filter in front of the liquid crystal light valve. FIG. 8 is a graph showing characteristics when light is incident on the blue reflection dichroic mirror.
The solid line shows the case where non-polarized light is made incident, the long broken line shows the case where P polarized light is made incident, and the short broken line shows the case where S polarized light is made to enter. It can be seen that it is preferable to make the dichroic surface be incident with P- or S-polarized light in order to have a sharp spectral cut characteristic on the dichroic surface and increase the purity of the color light. However, even if unpolarized light is incident and the spectral cut characteristic is not sharp, that is, the color purity is not very good, if only the P or S polarized light is taken out by the polarizing filter in front of the liquid crystal light valve, P or S on the dichroic surface This is the same as when S-polarized light is incident. However, the wavelength of the boundary for color separation between P-polarized light and S-polarized light is shifted.

【0034】よってダイクロイック膜を設計する時に
は、例えダイクロイックミラーに入射させるのが無偏光
光であっても、液晶ライトバルブに入射させる偏光方向
に対して、好ましい波長が境界になるように設計すれば
よいことになる。
Therefore, when designing the dichroic film, even if unpolarized light is incident on the dichroic mirror, it is necessary to design the dichroic film so that a preferable wavelength becomes a boundary with respect to the polarization direction incident on the liquid crystal light valve. It will be good.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、光源と、該光源か
らの光を複数の色光に分離するダイクロイック面と、該
複数の色光の光路に設けられる、所定の偏光光を変調す
ることによって画像を形成する色画像形成手段とを有す
る画像表示装置において、前記ダイクロイック面は前記
所定の偏光光を前記色光に分離するよう設計したので、
前記ダイクロイック面に入射する光の偏光状態に係わら
ず、前記色画像形成手段に入射せしめる色光は非常に色
純度が高くなり、光利用効率の高い画像表示装置が実現
できる。
As described above, the light source, the dichroic surface for separating the light from the light source into a plurality of color lights, and the predetermined polarized light provided in the optical paths of the plurality of color lights are used to modulate the image. In the image display device having a color image forming means for forming, since the dichroic surface is designed to separate the predetermined polarized light into the color light,
Regardless of the polarization state of the light incident on the dichroic surface, the color light incident on the color image forming means has a very high color purity, and an image display device with high light utilization efficiency can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の投射表示装置の実施例。FIG. 1 is an embodiment of a projection display device of the present invention.

【図2】図1の実施例で使用する液晶パネルの配向方向
を表す図。
FIG. 2 is a diagram showing an alignment direction of a liquid crystal panel used in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例に於ける光の偏光方向を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the polarization direction of light in the embodiment of FIG.

【図4】図1の実施例の液晶パネル近傍での光の偏光方
向を示す図。
4 is a diagram showing the polarization direction of light in the vicinity of the liquid crystal panel of the embodiment of FIG.

【図5】本発明の投射表示装置の他の実施例。FIG. 5 is another embodiment of the projection display device of the present invention.

【図6】本発明の投射表示装置の他の実施例。FIG. 6 is another embodiment of the projection display device of the present invention.

【図7】図6の実施例で使用する液晶パネルの配向方向
を表す図。
7 is a diagram showing an alignment direction of a liquid crystal panel used in the embodiment of FIG.

【図8】青反射ダイクロイックミラーに光を入射させた
時の特性を表す。
FIG. 8 shows characteristics when light is incident on a blue reflection dichroic mirror.

【図9】従来の投射表示装置。FIG. 9 is a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 白色光源 2、22 リフレクター 3、23 偏光ビームスプリッタ 4、5、6、7、24、25、26、27 ダイクロイ
ックミラー 8、28 全反射ミラー 9、29 液晶パネル 10、30 偏光フィルター 11、31 位相板 12、32 紫外赤外カットフィルター 13、33 コンデンサーレンズ 14、34 投影レンズ
1, 21 White light source 2, 22 Reflector 3, 23 Polarizing beam splitter 4, 5, 6, 7, 24, 25, 26, 27 Dichroic mirror 8, 28 Total reflection mirror 9, 29 Liquid crystal panel 10, 30 Polarizing filter 11, 31 Phase Plate 12, 32 UV Infrared Cut Filter 13, 33 Condenser Lens 14, 34 Projection Lens

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、該光源からの光を複数の色光に
分離する、前記光の偏光状態によって分離する波長の異
なるダイクロイック面と、該複数の色光の光路に設けら
れる、所定の偏光光を変調することによって画像を形成
する色画像形成手段とを有する画像表示装置において、
前記ダイクロイック面は前記所定の偏光光を前記色光に
分離するよう設計したことを特徴とする画像表示装置。
1. A light source, a dichroic surface that separates the light from the light source into a plurality of color lights and has different wavelengths that are separated according to the polarization state of the light, and a predetermined polarized light provided in an optical path of the plurality of color lights. An image display device having a color image forming means for forming an image by modulating
The image display device, wherein the dichroic surface is designed to separate the predetermined polarized light into the colored light.
【請求項2】 前記ダイクロイック面に入射する光は前
記所定の偏光光を多く含む楕円偏光光であり、前記色画
像形成手段の光入射側に偏光板を有することを特徴とす
る請求項1記載の画像表示装置。
2. The light incident on the dichroic surface is elliptically polarized light containing a large amount of the predetermined polarized light, and a polarizing plate is provided on the light incident side of the color image forming means. Image display device.
【請求項3】 前記ダイクロイック面に入射する光は無
偏光光であり、前記色画像形成手段の光入射側に偏光板
を有することを特徴とする請求項1記載の画像表示装
置。
3. The image display device according to claim 1, wherein the light incident on the dichroic surface is non-polarized light, and a polarizing plate is provided on the light incident side of the color image forming unit.
【請求項4】 光源と、該光源からの光を複数の色光に
分離する、前記光の偏光状態によって分離する波長の異
なるダイクロイック面と、該複数の色光の光路に設けら
れる、所定の偏光光を変調することによって画像を形成
する色画像形成手段と、該色画像形成手段を介した色画
像を投射する投射手段とを有する投射表示装置におい
て、前記ダイクロイック面は前記所定の偏光光を前記色
光に分離するよう設計したことを特徴とする投射表示装
置。
4. A light source, a dichroic surface that separates the light from the light source into a plurality of color lights, the wavelengths of which are different according to the polarization state of the light, and a predetermined polarized light provided in the optical paths of the plurality of color lights. In a projection display device having a color image forming means for forming an image by modulating a color image and a projecting means for projecting a color image through the color image forming means, the dichroic surface has the predetermined polarized light as the color light. A projection display device characterized by being designed to be separated into two parts.
【請求項5】 前記投射手段は、単一の投射レンズを有
し、該投射レンズと前記色画像形成手段との間に、前記
各色画像を合成するダイクロイック面を有しており、該
ダイクロイック面は前記所定の偏光光を色合成するよう
設計したことを特徴とする請求項4記載の投射表示装
置。
5. The projection means has a single projection lens, and has a dichroic surface for combining the color images between the projection lens and the color image forming means. 5. The projection display device according to claim 4, wherein is designed to color-synthesize the predetermined polarized light.
【請求項6】 前記色画像形成手段は、前記偏光光の偏
光方向とは異なる方向に配向方向を有する液晶パネルで
あり、該液晶パネルの入射側と出射側の少なくとも一方
に光学位相板を配する事を特徴とする請求項4記載の投
射表示装置。
6. The color image forming means is a liquid crystal panel having an alignment direction different from the polarization direction of the polarized light, and an optical phase plate is arranged on at least one of an incident side and an emitting side of the liquid crystal panel. The projection display device according to claim 4, wherein:
【請求項7】 所定の波長を境界として色分解するため
のダイクロイック面を有する色分解装置において、偏光
光が入射した時に、夫々前記偏光光に対して前記所定の
波長を境界として色分解するように設計することを特徴
とする色分解装置。
7. A color separation device having a dichroic surface for color separation with a predetermined wavelength as a boundary, when polarized light is incident, color separation is performed on the polarized light with the predetermined wavelength as a boundary. A color separation device characterized by being designed into.
【請求項8】 光源からの光を、3原色である赤・緑・
青のうち1色を透過し他の2色を反射する第1のダイク
ロイック面と、該反射した2色のうち1色を透過し他の
1色を反射する第2のダイクロイック面とを有する色分
解装置において、前記第1ダイクロイック面にはS偏
光、前記第2ダイクロイック面にはP偏光で光を入射せ
しめることを特徴とする色分解装置。
8. The light from the light source is converted into three primary colors of red, green, and
A color having a first dichroic surface that transmits one color of blue and reflects the other two colors, and a second dichroic surface that transmits one color of the two reflected colors and reflects the other one color In the decomposing device, S-polarized light is made incident on the first dichroic surface, and P-polarized light is made incident on the second dichroic surface.
【請求項9】 前記第1ダイクロイック面と前記第2ダ
イクロイック面との間に、前記第1ダイクロイック面で
反射した前記S偏光光をP偏光光に変換する位相板を設
けたことを特徴とする請求項8記載の色分解装置。
9. A phase plate for converting the S-polarized light reflected by the first dichroic surface into P-polarized light is provided between the first dichroic surface and the second dichroic surface. The color separation device according to claim 8.
【請求項10】 3原色である赤・緑・青の各色光を、
該3原色のうち第1色光を反射し第2色光を透過して色
合成する第1のダイクロイック面と、前記第1及び第2
色光を反射し第3色光を透過して色合成する第2のダイ
クロイック面とを有する色合成装置において、前記第1
ダイクロイック面にはP偏光、前記第2ダイクロイック
面にはS偏光で光を入射せしめることを特徴とする色合
成装置。
10. The light of each of the three primary colors, red, green and blue,
A first dichroic surface that reflects the first color light of the three primary colors, transmits the second color light, and performs color combination; and the first and second dichroic surfaces.
A second dichroic surface for reflecting color light and transmitting a third color light for color combination;
A color synthesizing device characterized in that light is incident on the dichroic surface with P-polarized light and on the second dichroic surface with S-polarized light.
【請求項11】 前記第1ダイクロイック面と前記第2
ダイクロイック面との間に、前記第1ダイクロイック面
を介した前記P偏光光をS偏光光に変換する位相板を設
けたことを特徴とする請求項10記載の色分解装置。
11. The first dichroic surface and the second dichroic surface.
The color separation device according to claim 10, wherein a phase plate that converts the P-polarized light that has passed through the first dichroic surface into S-polarized light is provided between the dichroic surface and the dichroic surface.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6022110A (en) * 1997-07-15 2000-02-08 Nec Corporation Projection color liquid crystal display apparatus
US6089718A (en) * 1996-10-30 2000-07-18 Seiko Epson Corporation Projection display device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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