JPH09138369A - Optical device, optical correcting method and projection type display device - Google Patents

Optical device, optical correcting method and projection type display device

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JPH09138369A
JPH09138369A JP8234887A JP23488796A JPH09138369A JP H09138369 A JPH09138369 A JP H09138369A JP 8234887 A JP8234887 A JP 8234887A JP 23488796 A JP23488796 A JP 23488796A JP H09138369 A JPH09138369 A JP H09138369A
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light
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optical
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真也 三戸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce adverse effect exerted on resolution by astigmatism caused at a color synthesizing optical system. SOLUTION: A projecting lens is constituted of a first lens group 71 and second lens groups 64, 65 and 66; a color synthesizing optical system is constituted of a transparent plate 67, dichroic mirrors 68 and 69, and a plane mirror 70; the second lens groups 64, 65 and 66 are arranged between the color synthesizing optical system and polarizing beam splitters 52, 53 and 54; and the flat surface of the plate 67, a flat surface including the normal of the color synthesizing surface of the mirrors 68 and 69, and the optical axis of the projecting lens, and a flat surface including the normal of the polarizing separation surfaces of the beam splitters 52, 53 and 54 and the optical axis of the projecting lens cross at a right angle with each other.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばライトバル
ブ上に形成された光学像をスクリーン上に拡大投写する
装置に利用可能な、光学装置、光学補正方法及び投写型
表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device, an optical correction method and a projection type display device which can be used for, for example, a device for enlarging and projecting an optical image formed on a light valve on a screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目され
ている。
2. Description of the Related Art In order to obtain a large-screen image, a method of forming an optical image corresponding to an image signal on a light valve, irradiating the optical image with light, and enlarging and projecting the image on a screen by a projection lens is well known. Have been. Recently, attention has been paid to a projection display device using a liquid crystal panel as a light valve.

【0003】また、投写画像の高解像度化を図る上で、
液晶パネルの画素開口率を低下させることなく画素数の
大容量化が可能な反射型のライトバルブを用いる方法
を、例えばLedebuhrらが米国特許4,836,649号明細書で
提案している。反射型ライトバルブの場合、画素電極の
間にスイッチング素子を配置する必要がないので、画素
ピッチを小さくでき、高密度化が容易であり、透過型に
比べて明るく、高解像度の投写画像が得られる。
In order to increase the resolution of the projected image,
For example, Ledebuhr et al. Have proposed in US Pat. No. 4,836,649 a method of using a reflective light valve capable of increasing the number of pixels without decreasing the pixel aperture ratio of a liquid crystal panel. In the case of a reflective light valve, it is not necessary to place a switching element between pixel electrodes, so the pixel pitch can be made smaller and the density can be easily increased. To be

【0004】反射型ライトバルブの基本構成例と動作原
理を図12を参照して以下に説明する。2つのガラス基
板1,7上に形成された2つの透明電極2,6間に、光
導電層3、光反射層4、光変調層としての液晶層5が狭
持され、2つの透明電極2,6の間には電圧が印加され
ている。画像源からの書き込み光8は、ガラス基板1側
から光導電層3に入射する。一方、読み出し光9はガラ
ス基板7側から液晶層5に入射する。液晶層5は光導電
層3上に形成された書き込み画像に応じて印加電圧が変
化し、読み出し光9を変調する。変調された読み出し光
9は光反射層4によって反射された後、投写画像として
スクリーン(図示せず)上に投写される。なお、光変調
層の材料としては、強誘電性液晶や、ネマティック液晶
などを用いることができる。
An example of the basic structure of the reflection type light valve and its operating principle will be described below with reference to FIG. A photoconductive layer 3, a light reflection layer 4, and a liquid crystal layer 5 as a light modulation layer are sandwiched between two transparent electrodes 2 and 6 formed on two glass substrates 1 and 7, and two transparent electrodes 2 are provided. , 6 is applied with a voltage. The writing light 8 from the image source enters the photoconductive layer 3 from the glass substrate 1 side. On the other hand, the reading light 9 enters the liquid crystal layer 5 from the glass substrate 7 side. The applied voltage of the liquid crystal layer 5 changes according to the written image formed on the photoconductive layer 3 to modulate the read light 9. The modulated read light 9 is reflected by the light reflection layer 4 and then projected as a projection image on a screen (not shown). As the material of the light modulation layer, ferroelectric liquid crystal, nematic liquid crystal, or the like can be used.

【0005】次に、フルカラーで、高輝度、高解像度の
投写画像を得るために、反射型ライトバルブを赤用、緑
用、青用として3つ用いる投写型表示装置の構成例を図
13に示す。光源11から出射する平行に近い光は、紫
外光、および赤外光を透過し可視光を反射するコールド
ミラー12を経て、ダイクロイックミラー13、14、
平面ミラー15からなる色分解光学系により緑、青、赤
の3原色光に分解される。3原色光は平面ミラー16、
17、18によってそれぞれ対応する偏光ビームスプリ
ッタ19、20、21に入射し、反射するS偏光成分と
透過するP偏光成分とに分離され、S偏光成分は読み出
し光として対応する反射型ライトバルブ22、23、2
4にそれぞれ入射する。反射型ライトバルブ22、2
3、24は液晶の複屈折性を利用して読み出し光を変調
するものであり、図12に示したような構成となってい
る。CRTなどの画像源25、26、27からの書き込
み光が書き込みレンズ28、29、30によって反射型
ライトバルブ22、23、24の光導電層上に結像さ
れ、この書き込み画像に応じた印加電圧によって液晶層
の複屈折性は変化を示す。即ち、所定の偏光方向の直線
偏光が読み出し光として入射すると反射光は楕円偏光と
なる。従って、S偏光成分は反射型ライトバルブ22、
23、24により、一部がP偏光成分に変換されて再び
偏光ビームスプリッタ19、20、21に入射する。反
射光に含まれるP偏光成分は偏光ビームスプリッタ1
9、20、21を透過した後、ダイクロイックミラー3
1、32、平面ミラー33からなる色合成光学系によっ
て1つに合成されて投写レンズ34に入射し、S偏光成
分は偏光ビームスプリッタ19、20、21によって反
射されて光源11の方に進む。このようにして、反射型
ライトバルブ22、23、24の液晶層に複屈折性の変
化として形成された光学像は投写レンズ34によりスク
リーン(図示せず)上に拡大投写される。
Next, in order to obtain a full-color, high-luminance, high-resolution projected image, an example of the configuration of a projection type display device using three reflection type light valves for red, green and blue is shown in FIG. Show. The near-parallel light emitted from the light source 11 passes through a cold mirror 12 that transmits ultraviolet light and infrared light and reflects visible light, and then dichroic mirrors 13 and 14,
The color separation optical system including the plane mirror 15 separates the light into three primary colors of green, blue, and red. The three primary color lights are plane mirrors 16,
Reference numerals 17 and 18 respectively enter the corresponding polarization beam splitters 19, 20, and 21 to separate the reflected S-polarized light component and the transmitted P-polarized light component, and the S-polarized light component is read out as a corresponding reflection type light valve 22, 23, 2
4 respectively. Reflective light valves 22, 2
Reference numerals 3 and 24 are for modulating the readout light by utilizing the birefringence of the liquid crystal, and have the structure shown in FIG. Writing light from an image source 25, 26, 27 such as a CRT is imaged on the photoconductive layers of the reflection type light valves 22, 23, 24 by the writing lenses 28, 29, 30, and an applied voltage corresponding to the written image. Therefore, the birefringence of the liquid crystal layer changes. That is, when linearly polarized light having a predetermined polarization direction enters as read light, reflected light becomes elliptically polarized light. Therefore, the S-polarized component is reflected by the reflective light valve 22,
A part of the light is converted into a P-polarized component by 23 and 24 and is incident on the polarization beam splitters 19, 20 and 21 again. The P-polarized component contained in the reflected light is the polarization beam splitter 1
After passing through 9, 20, and 21, dichroic mirror 3
The color synthesizing optical system consisting of 1, 32 and a plane mirror 33 combines them into one and enters the projection lens 34, and the S-polarized component is reflected by the polarization beam splitters 19, 20, 21 and advances toward the light source 11. In this way, the optical image formed as a change in birefringence on the liquid crystal layers of the reflective light valves 22, 23, 24 is enlarged and projected on the screen (not shown) by the projection lens 34.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図13に示した構成で
は、投写レンズ34は1つであり、投写レンズを3つ用
いる場合に比べて3原色の投写画像のコンバージェンス
調整や色均一性、及びセットのコンパクト性の点で有利
である。しかし、3つライトバルブからの反射光を1つ
に合成するための色合成光学系を必要とし、この場合に
用いるダイクロイックミラー31、32の色合成面は、
投写レンズ34の光軸に対して斜めに傾いて配置され
る。斜めに傾いた特定の厚みを有する平行平面板(ダイ
クロイックミラー)が結像光学系の光路中にあると非点
収差が発生し、投写画像の解像度を著しく劣化させる要
因となる。
In the configuration shown in FIG. 13, the number of the projection lens 34 is one, and compared with the case where three projection lenses are used, the convergence adjustment and the color uniformity of the projection image of the three primary colors, and the This is advantageous in terms of compactness of the set. However, a color combining optical system for combining the reflected light from the three light valves into one is required, and the color combining surfaces of the dichroic mirrors 31 and 32 used in this case are as follows.
The projection lens 34 is arranged obliquely with respect to the optical axis. If a plane-parallel plate (dichroic mirror) having a specific thickness that is obliquely inclined is in the optical path of the imaging optical system, astigmatism occurs, which causes a significant deterioration in the resolution of the projected image.

【0007】そこで、ダイクロイックミラー31、32
で発生する非点収差を低減、または除去する手段とし
て、次の2つの方法が考えられる。
Therefore, the dichroic mirrors 31, 32 are provided.
The following two methods are conceivable as means for reducing or eliminating the astigmatism that occurs in 1.

【0008】a)ダイクロイックミラーの基板厚を薄く
する。
A) The substrate thickness of the dichroic mirror is reduced.

【0009】b)非点収差の発生しないダイクロイック
プリズムを用いる。
B) A dichroic prism that does not generate astigmatism is used.

【0010】色合成光学系はライトバルブと投写レンズ
の間に配置されているため、投写光学系の一部として考
える必要があり、その場合、特にダイクロイックミラー
の反射面は高い面精度が要求され、基板厚を薄くするほ
どこれが困難となる。特に、ハイビジョンなど高精細の
投写画像を表示する場合、ダイクロイックミラーの反射
面に要求される面精度を満足するには少なくとも基板厚
が1.5mm以上を必要とする。従って、a)の方法に
は限界があり、非点収差の解像度への悪影響を低減する
ことは困難であると言う課題が有った。
Since the color synthesizing optical system is arranged between the light valve and the projection lens, it is necessary to consider it as a part of the projection optical system. In this case, particularly the reflecting surface of the dichroic mirror is required to have high surface accuracy. This becomes more difficult as the substrate thickness is reduced. In particular, when displaying a high-definition projection image such as high-definition, the substrate thickness must be at least 1.5 mm or more to satisfy the surface accuracy required for the reflecting surface of the dichroic mirror. Therefore, the method a) has a limit, and it is difficult to reduce the adverse effect of astigmatism on the resolution.

【0011】また、b)の方法はダイクロイックプリズ
ムとして2つのガラスプリズムを用い、その接合面に色
合成面を形成する方法と、ダイクロイックミラーを中に
配置した透明容器中にダイクロイックミラー基板の屈折
率と同じ屈折率を有する液体を充填し、全体としてプリ
ズム状とする方法が考えられる。しかし、前者は非常に
高価となり、また重量が重くなる点において、後者は色
合成光路中の液体の占める光路長が非常に長くなるた
め、液体屈折率の温度依存性による投写画像の焦点移動
が無視できない点でいずれも採用は難しいと言う課題が
有った。
In the method b), two glass prisms are used as the dichroic prism, a color combining surface is formed on the joint surface, and the refractive index of the dichroic mirror substrate is placed in a transparent container having the dichroic mirror disposed therein. A method of filling a liquid having the same refractive index as the above and forming a prism shape as a whole can be considered. However, the former becomes very expensive and the weight becomes heavier. In the latter, the optical path length occupied by the liquid in the color combining optical path is very long, so that the focal point shift of the projected image due to the temperature dependence of the liquid refractive index is prevented. There was a problem that it was difficult to hire in each case because it cannot be ignored.

【0012】本発明は、従来のこの様な課題を考慮し、
色合成光学系で発生する非点収差を従来に比べてより一
層良好に補正することができる光学装置及び光学補正方
法を提供し、又、この光学装置を用いることで従来に比
べてより一層高解像度の投写画像を表示できる投写型表
示装置を提供することを目的とする。
The present invention takes these problems of the prior art into consideration,
Provided are an optical device and an optical correction method capable of correcting astigmatism generated in a color synthesizing optical system more satisfactorily than in the past, and by using this optical device, it is possible to further improve the optical system and the optical correction method. It is an object of the present invention to provide a projection type display device capable of displaying a projection image having a resolution.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、光学像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手
段からの光を透過する第2レンズ手段と、前記第2レン
ズ手段からの光を透過及び/又は反射させる平面板部材
と、前記平面板部材からの光を入射して出射する第1レ
ンズ手段とを備え、前記平面板部材は、前記第1レンズ
手段の光軸に対して斜めに配置されており、前記平面板
部材に基づき生じる非点収差の度合いは、前記第2レン
ズ手段が無いとした場合に生じる前記度合いに比べて小
さい光学装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image forming means for forming an optical image, a second lens means for transmitting light from the image forming means, and a second lens means. Of the flat plate member for transmitting and / or reflecting the light, and a first lens means for entering and emitting the light from the flat plate member, wherein the flat plate member is provided on the optical axis of the first lens means. The optical device is obliquely arranged, and the degree of astigmatism caused by the flat plate member is smaller than the degree caused by the absence of the second lens means.

【0014】請求項6記載の本発明は、光学像を形成す
る画像形成手段と、互いに直交する第1及び第2の偏光
成分の内、前記第1偏光成分を反射させ、前記第2偏光
成分を透過させる偏光選択特性を有する偏光分離手段
と、光を透過及び/又は反射させる平面板部材と、前記
平面板部材からの光を入射して出射するレンズ手段とを
この順番に備え、前記平面板部材は、前記レンズ手段の
光軸に対して斜めに配置されており、前記偏光分離手段
は、前記偏光選択特性を有する膜が形成された、前記レ
ンズ手段の光軸に対して斜めに配置された所定厚みの透
明基板を有し、前記平面板部材の前記透過及び/又は反
射が行われる面に対する法線と前記レンズ手段の光軸と
を含む平面と、前記透明基板の前記膜形成面に対する法
線と前記レンズ手段の光軸とを含む平面とが互いに直交
している光学装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, the image forming means for forming an optical image and the first and second polarization components orthogonal to each other reflect the first polarization component and the second polarization component. A polarization separation means having a polarization selection characteristic for transmitting light, a flat plate member for transmitting and / or reflecting light, and a lens means for making the light from the flat plate member incident and to emit the light are arranged in this order. The face plate member is obliquely arranged with respect to the optical axis of the lens means, and the polarization separating means is obliquely arranged with respect to the optical axis of the lens means, on which a film having the polarization selection characteristic is formed. A transparent substrate having a predetermined thickness, and a plane including a normal to the plane of the flat plate member on which the transmission and / or reflection is performed and the optical axis of the lens means; and the film forming surface of the transparent substrate. The normal to and the lens means An optical device comprising a plane containing the optical axes are orthogonal to each other.

【0015】請求項11記載の本発明は、光学像を形成
する画像形成手段と、前記画像形成手段からの光を透過
する第2レンズ手段と、前記第2レンズ手段からの光を
透過及び/又は反射させる平面板部材と、前記平面板部
材からの光を入射して出射する第1レンズ手段とを備
え、前記平面板部材が前記第1レンズ手段の光軸に対し
て斜めに配置された光学装置の光学補正方法であって、
前記第1レンズ手段は、前記平面板部材からの光を受け
て前記光学像を投影し、前記第2レンズ手段は、前記平
面板部材と前記画像形成手段との間に配置され、前記平
面板部材に基づき生じる非点収差の度合いが、前記第2
レンズが無いとした場合に生じる前記度合いに比べて小
さくなる様に、前記第2レンズの倍率を調整する光学補
正方法である。
The present invention according to claim 11 is the image forming means for forming an optical image, the second lens means for transmitting the light from the image forming means, and the light for transmitting the light from the second lens means. Alternatively, a plane plate member for reflecting the light and a first lens unit for entering and emitting light from the plane plate member are provided, and the plane plate member is arranged obliquely with respect to the optical axis of the first lens unit. An optical correction method for an optical device,
The first lens means receives light from the flat plate member and projects the optical image, and the second lens means is disposed between the flat plate member and the image forming means, and the flat plate member is provided. The degree of astigmatism caused by the member is the second
It is an optical correction method that adjusts the magnification of the second lens so that it becomes smaller than the degree that occurs when there is no lens.

【0016】請求項12記載の本発明は、光学像を形成
する画像形成手段と、光の偏光成分に応じて透過又は反
射を行う所定厚みの偏光分離手段と、光を透過及び/又
は反射させる所定厚みの平面板部材と、前記平面板部材
からの光を入射して出射するレンズ手段とをこの順番に
備え、前記平面板部材が、前記レンズ手段の光軸に対し
て斜めに配置された光学装置の光学補正方法であって、
前記平面板部材に対する法線と前記レンズ手段の光軸と
を含む平面と、前記偏光分離手段に対する法線と前記レ
ンズ手段の光軸とを含む平面とを互いに直交させ、前記
平面板部材により生じる非点収差と前記偏光分離手段に
より生じる非点収差とが、互いに補正し合うように、前
記平面板部材の板厚と前記透明基板の板厚との関係を調
整する光学補正方法である。
According to a twelfth aspect of the present invention, image forming means for forming an optical image, polarized light separating means of a predetermined thickness for transmitting or reflecting light according to a polarization component of the light, and transmitting and / or reflecting light. A plane plate member having a predetermined thickness and a lens means for entering and emitting light from the plane plate member are provided in this order, and the plane plate member is arranged obliquely with respect to the optical axis of the lens means. An optical correction method for an optical device,
The plane including the normal line to the plane plate member and the optical axis of the lens means and the plane including the normal line to the polarization separating means and the optical axis of the lens means are orthogonal to each other, and are generated by the plane plate member. This is an optical correction method that adjusts the relationship between the plate thickness of the plane plate member and the plate thickness of the transparent substrate so that astigmatism and astigmatism generated by the polarization splitting means are mutually corrected.

【0017】請求項13記載の本発明は、複屈折性の変
化として光学像を形成する複数の画像形成手段と、前記
画像形成手段毎に設けられた、偏波面が互いに直交する
偏光成分を分離する偏光分離手段と、それら各偏光分離
手段毎に設けられた、その偏光分離手段からの光を透過
させる第2レンズと、前記各偏光分離手段からの光を1
つに合成する色合成手段と、前記色合成手段からの出射
光を入射して出射する第1レンズとを、それぞれこの順
番に備え、前記各偏光分離手段は、前記第1レンズの光
軸に対して斜めに配置された平行平面の透明基板を有
し、その透明基板上には偏光選択性を有する誘電体多層
膜が形成されており、前記色合成手段は、前記第1レン
ズの光軸に対して斜めに配置された平行平面の透明基板
上に波長選択性を有する誘電体多層膜を形成した複数の
ダイクロイックミラーを含んで構成されたものであり、
前記各ダイクロイックミラーの誘電体多層膜形成面の法
線と前記第1レンズ及び/又は第2レンズの光軸とを含
む平面と、前記各偏光分離手段の誘電体多層膜形成面の
法線と前記第1レンズ及び/又は第2レンズの光軸とを
含む平面とが互いに直交している光学装置である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, a plurality of image forming means for forming an optical image as a change in birefringence and a polarization component provided for each of the image forming means and having polarization planes orthogonal to each other are separated. Polarization separating means, a second lens provided for each polarization separating means for transmitting the light from the polarization separating means, and one light from each of the polarization separating means.
A color synthesizing means for synthesizing the two and a first lens for emitting and emitting the light emitted from the color synthesizing means, respectively, in this order, and each polarization separating means is provided on the optical axis of the first lens. A parallel-plane transparent substrate obliquely arranged with respect to the transparent substrate, a dielectric multi-layer film having polarization selectivity is formed on the transparent substrate, and the color synthesizing means includes an optical axis of the first lens. It is configured to include a plurality of dichroic mirrors formed a dielectric multilayer film having wavelength selectivity on a transparent substrate of parallel planes arranged obliquely with respect to,
A plane including the normal line of the dielectric multilayer film forming surface of each of the dichroic mirrors and the optical axis of the first lens and / or the second lens, and a normal line of the dielectric multilayer film forming surface of each of the polarization separating means. An optical device in which a plane including the optical axes of the first lens and / or the second lens is orthogonal to each other.

【0018】請求項19記載の本発明は、3原色の色成
分を含む光を放射する光源と、前記光源の放射光を3つ
の原色光に分解する色分解手段と、前記色分解手段の3
つの出力光のそれぞれが個別的に入射する3つの前置偏
光子と、前記各前置偏光子毎に設けられた、その前置偏
光子からの光を透過又は反射させる偏光ビームスプリッ
タと、前記各偏光ビームスプリッタ毎に設けられた、所
定の画像源及び光書き込み手段からの光に基づいて光学
像を形成する反射型ライトバルブと、前記各偏光ビーム
スプリッタからの光を1つに合成する色合成手段と、前
記偏光ビームスプリッタと前記色合成手段との間に、そ
の記偏ビームスプリッタに対応して設けられた第2レン
ズと、前記色合成手段からの出射光を入射して出射する
第1レンズとを備え、前記画像源は、前記反射型ライト
バルブに対応して入射させるための画像光を発生し、前
記光書込手段は、前記画像源からの前記画像光を前記反
射型ライトバルブ上に形成し、前記各偏光ビームスプリ
ッタは、平行平面の透明基板上に偏光選択性を有する誘
電体多層膜が形成された偏光分離ミラーを有し、且つ、
それら各偏光ビームスプリッタは、前記反射型ライトバ
ルブと前記第2レンズとの間に配置され、前記色合成手
段は、2つのダイクロックミラーと、両面に反射防止処
理を施した1つの光学補正板と、1つの平面ミラーとで
構成されたものであり、且つ、前記色合成手段は、前記
第1レンズと前記第2レンズとの間に配置され、前記偏
光分離ミラーの偏光分離面と前記2つのダイクロイック
ミラーの色合成面、及び前記光学補正板の反射防止面は
それぞれ前記第1レンズの光軸に対して斜めに傾いて配
置され、かつ、前記偏光分離ミラーの偏光分離面の法線
と前記第1レンズ及び/又は前記第2レンズの光軸とを
含む平面と、前記2つのダイクロイックミラーの色合成
面、及び前記光学補正板の反射防止面の法線と前記第1
レンズ及び/又は前記第2レンズの光軸とを含む平面と
は互いに直交するように配置されている投写型表示装置
である。
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a light source which emits light containing color components of three primary colors, a color separation means which decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three of the color separation means.
Three front polarizers to which each of the two output lights respectively enter, a polarization beam splitter provided for each of the front polarizers, which transmits or reflects light from the front polarizer, A reflection type light valve, which is provided for each polarization beam splitter and forms an optical image based on light from a predetermined image source and optical writing means, and a color for combining the light from each polarization beam splitter into one. A second lens provided between the polarizing beam splitter and the color synthesizing means in correspondence with the polarized beam splitter; and a second lens for entering and emitting light emitted from the color synthesizing means. 1 lens, the image source generates image light to be incident corresponding to the reflection type light valve, and the optical writing unit converts the image light from the image source to the reflection type light. valve To form, each polarizing beam splitter has a polarization separation mirror dielectric multilayer film is formed with the polarization selectivity on a parallel plane transparent substrate, and,
The respective polarization beam splitters are arranged between the reflection type light valve and the second lens, and the color synthesizing means includes two dichroic mirrors and one optical correction plate having antireflection treatment on both surfaces. And one plane mirror, and the color synthesizing means is disposed between the first lens and the second lens, and the polarization splitting surface of the polarization splitting mirror and the two The color combining surface of the two dichroic mirrors and the antireflection surface of the optical correction plate are respectively arranged obliquely with respect to the optical axis of the first lens, and the normal line of the polarization separation surface of the polarization separation mirror. A plane including the optical axis of the first lens and / or the second lens, a color combining surface of the two dichroic mirrors, and a normal line of an antireflection surface of the optical correction plate and the first
The projection display device is arranged so as to be orthogonal to a plane including the lens and / or the optical axis of the second lens.

【0019】請求項27記載の本発明は、3原色の色成
分を含む光を放射する光源と、前記光源の放射光を3つ
の原色光に分解する色分解手段と、前記色分解手段の3
つの出力光のそれぞれが個別的に入射する3つのライト
バルブと、前記各ライトバルブからの出射光を1つに合
成する色合成手段と、前記ライトバルブと前記色合成手
段との間に設けられた第2レンズと、前記色合成手段か
らの出射光を入射して出射する第1レンズとを備え、前
記色合成手段は、第1のダイクロックミラーと、第2の
ダイクロイックミラーと、1つの平面ミラーとで構成さ
れたものであり、前記第2レンズは、前記第1のダイク
ロイックミラーと前記第2のダイクロイックミラーの間
に配置されいる投写型表示装置である。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, a light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three of the color separation means.
Provided between the three light valves to which each of the two output lights individually enter, color combining means for combining the light emitted from the light valves into one, and between the light valves and the color combining means. A second lens, and a first lens that emits light emitted from the color synthesizing unit and emits the light. The color synthesizing unit includes a first dichroic mirror, a second dichroic mirror, and a single dichroic mirror. The second lens is a projection display device arranged between the first dichroic mirror and the second dichroic mirror.

【0020】請求項1記載の本発明では、画像形成手段
が光学像を形成し、第2レンズ手段が前記画像形成手段
からの光を透過し、平面板部材が前記第2レンズ手段か
らの光を透過及び/又は反射させ、第1レンズ手段が前
記平面板部材からの光を入射して出射する。そして前記
平面板部材は、前記第1レンズ手段の光軸に対して斜め
に配置されており、前記平面板部材に基づき生じる非点
収差の度合いは、前記第2レンズ手段が無いとした場合
に生じる前記度合いに比べて小さい。
According to the present invention, the image forming means forms an optical image, the second lens means transmits the light from the image forming means, and the plane plate member transmits the light from the second lens means. Are transmitted and / or reflected, and the first lens means makes the light from the plane plate member incident and emits it. Further, the plane plate member is arranged obliquely with respect to the optical axis of the first lens means, and the degree of astigmatism generated based on the plane plate member is set in the case where the second lens means is not provided. It is small compared to the above-mentioned degree.

【0021】請求項6記載の本発明では、画像形成手段
が光学像を形成し、偏光分離手段が、互いに直交する第
1及び第2の偏光成分の内、前記第1偏光成分を反射さ
せ、前記第2偏光成分を透過させる偏光選択特性を有
し、平面板部材が光を透過及び/又は反射させ、レンズ
手段が前記平面板部材からの光を入射して出射する。そ
して前記平面板部材は、前記レンズ手段の光軸に対して
斜めに配置されており、前記偏光分離手段は、前記偏光
選択特性を有する膜が形成された、前記レンズ手段の光
軸に対して斜めに配置された所定厚みの透明基板を有
し、前記平面板部材の前記透過及び/又は反射が行われ
る面に対する法線と前記レンズ手段の光軸とを含む平面
と、前記透明基板の前記膜形成面に対する法線と前記レ
ンズ手段の光軸とを含む平面とが互いに直交している。
According to a sixth aspect of the present invention, the image forming means forms an optical image, and the polarization separating means reflects the first polarization component of the first and second polarization components orthogonal to each other, The plane plate member transmits and / or reflects light having a polarization selection characteristic of transmitting the second polarization component, and the lens means allows the light from the plane plate member to enter and exit. The plane plate member is arranged obliquely with respect to the optical axis of the lens means, and the polarization separation means is formed with a film having the polarization selection characteristic with respect to the optical axis of the lens means. A plane having a transparent substrate of a predetermined thickness arranged obliquely, the plane including a normal to the plane of the plane plate member on which the transmission and / or reflection is performed, and the optical axis of the lens means; A normal line to the film formation surface and a plane including the optical axis of the lens means are orthogonal to each other.

【0022】これにより、非点収差を従来に比べてより
一層良好に補正することができる請求項19記載の本発
明では、光源が3原色の色成分を含む光を放射し、色分
解手段が前記光源の放射光を3つの原色光に分解し、3
つの前置偏光子が前記色分解手段の3つの出力光のそれ
ぞれを個別的に入射させ、偏光ビームスプリッタが、前
記各前置偏光子毎に設けられた、その前置偏光子からの
光を透過又は反射させ、反射型ライトバルブが、前記各
偏光ビームスプリッタ毎に設けられた、所定の画像源及
び光書き込み手段からの光に基づいて光学像を形成し、
色合成手段が前記各偏光ビームスプリッタからの光を1
つに合成し、第2レンズが前記偏光ビームスプリッタと
前記色合成手段との間に、その記偏ビームスプリッタに
対応して設けられ、第1レンズが前記色合成手段からの
出射光を入射して出射する。そして、前記画像源は、前
記反射型ライトバルブに対応して入射させるための画像
光を発生し、前記光書込手段は、前記画像源からの前記
画像光を前記反射型ライトバルブ上に形成し、前記各偏
光ビームスプリッタは、平行平面の透明基板上に偏光選
択性を有する誘電体多層膜が形成された偏光分離ミラー
を有し、且つ、それら各偏光ビームスプリッタは、前記
反射型ライトバルブと前記第2レンズとの間に配置さ
れ、前記色合成手段は、2つのダイクロックミラーと、
両面に反射防止処理を施した1つの光学補正板と、1つ
の平面ミラーとで構成されたものであり、且つ、前記色
合成手段は、前記第1レンズと前記第2レンズとの間に
配置され、前記偏光分離ミラーの偏光分離面と前記2つ
のダイクロイックミラーの色合成面、及び前記光学補正
板の反射防止面はそれぞれ前記第1レンズの光軸に対し
て斜めに傾いて配置され、かつ、前記偏光分離ミラーの
偏光分離面の法線と前記第1レンズ及び/又は前記第2
レンズの光軸とを含む平面と、前記2つのダイクロイッ
クミラーの色合成面、及び前記光学補正板の反射防止面
の法線と前記第1レンズ及び/又は前記第2レンズの光
軸とを含む平面とは互いに直交するように配置されてい
る。
According to the present invention, astigmatism can be corrected more satisfactorily than in the conventional case, and the light source emits light containing color components of the three primary colors, and the color separation means is provided. The light emitted from the light source is decomposed into three primary color lights,
One front polarizer makes each of the three output lights of the color separation means incident individually, and a polarization beam splitter separates the light from the front polarizer provided for each of the front polarizers. Transmitting or reflecting, a reflection type light valve is provided for each of the polarization beam splitter, forms an optical image based on light from a predetermined image source and optical writing means,
The color synthesizing means outputs the light from each of the polarization beam splitters to 1
And a second lens is provided between the polarization beam splitter and the color synthesizing means in correspondence with the polarization beam splitter, and the first lens enters the light emitted from the color synthesizing means. And emit. Then, the image source generates image light to be incident corresponding to the reflection type light valve, and the optical writing unit forms the image light from the image source on the reflection type light valve. Each of the polarization beam splitters has a polarization separation mirror in which a dielectric multilayer film having polarization selectivity is formed on a transparent substrate having parallel planes, and each polarization beam splitter has the reflection type light valve. And the second lens, and the color combining unit includes two dichroic mirrors,
It is composed of one optical correction plate having antireflection treatment on both sides and one plane mirror, and the color synthesizing means is arranged between the first lens and the second lens. The polarization splitting surface of the polarization splitting mirror, the color combining surface of the two dichroic mirrors, and the antireflection surface of the optical correction plate are respectively arranged obliquely with respect to the optical axis of the first lens, and A normal to the polarization splitting surface of the polarization splitting mirror and the first lens and / or the second lens.
A plane including an optical axis of the lens, a color combining surface of the two dichroic mirrors, a normal line of an antireflection surface of the optical correction plate, and an optical axis of the first lens and / or the second lens. The planes are arranged so as to be orthogonal to each other.

【0023】請求項27記載の本発明では、光源が3原
色の色成分を含む光を放射し、色分解手段が前記光源の
放射光を3つの原色光に分解し、3つのライトバルブが
前記色分解手段の3つの出力光のそれぞれを個別的に入
射させ、色合成手段が前記各ライトバルブからの出射光
を1つに合成し、第2レンズが前記ライトバルブと前記
色合成手段との間に設けられ、第1レンズが前記色合成
手段からの出射光を入射して出射する。そして、前記色
合成手段は、第1のダイクロックミラーと、第2のダイ
クロイックミラーと、1つの平面ミラーとで構成された
ものであり、前記第2レンズは、前記第1のダイクロイ
ックミラーと前記第2のダイクロイックミラーの間に配
置されいる。
According to the 27th aspect of the present invention, the light source emits light containing color components of three primary colors, the color separation means decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three light valves are provided. The three output lights of the color separation means are individually made incident, the color combining means combines the light emitted from the respective light valves into one, and the second lens combines the light valves and the color combining means. A first lens provided in between makes the emitted light from the color synthesizing unit incident and emits it. The color synthesizing means includes a first dichroic mirror, a second dichroic mirror, and one plane mirror, and the second lens includes the first dichroic mirror and the first dichroic mirror. It is arranged between the second dichroic mirrors.

【0024】以上の様な構成により、例えば色合成光学
系で発生する非点収差を良好に補正することができ、し
かも投写光学系をコンパクトに構成できる。従って、本
発明の光学装置を用いた投写型表示装置では、例えば色
合成光学系を有する1つの投写レンズで構成した場合で
も、非常に高い解像度の投写画像を表示できる。
With the above configuration, for example, astigmatism generated in the color combining optical system can be corrected well, and the projection optical system can be made compact. Therefore, in the projection type display device using the optical device of the present invention, a projection image with a very high resolution can be displayed even if it is configured by one projection lens having a color synthesizing optical system.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、添
付図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0026】色合成手段としてのダイクロイックミラー
による非点収差は、図1に示すように、光軸に対して斜
めに傾いた平行平面の透明板Pを、収束光が透過する場
合、透明板Pと媒質(この場合は空気)との境界面の法
線と、収束光の主光線Oとを含む平面を入射面とし、そ
の入射面に垂直な平面内にある光線をサジタル光線S、
その入射面に平行な平面内にある光線をメリディオナル
光線Mとすると、透明板Pを通過したサジタル光線Sと
メリディオナル光線Mが、それぞれ主光線Oと交わる点
がQS、QMとなって異なることによって発生する。又、
この場合の点Q Sと点QMとの間隔は非点隔差と呼ばれ
る。
Dichroic mirror as color synthesizing means
Astigmatism due to
If the converging light is transmitted through the parallel flat plate P that is inclined for
The boundary surface between the transparent plate P and the medium (air in this case)
The plane including the line and the principal ray O of the convergent light is the incident surface, and
A ray lying in a plane perpendicular to the plane of incidence of is a sagittal ray S,
A ray lying in a plane parallel to the plane of incidence is meridional
Let the ray M be the sagittal ray S that has passed through the transparent plate P.
Point where each meridional ray M intersects with the principal ray O
Is QS, QMIt is caused by different things. or,
Point Q in this case SAnd point QMThe interval between and is called the astigmatic difference
You.

【0027】図2(a)に示すように、互いに入射面が
直交する2つの平行平面の透明板P1、P2を配置すれ
ば、透明板P1、P2でそれぞれで定義されるサジタル
光線とメリディオナル光線は互いに入れ替り、非点収差
も互いに打ち消し合うように作用する。透明板P1と透
明板P2の間にパワーを有するレンズ系が無い場合、光
軸に対する傾き角、板厚、および透明板の屈折率を同じ
にすれば非点収差を補正することができる。
As shown in FIG. 2A, when two parallel plane transparent plates P1 and P2 whose incident surfaces are orthogonal to each other are arranged, a sagittal ray and a meridional ray defined by the transparent plates P1 and P2, respectively. Replace each other and also act so as to cancel out astigmatism. When there is no lens system having power between the transparent plate P1 and the transparent plate P2, astigmatism can be corrected by making the inclination angle with respect to the optical axis, the plate thickness, and the refractive index of the transparent plate the same.

【0028】ただし、色合成手段としてのダイクロイッ
クミラーの他に非点収差を補正するための透明板を、投
写手段である投写レンズと画像形成手段であるライトバ
ルブとの間に追加する場合、投写レンズは非常に長いバ
ックフォーカスを有するものが要求される。
However, when a transparent plate for correcting astigmatism is added between the projection lens as the projection means and the light valve as the image forming means in addition to the dichroic mirror as the color synthesizing means, the projection is performed. The lens is required to have a very long back focus.

【0029】そこで、図2(b)の示すように、投写レ
ンズを長い空気間隔を有する第1レンズ群L1と第2レ
ンズ群L2で構成し、第1レンズ群L1と第2レンズ群
L2との間に色合成光学系を配置し、さらに第2レンズ
群L2とライトバルブLVとの間に色合成光学系のダイ
クロイックミラーとなる平行平面の透明板P1で発生す
る非点収差を補正するような平行平面の透明板P2を配
置すれば、実質的に長いバックフォーカス(第1レンズ
群L1からライトバルブLVまでの間隔)を実現しなが
らレンズ外径の小さい投写レンズが実現できる。
Therefore, as shown in FIG. 2B, the projection lens is composed of a first lens unit L1 and a second lens unit L2 having a long air gap, and a first lens unit L1 and a second lens unit L2. A color synthesizing optical system is arranged between the second lens group L2 and the light valve LV so as to correct astigmatism generated in the parallel flat plate P1 which is a dichroic mirror of the color synthesizing optical system. By disposing the transparent plate P2 having a parallel plane, it is possible to realize a projection lens having a small lens outer diameter while realizing a substantially long back focus (a distance from the first lens unit L1 to the light valve LV).

【0030】この場合、色合成光学系と、色合成光学系
の透明板P1で発生する非点収差を補正する透明板P2
との間に、パワーを有する第2レンズ群L2が配置され
るため、色合成光学系で発生する非点隔差d1′は次の
式で表される。
In this case, the transparent plate P2 for correcting astigmatism generated in the color combining optical system and the transparent plate P1 of the color combining optical system.
Since the second lens unit L2 having a power is disposed between and, the astigmatic difference d 1 ′ generated in the color combining optical system is expressed by the following equation.

【0031】[0031]

【数6】 (Equation 6)

【0032】ただし、mは第2レンズ群L2の虚像倍
率、d1は第2レンズ群L2が無い場合の色合成光学系
で発生する非点隔差である。
Here, m is the virtual image magnification of the second lens unit L2, and d 1 is the astigmatic difference generated in the color combining optical system when the second lens unit L2 is not provided.

【0033】従って、第2レンズ群L2とライトバルブ
LVとの間に配置される透明板P2で発生する非点隔差
をd2とすると、透明板P1と、非点収差を補正する透
明板P2との関係は以下の条件を満足するように互いの
板厚を設定すればよい。
Therefore, assuming that the astigmatic difference generated in the transparent plate P2 arranged between the second lens unit L2 and the light valve LV is d 2 , the transparent plate P1 and the transparent plate P2 for correcting astigmatism. With respect to the relationship, the mutual plate thicknesses may be set so as to satisfy the following conditions.

【0034】[0034]

【数7】 (Equation 7)

【0035】さらに、本発明の光学装置は、偏光子、お
よび検光子の機能を有する偏光分離手段として、偏光ビ
ームスプリッタを用いており、第2レンズ群と結像面と
の間に偏光ビームスプリッタを配置し、偏光分離面を形
成する平行平面の透明板を色合成光学系で発生する非点
収差を補正するように配置する。こうすることによっ
て、偏光ビームスプリッタは偏光分離機能と非点収差補
正機能とを同時に有することができる。
Further, the optical device of the present invention uses the polarization beam splitter as the polarization separation means having the functions of the polarizer and the analyzer, and the polarization beam splitter is provided between the second lens group and the image plane. And a transparent plate of a parallel plane forming a polarization separation surface is arranged so as to correct the astigmatism generated in the color combining optical system. By doing so, the polarization beam splitter can have a polarization separation function and an astigmatism correction function at the same time.

【0036】尚、(数6)からわかるように色合成光学
系の透明板P1(ダイクロイックミラー)で発生する非
点隔差d1′は、第2レンズ群L2が無い場合の非点隔
差d1と比べて、正パワーを有する第2レンズ群による
虚像倍率mの2乗分だけ小さくすることができる。この
点についても具体的な実施の形態を後述する。
[0036] Incidentally, (6) a color synthesizing optical system as seen from the transparent plate P1 astigmatism generated in (dichroic mirror) d 1 'is astigmatic if the second lens group L2 is not astigmatism d 1 Compared with, it is possible to reduce by the square of the virtual image magnification m by the second lens group having positive power. With respect to this point as well, a specific embodiment will be described later.

【0037】以下に、本発明の光学装置を用いた投写型
表示装置の具体的な実施の形態について、図3に示す構
成図を用いて説明する。
Specific embodiments of the projection display device using the optical device of the present invention will be described below with reference to the configuration diagram shown in FIG.

【0038】第2レンズ群64,65,66は、それぞ
れ対応する偏光ビームスプリッタ52,53,54と接
合されている。また、第1レンズ群71と第2レンズ群
64,65,66とで投写レンズを構成し、偏光ビーム
スプリッタ52,53,54から第1レンズ群71まで
の光学系を、反射型ライトバルブ55,56,57上の
光学像をスクリーン上に投写する投写光学系と呼ぶこと
にする。
The second lens groups 64, 65 and 66 are cemented with the corresponding polarization beam splitters 52, 53 and 54, respectively. Further, the first lens group 71 and the second lens groups 64, 65, 66 constitute a projection lens, and the optical system from the polarization beam splitters 52, 53, 54 to the first lens group 71 includes a reflection type light valve 55. , 56, 57 will be referred to as a projection optical system for projecting the optical image on the screen.

【0039】光源41の放射光は3原色の色成分を含む
光を放射する。コールドミラー42は可視光を反射し、
赤外光を透過するものである。光源41からの放射光
は、コールドミラー42によって可視光のみが反射さ
れ、3枚のダイクロイックミラー43,44,45で構
成される色分解光学系により順次緑、青、赤の3原色光
に分解される。各原色光は、それぞれ前置偏光子46,
47,48に入射し、いずれも略直線偏光となって出射
する。略直線偏光となった各原色光は、読み出し光とし
てミラー49,50,51を経て偏光ビームスプリッタ
52,53,54に入射し、反射型ライトバルブ55,
56,57側に反射される。反射型ライトバルブ55,
56,57は、図12に示したものと同じような基本構
成のものを用いている。
The light emitted from the light source 41 emits light containing color components of three primary colors. The cold mirror 42 reflects visible light,
It transmits infrared light. Only the visible light of the radiated light from the light source 41 is reflected by the cold mirror 42, and the color separation optical system including the three dichroic mirrors 43, 44 and 45 sequentially decomposes the light into three primary color lights of green, blue and red. To be done. Each primary color light is transmitted to the front polarizer 46,
It is incident on 47 and 48, and both are emitted as substantially linearly polarized light. The primary color lights that have become substantially linearly polarized light enter the polarization beam splitters 52, 53, 54 through the mirrors 49, 50, 51 as readout light, and are reflected by the reflection type light valve 55,
It is reflected to the 56, 57 side. Reflective light valve 55,
56 and 57 have the same basic structure as that shown in FIG.

【0040】一方、CRT58,59,60上に形成さ
れた画像は、書き込み光として書き込みレンズ61,6
2,63によって対応する反射型ライトバルブ55,5
6,57の光導電層上に結像される。光変調層である液
晶層は、光導電層上に形成された画像に応じて、入射す
る直線偏光の読み出し光を楕円偏光に変調する。変調さ
れた読み出し光は反射型ライトバルブ55,56,57
の光反射層によって反射されて再び偏光ビームスプリッ
タ52,53,54に入射し、反射される偏光成分は光
源41側に進行し、透過する偏光成分は第2レンズ群6
5,66,67に入射する。
On the other hand, the images formed on the CRTs 58, 59, 60 are written by the writing lenses 61, 6 as writing light.
Reflective light valves 55, 5 corresponding to 2, 63
An image is formed on the photoconductive layers of 6, 57. The liquid crystal layer, which is a light modulation layer, modulates the incident linearly polarized read-out light into elliptically polarized light in accordance with the image formed on the photoconductive layer. The modulated read light is reflected by the light valves 55, 56, 57.
Reflected by the light reflection layer of the second lens group 6 and again enters the polarization beam splitters 52, 53, 54, and the reflected polarized component proceeds to the light source 41 side, and the transmitted polarized component is the second lens group 6
It is incident on 5, 66 and 67.

【0041】第2レンズ群65,66,67からの出射
光は、透明板67、ダイクロイックミラー68,69、
および平面ミラー70を組み合わせた色合成光学系によ
り1つの光に合成され、合成された光は第1レンズ群7
1に入射する。3つの反射型ライトバルブ55,56,
57上の光学像は第1レンズ群71と第2レンズ群6
4,65,66により離れた位置にあるスクリーン上に
拡大投写される。
Light emitted from the second lens group 65, 66, 67 is transmitted through the transparent plate 67, dichroic mirrors 68, 69, and
The combined light is combined into one light by the color combining optical system in which the flat mirror 70 and the plane mirror 70 are combined.
Incident on 1. Three reflective light valves 55, 56,
The optical image on 57 is the first lens group 71 and the second lens group 6
4, 65, 66 enlarges and projects it on the screen at a distant position.

【0042】尚、透明板67は、3原色光のそれぞれの
色合成光学系で発生する非点隔差を同一にするために挿
入されたものである。これにより、3つの偏光ビームス
プリッタ52、53、54の各透明板の板厚等を同じに
することが出来ると言う効果がある。
The transparent plate 67 is inserted in order to make the astigmatic differences generated in the color combining optical systems of the three primary color lights the same. Thereby, there is an effect that the plate thickness of each transparent plate of the three polarization beam splitters 52, 53, and 54 can be made the same.

【0043】偏光ビームスプリッタ52,53,54、
第2レンズ群64,65,66、透明板67、ダイクロ
イックミラー68,69、ミラー70、第1レンズ群7
1をすべて1つの鏡筒に収納するとよい。こうすると、
偏光ビームスプリッタ52,53,54から第1レンズ
群71までの投写光学系を精度良く組み立てることがで
きる。
Polarizing beam splitters 52, 53, 54,
Second lens group 64, 65, 66, transparent plate 67, dichroic mirrors 68, 69, mirror 70, first lens group 7
It is recommended to store all 1s in one lens barrel. In this case,
The projection optical system from the polarization beam splitters 52, 53, 54 to the first lens group 71 can be assembled accurately.

【0044】次に、偏光ビームスプリッタの詳細な構成
を図4を参照して説明する。偏光ビームスプリッタ5
2,53,54、第2レンズ群64,65,66は図3
に示した、偏光ビームスプリッタ52,53,54、第
2レンズ群64,65,66とそれぞれ同じものであ
る。
Next, the detailed structure of the polarization beam splitter will be described with reference to FIG. Polarizing beam splitter 5
2, 53, 54 and the second lens groups 64, 65, 66 are shown in FIG.
The polarization beam splitters 52, 53, 54 and the second lens groups 64, 65, 66 shown in FIG.

【0045】枠体81、透明板82,83、偏光分離ミ
ラー84で構成される容器の空間には液体85が充填さ
れている。偏光分離ミラー84は誘電体多層膜を透明な
ガラス基板上に蒸着したものであり、偏光分離面となる
誘電体多層膜面は周囲の液体85と密着することで偏光
分離性能を示す。
A liquid 85 is filled in the space of the container constituted by the frame 81, the transparent plates 82 and 83, and the polarization separation mirror 84. The polarization separation mirror 84 is a dielectric multilayer film deposited on a transparent glass substrate, and the surface of the dielectric multilayer film serving as the polarization separation surface is brought into close contact with the surrounding liquid 85 to exhibit polarization separation performance.

【0046】偏光ビームスプリッタ52,53,54に
用いる液体85は、透明であること、光学特性が均一で
あること、凝固点が低いこと、沸点が高いこと、安価で
あることなどが要求される。上記条件をほぼ満足する液
体として、本実施の形態ではエチレングリコール55重
量%、ジエチレングリコール30重量%、グリセリン1
5重量%の3種混合液を用いている。この3種混合液は
光学性能が良好であり、しかも凝固点が−52℃、沸点
が+198℃と、本実施の形態の投写型表示装置の使用
環境では問題なく使用できる。また、コストも安価であ
り、ガラスプリズムを用いた場合に比べて、重量、コス
トともに圧倒的に有利である。
The liquid 85 used for the polarization beam splitters 52, 53, 54 is required to be transparent, have uniform optical characteristics, have a low freezing point, have a high boiling point, and be inexpensive. In the present embodiment, 55 wt% of ethylene glycol, 30 wt% of diethylene glycol, and 1 of glycerin are used as the liquid that substantially satisfies the above conditions.
A 5% by weight mixed solution of three kinds is used. The three-type mixed liquid has good optical performance, and has a freezing point of −52 ° C. and a boiling point of + 198 ° C., and thus can be used without problems in the environment in which the projection display device of the present embodiment is used. Further, the cost is low, and the weight and the cost are overwhelmingly advantageous as compared with the case where the glass prism is used.

【0047】液体としては他にエチレングリコールを主
成分として上記3種類液体の混合比を変えたものや、純
エチレングリコール、またはエチレングリコール水溶液
などを用いてもよい。但し、水溶液は枠体91の材質が
アルミニウムの場合、アルミニウムと水の反応により酸
化アルミニウムが析出し、液体が次第に白濁する場合が
あるので注意を要する。また、液体として、組立時には
液体であるが組み立て完了後は固体またはゲル状となる
材料(例えば信越化学工業(株)ゲル状透明シリコーン
樹脂KE1051)などを用いてもよい。
As the liquid, other liquids containing ethylene glycol as a main component and different mixing ratios of the above-mentioned three kinds of liquids, pure ethylene glycol, or ethylene glycol aqueous solution may be used. However, it should be noted that when the material of the frame body 91 is aluminum, aluminum oxide may be precipitated due to the reaction of aluminum and water and the liquid may gradually become cloudy. Further, as the liquid, a material which is liquid at the time of assembly but becomes solid or gel after the assembly is completed (for example, gel transparent silicone resin KE1051 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) may be used.

【0048】偏光選択性ミラー84は、ガラス基板上に
低屈折率膜層と高屈折率膜層とが交互に積層された誘電
体多層膜を蒸着したもので、P偏光の透過率が最大とな
るブリュースタ角と誘電体多層膜の干渉効果を利用した
タイプを採用している。このタイプの偏光分離ミラー
は、外部媒質の屈折率をnM、低屈折率層の屈折率を
L、高屈折率層の屈折率をnHとすると光線の最適入射
角θMは次式で求められる。
The polarization-selective mirror 84 is formed by vapor-depositing a dielectric multilayer film in which low-refractive index film layers and high-refractive index film layers are alternately laminated on a glass substrate and has a maximum transmittance of P-polarized light. A type that utilizes the interference effect of the Brewster angle and the dielectric multilayer film is adopted. In this type of polarization splitting mirror, when the refractive index of the external medium is n M , the refractive index of the low refractive index layer is n L , and the refractive index of the high refractive index layer is n H , the optimum incident angle θ M of the light beam is Required by.

【0049】[0049]

【数8】 (Equation 8)

【0050】(数8)の条件を満たしていれば、P偏光
の透過率を100%に保ちながらS偏光は誘電体多層膜
の層数を増やすことで反射率を高くすることがでる。
If the condition of (Equation 8) is satisfied, the reflectance of S-polarized light can be increased by increasing the number of dielectric multilayer films while keeping the transmittance of P-polarized light at 100%.

【0051】本実施の形態の偏光分離ミラー84は低屈
折率膜としてフッ化マグネシウム(屈折率1.39)、
高屈折率膜として二酸化チタン(屈折率2.30)を用
い、液体86,87,88の屈折率は1.44であるの
で(数8)より、最適な光線入射角は55.6°とな
る。従って、偏光選択性ミラー84は投写光学系の光軸
となす角度が34.4°となるように傾けて配置されて
いる。誘電体多層膜は13層構成であり、S偏光の反射
率ピークが入射する3原色光のそれぞれの中心波長とな
るように誘電体多層膜の各膜厚を設定している。
The polarization separation mirror 84 of the present embodiment uses magnesium fluoride (refractive index 1.39) as a low refractive index film,
Titanium dioxide (refractive index 2.30) is used as the high refractive index film, and since the liquids 86, 87, 88 have a refractive index of 1.44 (Equation 8), the optimum ray incident angle is 55.6 °. Become. Therefore, the polarization selective mirror 84 is arranged so as to be inclined so that the angle formed with the optical axis of the projection optical system is 34.4 °. The dielectric multilayer film has a 13-layer structure, and each film thickness of the dielectric multilayer film is set so that the reflectance peak of S-polarized light becomes the center wavelength of each of the incident three primary color lights.

【0052】この様に、反射率については、誘電体多層
膜の層数が関係しており、反射波長の中心波長について
は、誘電体多層膜の各膜厚が関係している。
As described above, the reflectance is related to the number of layers of the dielectric multilayer film, and the center wavelength of the reflection wavelength is related to each film thickness of the dielectric multilayer film.

【0053】また、反射波長帯域を広帯域化する構成と
しては、次の2つの構成がある。
There are the following two configurations for broadening the reflection wavelength band.

【0054】即ち、第1の構成としては、偏光分離ミラ
ー84は、ガラス基板の両面にS偏光成分の反射波長帯
域が異なる第1の誘電体多層膜と第2の誘電体多層膜を
それぞれ形成して構成すれば、全体としてS偏光の反射
波長帯域をより広帯域化できる。こうすることにより、
偏光ビームスプリッタ52,53,54に入射する光の
波長帯域が広帯域の場合でも良好な偏光分離性能を示す
ことができる。
That is, in the first configuration, the polarization separation mirror 84 has a first dielectric multilayer film and a second dielectric multilayer film having different reflection wavelength bands of the S-polarized component formed on both surfaces of the glass substrate. With this configuration, the reflection wavelength band of S-polarized light can be broadened as a whole. By doing this,
Good polarization separation performance can be exhibited even when the wavelength band of the light incident on the polarization beam splitters 52, 53, 54 is wide.

【0055】又、第2の構成としては、偏光分離ミラー
84は誘電体多層膜を構成する低屈折率層と高屈折率層
の屈折率差が大きいほどS偏光を反射する波長帯域を広
くすることができる。本実施の形態の偏光分離ミラー8
4では、できるだけS偏光成分の反射波長帯域を広げる
ために、透明で耐久性に優れた材料として使用できる最
も低い屈折率材料であるフッ化マグネシウムと、最も高
い屈折率材料である二酸化チタンを用いたが他の屈折率
の薄膜材料を用いてもよい。例えば、低屈折率層として
二酸化珪素(屈折率1.46)、三酸化二アルミニウム
(屈折率1.62)など、また、高屈折率層として硫化
亜鉛(屈折率2.30)、二酸化セリウム(屈折率2.
30)、二酸化ジルコニウム(屈折率2.05)、五酸
化二タンタル(屈折率2.10)、二酸化ハフニウム
(屈折率2.00)などを用いることができる。但し、
その場合も、偏光分離ミラー84の配置角度は(数8)
の条件を満足するように設定する必要がある。
In the second configuration, the polarization separation mirror 84 widens the wavelength band for reflecting S-polarized light as the refractive index difference between the low refractive index layer and the high refractive index layer forming the dielectric multilayer film increases. be able to. Polarization separation mirror 8 of the present embodiment
In No. 4, magnesium fluoride, which is the lowest refractive index material that can be used as a transparent and highly durable material, and titanium dioxide, which is the highest refractive index material, are used to widen the reflection wavelength band of the S-polarized component as much as possible. However, a thin film material having another refractive index may be used. For example, silicon dioxide (refractive index 1.46), dialuminum trioxide (refractive index 1.62), etc. as the low refractive index layer, zinc sulfide (refractive index 2.30), cerium dioxide ( Refractive index 2.
30), zirconium dioxide (refractive index 2.05), ditantalum pentoxide (refractive index 2.10), hafnium dioxide (refractive index 2.00) and the like can be used. However,
Even in that case, the arrangement angle of the polarization separation mirror 84 is (Equation 8).
It is necessary to set so as to satisfy the condition of.

【0056】図4に示すように、透明板82へ垂直に入
射するS偏光86は液体85を透過して偏光分離ミラー
84へ55.6°の角度で入射する。偏光分離ミラー8
4により反射されたS偏光87は液体85を通過し、透
明板83から反射型ライトバルブ側に出射する。反射型
ライトバルブにより反射された光は再び透明板83、液
体85を透過して偏光分離ミラー84に入射する。反射
型ライトバルブにより変調されたP偏光88は偏光分離
ミラー84、液体85、第2レンズ群88を順次透過し
て、図3に示した第1レンズ群71側に進み、変調され
ないS偏光は再び偏光分離ミラー84によって透明基板
82側に反射される。
As shown in FIG. 4, the S-polarized light 86 vertically incident on the transparent plate 82 passes through the liquid 85 and is incident on the polarization separation mirror 84 at an angle of 55.6 °. Polarization separation mirror 8
The S-polarized light 87 reflected by 4 passes through the liquid 85 and is emitted from the transparent plate 83 to the reflective light valve side. The light reflected by the reflective light valve passes through the transparent plate 83 and the liquid 85 again and enters the polarization separation mirror 84. The P-polarized light 88 modulated by the reflection type light valve sequentially passes through the polarization separation mirror 84, the liquid 85, and the second lens group 88, goes to the first lens group 71 side shown in FIG. 3, and the unmodulated S-polarized light is generated. It is reflected by the polarization separation mirror 84 again to the transparent substrate 82 side.

【0057】図3に示した構成では、図2(b)に示し
た図のように色合成光学系を構成する透明板67の反射
防止面、及びダイクロイックミラー68,69の色合成
面の法線と投写光学系の光軸とを含む平面と、偏光ビー
ムスプリッタ52,53,54の偏光分離面の法線と投
写光学系の光軸とを含む平面とが互いに直交するように
配置されている。こうすることにより、透明板67、ダ
イクロイックミラー68,69で発生する非点収差と、
偏光ビームスプリッタ52,53,54で発生する非点
収差が互いに打ち消し合うように作用する。本実施の形
態の構成の最大の特徴は、特に偏光ビームスプリッタ5
2,53,54の偏光分離ミラーとなるガラス基板と媒
質である液体との間に屈折率差を設け、偏光ビームスプ
リッタ52,53,54が偏光子、及び検光子としての
機能と、色合成光学系で発生する非点収差を補正する機
能とを併せ持っていることである。
In the structure shown in FIG. 3, the antireflection surface of the transparent plate 67 and the color combining surfaces of the dichroic mirrors 68 and 69 forming the color combining optical system as shown in FIG. The plane including the line and the optical axis of the projection optical system and the plane including the normal line of the polarization splitting surfaces of the polarization beam splitters 52, 53, and 54 and the optical axis of the projection optical system are arranged so as to be orthogonal to each other. There is. By doing so, the astigmatism generated in the transparent plate 67 and the dichroic mirrors 68 and 69,
Astigmatisms generated in the polarization beam splitters 52, 53, 54 act so as to cancel each other out. The greatest feature of the configuration of the present embodiment is that the polarization beam splitter 5
A refractive index difference is provided between a glass substrate serving as a polarization separation mirror of 2, 53, 54 and a liquid serving as a medium, and the polarization beam splitters 52, 53, 54 function as a polarizer and an analyzer, and color combination. It also has a function of correcting astigmatism that occurs in the optical system.

【0058】以下に、非点収差発生の原理、非点隔差量
について、図5(a),(b)に示すモデル図を用いて
説明する。
The principle of astigmatism generation and the amount of astigmatic difference will be described below with reference to the model diagrams shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).

【0059】図5(a)は、屈折率差を有する境界平面
Aに収束光が斜めに入射する場合である。入射媒質から
点Qに向かって進む光線が境界平面A上の点Bで屈折す
るものとする。入射側媒質の屈折率をn、出射側媒質の
屈折率をn′、入射角をθ、屈折角をθ′とすると、ス
ネルの法則から、
FIG. 5A shows the case where the convergent light is obliquely incident on the boundary plane A having a refractive index difference. A ray traveling from the incident medium toward the point Q is refracted at the point B on the boundary plane A. Assuming that the refractive index of the incident side medium is n, the refractive index of the outgoing side medium is n ′, the incident angle is θ, and the refraction angle is θ ′, from Snell's law,

【0060】[0060]

【数9】 (Equation 9)

【0061】の関係が成り立つ。The following relationship holds.

【0062】入射側媒質中のサジタル近軸光線は、点Q
から境界平面Aに下した垂線の足をNとし、直線NQを
中心軸として直線BQを回転してできる円錐の表面上に
あると考えてよい。従って、サジタル近軸像点QSは直
線NQ上に存在するはずである。
The sagittal paraxial ray in the incident side medium is the point Q.
It can be considered that it is on the surface of a cone formed by rotating the straight line BQ around the straight line NQ as the central axis and N is the leg of the perpendicular line dropped from the boundary plane A to the boundary plane A. Therefore, the sagittal paraxial image point Q S should exist on the straight line NQ.

【0063】△BNQと△BNQSの関係から、From the relationship between ΔBNQ and ΔBNQ S ,

【0064】[0064]

【数10】 (Equation 10)

【0065】の関係が成り立つ。(数9)、(数10)
から、サジタル近軸像点QSの位置を表す式として、次
の式が得られる。
The following relationship holds. (Equation 9), (Equation 10)
From the above, the following equation is obtained as an equation representing the position of the sagittal paraxial image point Q S.

【0066】[0066]

【数11】 [Equation 11]

【0067】一方、メリディオナル近軸像点を求めるた
めに、入射側媒質から点Qに向かい境界面A上の点B′
に入射する入射光線を考える。点B′は点Bからわずか
に離れている。点B′に入射する入射光線の入射角をθ
+δθとし、屈折角をθ′+δθ′とする。△BB′Q
と△BB′QMに三角形の正弦法則を適用すると、それ
ぞれ、
On the other hand, in order to obtain the meridional paraxial image point, point B'on the boundary surface A from the incident side medium to the point Q.
Consider an incident ray that is incident on. Point B'is slightly apart from point B. The incident angle of the incident ray incident on the point B ′ is θ
Let + δθ and the refraction angle be θ ′ + δθ ′. △ BB'Q
Applying the triangular sine law to and ΔBB′Q M ,

【0068】[0068]

【数12】 (Equation 12)

【0069】[0069]

【数13】 (Equation 13)

【0070】の関係が成り立つ。(数12)、(数1
3)から、
The following relationship holds. (Equation 12), (Equation 1)
From 3),

【0071】[0071]

【数14】 [Equation 14]

【0072】となる。δθ、δθ′がいずれも非常に小
さいとすると、(数14)は、
Is obtained. If both δθ and δθ ′ are very small, (Equation 14) becomes

【0073】[0073]

【数15】 (Equation 15)

【0074】となる。(数9)の両辺をθで微分する
と、次のようになる。
Is obtained. Differentiating both sides of (Equation 9) by θ gives the following.

【0075】[0075]

【数16】 (Equation 16)

【0076】(数15)、(数16)より、δθ′/δ
θを消去すると、メリディオナル近軸像点QMの位置を
表す式として、次式が得られる。
From (Equation 15) and (Equation 16), δθ ′ / δ
When θ is deleted, the following equation is obtained as an equation representing the position of the meridional paraxial image point Q M.

【0077】[0077]

【数17】 [Equation 17]

【0078】(数11)、(数17)の比較から、屈折
率差を有する境界平面に光線が斜めに入射する場合、サ
ジタル近軸像点QSとメリディオナル近軸像点QMは一致
しないことがわかる。
From the comparison of (Equation 11) and (Equation 17), when a ray obliquely enters the boundary plane having a difference in refractive index, the sagittal paraxial image point Q S and the meridional paraxial image point Q M do not match. I understand.

【0079】次に、図5(b)に示すように、平行平面
の透明板Pが光軸に対して斜めに配置されている場合を
考える。透明板Pの厚さをt、屈折率をnと、透明板P
の外部媒質の屈折率をn′とする。
Next, as shown in FIG. 5 (b), consider a case where the transparent plate P having a parallel plane is arranged obliquely with respect to the optical axis. When the thickness of the transparent plate P is t and the refractive index is n, the transparent plate P
Let n ′ be the refractive index of the external medium.

【0080】透明板Pが無い場合の近軸像点をQ、光軸
に沿って進む光線が透明板Pに入射する場合の入射点を
B、出射点をCとする。透明板Pの入射平面による点Q
に対応するサジタル近軸像点をQS1、メリディオナル近
軸像点をQM1、出射側平面による点QS1に対応するサジ
タル近軸像点をQS2、メリディオナル近軸像点をQM2
する。
Let Q be a paraxial image point when there is no transparent plate P, B be an incident point when a light ray traveling along the optical axis is incident on the transparent plate P, and C be an exit point. Point Q due to plane of incidence of transparent plate P
Let Q S1 be the sagittal paraxial image point, Q M1 be the meridional paraxial image point, Q S2 be the sagittal paraxial image point corresponding to the point Q S1 on the exit side plane, and Q M2 be the meridional paraxial image point. .

【0081】(数11)、(数17)により、以下の式
が成り立つ。
The following equations are established by (Equation 11) and (Equation 17).

【0082】[0082]

【数18】 (Equation 18)

【0083】[0083]

【数19】 [Equation 19]

【0084】[0084]

【数20】 (Equation 20)

【0085】[0085]

【数21】 (Equation 21)

【0086】透明板Pの厚さt、光線の入射角θを用い
ると、
Using the thickness t of the transparent plate P and the incident angle θ of the light rays,

【0087】[0087]

【数22】 (Equation 22)

【0088】と表せる。また、図5(b)より、It can be expressed as Also, from FIG. 5 (b),

【0089】[0089]

【数23】 (Equation 23)

【0090】[0090]

【数24】 (Equation 24)

【0091】となり、(数18)、(数19)、(数2
2)を(数23)、(数24)に代入し、その結果を
(数20)、(数21)に代入すると、次式が得られ
る。
[Equation 18], (Equation 19), (Equation 2)
Substituting (2) into (Equation 23) and (Equation 24) and substituting the results into (Equation 20) and (Equation 21), the following equation is obtained.

【0092】[0092]

【数25】 (Equation 25)

【0093】[0093]

【数26】 (Equation 26)

【0094】(数25)、(数26)より、透明板Pが
光軸に対して斜めに配置された場合の近軸像点Qに対応
する近軸像点QS2、QM2を求めることができる。透明板
Pが光軸に対して垂直でない場合には、点QS2と点QM2
は一致しないので非点収差を発生することがわかる。
From (Equation 25) and (Equation 26), the paraxial image points Q S2 and Q M2 corresponding to the paraxial image point Q when the transparent plate P is obliquely arranged with respect to the optical axis are obtained. You can If the transparent plate P is not perpendicular to the optical axis, points Q S2 and Q M2
It can be understood that astigmatism is generated because the values do not match.

【0095】サジタル近軸像点QS2とメリディオナル近
軸像点QM2の間隔をdとすると、
If the distance between the sagittal paraxial image point Q S2 and the meridional paraxial image point Q M2 is d,

【0096】[0096]

【数27】 [Equation 27]

【0097】となり、(数25)、(数26)を(数2
7)に代入し、さらに(数9)を利用してθ′を消去す
ると、非点隔差dは次式で求めることができる。
[Equation 25] and (Equation 26) are replaced by (Equation 2)
By substituting it in (7) and eliminating θ ′ by using (Equation 9), the astigmatic difference d can be obtained by the following equation.

【0098】[0098]

【数28】 [Equation 28]

【0099】また、媒質が空気の場合、屈折率n′は1
とし、(数28)は次式のように表せる。
When the medium is air, the refractive index n'is 1
And (Equation 28) can be expressed as the following equation.

【0100】[0100]

【数29】 (Equation 29)

【0101】図3に示した構成は、図2(b)に示した
モデル図のように透明板67、ダイクロイックミラー6
8,69、第2レンズ群64,65,66、偏光ビーム
スプリッタ52,53,54をそれぞれ配置すること
で、非点収差の補正をしている。この配置方法の中で、
特に第2レンズ群64,65,66の効果を図6に示す
投写光学系の概略図を用いて説明する。
The configuration shown in FIG. 3 has the transparent plate 67 and the dichroic mirror 6 as shown in the model diagram of FIG. 2B.
The astigmatism is corrected by disposing 8, 69, the second lens groups 64, 65, 66, and the polarization beam splitters 52, 53, 54, respectively. In this placement method,
In particular, the effect of the second lens groups 64, 65, 66 will be described with reference to the schematic view of the projection optical system shown in FIG.

【0102】尚、ここで、図6に示す、反射型ライトバ
ルブ91を、図3に示す、反射型ライトバルブ56に対
応するとした場合、図6の偏光ビームスプリッタ92、
第2レンズ群93、色合成光学系を構成する平行平面板
94,95,96は、それぞれ、図3の偏光ビームスプ
リッタ53、透明板67、ダイクロイックミラー69、
68に対応する。又、図6に示す、第1レンズ群97
は、図3の第1レンズ群71に対応している。
If the reflection type light valve 91 shown in FIG. 6 corresponds to the reflection type light valve 56 shown in FIG. 3, the polarization beam splitter 92 shown in FIG.
The second lens group 93 and the plane-parallel plates 94, 95, 96 forming the color combining optical system are respectively the polarization beam splitter 53, the transparent plate 67, the dichroic mirror 69, and
Corresponds to 68. The first lens group 97 shown in FIG.
Corresponds to the first lens group 71 in FIG.

【0103】反射型ライトバルブ91からの反射光は、
偏光ビームスプリッタ92、第2レンズ群93、色合成
光学系を構成するダイクロイックミラー、透明板、また
は平面ミラーとなる平行平面板94,95,96、第1
レンズ群97をそれぞれ通過してスクリーン(図示せ
ず)に投写される。
The reflected light from the reflective light valve 91 is
The polarization beam splitter 92, the second lens group 93, the dichroic mirrors forming the color combining optical system, the transparent plate, or the plane parallel plates 94, 95, 96 serving as plane mirrors, the first
It passes through each of the lens groups 97 and is projected on a screen (not shown).

【0104】実線98は第2レンズ群93を用いた場合
の光線、破線99は第2レンズ群93が無い場合の光線
である。
A solid line 98 is a light beam when the second lens group 93 is used, and a broken line 99 is a light beam when the second lens group 93 is not provided.

【0105】本実施の形態の投写型表示装置装置は反射
型ライトバルブ91を用い、偏光子、及び検光子として
多層膜を利用した偏光ビームスプリッタ92を用いてい
るため、特に投写画像の周辺のコントラストは偏光ビー
ムスプリッタ92に入射する光線の入射角に依存する。
従って、偏光ビームスプリッタ92中を通過する光はテ
レセントリックに近いことが好ましい。
Since the projection display apparatus according to the present embodiment uses the reflection type light valve 91 and the polarization beam splitter 92 using the multilayer film as the polarizer and the analyzer, the projection type display device particularly in the periphery of the projection image is used. The contrast depends on the incident angle of the light beam that enters the polarization beam splitter 92.
Therefore, the light passing through the polarization beam splitter 92 is preferably close to telecentric.

【0106】また、図3に示したように装置全体をコン
パクトにするため、反射型ライトバルブ55,56,5
7からCRT58,59,60までの光軸は平行である
こと、即ち、偏光ビームスプリッタ52,53,54の
偏光分離面が互いに平行であることが望ましい。そのた
めには、図6に示すように第1レンズ群97と反射型ラ
イトバルブ91との間に偏光分離機能と非点収差補正機
能を併せ持つ偏光ビームスプリッタ92と、色合成光学
系として少なくとも3つの平行平面板を配置する空間が
必要となる。この場合、投写レンズのバックフォーカス
は非常に長いものが要求される。本実施の形態において
は、反射型ライトバルブ91の有効表示領域が対角2.
5インチ(縦横比3:4)、投写レンズの焦点距離が約
78mm、Fナンバが4.0のものを用いており、バッ
クフォーカスは空気光路長換算で少なくとも320mm
以上、望ましくは350mm以上を必要とする。第1レ
ンズ群97のみで投写レンズを構成しようとすると、偏
光ビームスプリッタ92を出射した光は破線99のよう
に進行し、投写レンズの反射型ライトバルブ側のレン
ズ、および色合成光学系を構成する平行平面板94,9
5,96は大口径のものが必要となる。従って、投写レ
ンズ、色合成光学系とも非常に高価で、しかも投写レン
ズは重量の重いものとなる。
Further, as shown in FIG. 3, in order to make the entire apparatus compact, the reflection type light valves 55, 56, 5 are used.
It is desirable that the optical axes from 7 to CRTs 58, 59 and 60 are parallel, that is, the polarization splitting surfaces of the polarization beam splitters 52, 53 and 54 are parallel to each other. For that purpose, as shown in FIG. 6, a polarization beam splitter 92 having both a polarization separation function and an astigmatism correction function between the first lens group 97 and the reflection type light valve 91, and at least three color combining optical systems. A space for arranging the plane-parallel plates is required. In this case, the back focus of the projection lens is required to be very long. In the present embodiment, the effective display area of the reflective light valve 91 is diagonal 2.
5 inches (aspect ratio 3: 4), a projection lens focal length of about 78 mm, and an F number of 4.0 are used, and the back focus is at least 320 mm in terms of the air optical path length.
As mentioned above, 350 mm or more is desirable. If the projection lens is configured by only the first lens group 97, the light emitted from the polarization beam splitter 92 proceeds as shown by a broken line 99, and the reflection type light valve side lens of the projection lens and the color combining optical system are configured. Parallel plane plates 94 and 9
A large diameter is required for 5,96. Therefore, the projection lens and the color synthesizing optical system are very expensive, and the projection lens is heavy.

【0107】そこで、正パワーを有する第2レンズ群9
3を第1レンズ群97とは十分離れた位置に配置して投
写レンズ全体を長い空間を有する2群で構成すれば、実
線98のように光は進行し、投写光学系全体をコンパク
トに構成できる。第2レンズ群93は、材料をプラスチ
ックとして偏光ビームスプリッタ98から出射する光の
有効領域に応じて周辺を長方形状に切断して用いてもよ
い。
Therefore, the second lens group 9 having a positive power.
If 3 is arranged at a position sufficiently separated from the first lens group 97 and the entire projection lens is composed of two groups having a long space, the light travels as shown by the solid line 98, and the entire projection optical system is made compact. it can. The second lens group 93 may be used by cutting the periphery into a rectangular shape according to the effective area of the light emitted from the polarization beam splitter 98, using plastic as the material.

【0108】このように、第2レンズ群93を、平行平
面板94,95,96と偏光ビームスプリッタ92との
間に配置することで、装置全体のコンパクト性とテレセ
ントリック性、及び非点収差補正の機能を同時に満たす
ことができる。この構成は、偏光ビームスプリッタ92
の代わりに非点収差の補正のみの機能を有する平行平面
の透明板を配置する場合の光学装置にも同様に有効であ
る。
By thus disposing the second lens group 93 between the plane-parallel plates 94, 95, 96 and the polarization beam splitter 92, the compactness and telecentricity of the entire apparatus and the correction of astigmatism are achieved. The functions of can be satisfied at the same time. This configuration is used in the polarization beam splitter 92.
It is similarly effective for the optical device in the case of arranging a parallel plane transparent plate having only a function of correcting astigmatism instead of.

【0109】次に、パワーを有する第2レンズ群64,
65,66が配置された場合の透明板67、およびダイ
クロイックミラー68、69で発生する非点収差を、図
7に示すモデル図を用いて説明する。なお、光線はスク
リーン側から反射型ライトバルブ側に進行するものとし
て考える。
Next, the second lens group 64 having power,
Astigmatism generated in the transparent plate 67 and the dichroic mirrors 68 and 69 when 65 and 66 are arranged will be described with reference to the model diagram shown in FIG. 7. The light rays are considered to travel from the screen side to the reflective light valve side.

【0110】図7中の平行平面の透明板Pは図3の透明
板67、ダイクロイックミラー68、69に、レンズL
は第2レンズ群64、65、66に相当する。
The parallel plane transparent plate P in FIG. 7 includes a transparent plate 67, dichroic mirrors 68 and 69, and a lens L in FIG.
Corresponds to the second lens group 64, 65, 66.

【0111】レンズLの焦点距離をf、レンズLが無い
場合のサジタル近軸像点をQaS、メリディオナル近軸像
点をQaM、非点隔差をd1、レンズLの主平面からサジ
タル近軸像点QaSまでの距離をaとすると、レンズLに
よる虚像のサジタル倍率mS、メリディオナル倍率mM
次式で表すことができる。
The focal length of the lens L is f, the sagittal paraxial image point in the absence of the lens L is Q aS , the meridional paraxial image point is Q aM , the astigmatic difference is d 1 , and the sagittal near the principal plane of the lens L. Letting the distance to the axial image point Q aS be a, the sagittal magnification m S and the meridional magnification m M of the virtual image by the lens L can be expressed by the following equations.

【0112】[0112]

【数30】 [Equation 30]

【0113】[0113]

【数31】 (Equation 31)

【0114】また、レンズLが配置された場合のサジタ
ル近軸像点をQbS、メリディオナル近軸像点をQbM、非
点隔差をd1′とし、レンズLの主平面からサジタル近
軸像点QbSまでの距離をbS、メリディオナル近軸像点
bMまでの距離をbMとすると
When the sagittal paraxial image point when the lens L is arranged is Q bS , the meridional paraxial image point is Q bM , and the astigmatic difference is d 1 ′, the sagittal paraxial image from the principal plane of the lens L is shown. Let b S be the distance to the point Q bS and b M be the distance to the meridional paraxial image point Q bM.

【0115】[0115]

【数32】 (Equation 32)

【0116】[0116]

【数33】 [Equation 33]

【0117】[0117]

【数34】 (Equation 34)

【0118】となる。(数30)、(数31)、(数3
2)、(数33)、(数34)より、非点隔差d′は次
式で表すことができる。
Is obtained. (Equation 30), (Equation 31), (Equation 3)
2), (Equation 33), and (Equation 34), the astigmatic difference d'can be expressed by the following equation.

【0119】[0119]

【数35】 (Equation 35)

【0120】(数35)はd1がf、aよりも充分小さ
いとすると次のように近似できる。
(Equation 35) can be approximated as follows if d 1 is sufficiently smaller than f and a.

【0121】[0121]

【数36】 [Equation 36]

【0122】従って、(数28)、(数36)より、図
7の透明板Pの非点隔差d1′は、透明板Pの板厚を
1、屈折率をn1、媒質の屈折率をn1′、透明板Pへ
の光線入射角をθ1とすると、次式で求めることができ
る。
Therefore, from (Equation 28) and (Equation 36), the astigmatic difference d 1 ′ of the transparent plate P in FIG. 7 is obtained by determining the thickness of the transparent plate P as t 1 , the refractive index as n 1 , and the refraction of the medium. When the ratio is n 1 ′ and the angle of incidence of the light beam on the transparent plate P is θ 1 , it can be calculated by the following equation.

【0123】[0123]

【数37】 (37)

【0124】一方、図3に示した偏光ビームスプリッタ
52、53、54で発生する非点隔差d2は、偏光分離
ミラー基板の板厚をt2、基板の屈折率をn2、液体の屈
折率をn2′、液体中から偏光分離面への光線入射角を
θ2とすると、(数28)により次式となる。
On the other hand, the astigmatic difference d 2 generated by the polarization beam splitters 52, 53 and 54 shown in FIG. 3 is as follows: the plate thickness of the polarization separation mirror substrate is t 2 , the refractive index of the substrate is n 2 , the liquid refraction is Assuming that the ratio is n 2 ′ and the incident angle of light rays from the liquid to the polarization splitting surface is θ 2 , the following equation is obtained from (Equation 28).

【0125】[0125]

【数38】 (38)

【0126】非点隔差d2は液体中での値なので、偏光
ビームスプリッタ52,53,54を出射した後の空気
中での、即ち空気換算での非点隔差d2'はd2'=d2
2’と言う関係から次式のようになる。
Since the astigmatic difference d 2 is the value in the liquid, the astigmatic difference d 2 'in the air after being emitted from the polarization beam splitters 52, 53, 54 is d 2 ' = d 2 /
From the relationship of n 2 ', the following equation is obtained.

【0127】[0127]

【数39】 [Equation 39]

【0128】従って、(数37)、(数39)より、図
3に示した投写光学系は、次式を満足することで非点収
差を補正することができる。
Therefore, from (Equation 37) and (Equation 39), the projection optical system shown in FIG. 3 can correct astigmatism by satisfying the following equation.

【0129】[0129]

【数40】 (Equation 40)

【0130】(数37)、(数39)より、板厚t1
2の関係は次式の条件を満足すればよいことがわか
る。
From (Equation 37) and (Equation 39), the plate thickness t 1 ,
It is understood that the relationship of t 2 should satisfy the condition of the following equation.

【0131】[0131]

【数41】 [Equation 41]

【0132】なお、図3に示した構成では、色合成光学
系の透明板67、ダイクロイックミラー68,69のそ
れぞれの基板と、偏光ビームスプリッタの偏光分離ミラ
ー基板は、屈折率がいずれも同じものを用いており、n
1=n2となり、さらに透明板67、ダイクロイックミラ
ー68,69の媒質は空気であるのでn1′=1である
ので、(数41)は、
In the structure shown in FIG. 3, the transparent plate 67 and the dichroic mirrors 68 and 69 of the color combining optical system and the polarization splitting mirror substrate of the polarization beam splitter have the same refractive index. Is used, and n
Since 1 = n 2 , and the medium of the transparent plate 67 and the dichroic mirrors 68 and 69 is air, n 1 ′ = 1, and therefore (Formula 41) is

【0133】[0133]

【数42】 (Equation 42)

【0134】となる。Is obtained.

【0135】以上の非点収差の考え方、及び非点収差の
補正条件は、投写光学系の光軸上、またはその近くを通
る光線を基準にして説明したもので、光軸から離れた位
置を通過し、光軸とのなす角度が大きい光線ほど、厳密
な非点収差の様子は光軸付近とは若干異なる。しかし、
光軸に対して斜めに傾いた平行平面な透明板を、結像性
能を有する光が透過した場合に起こる非点収差の基本的
な考え方と傾向は同様であり、特に透明板の板厚が比較
的薄い場合には光軸上付近と比べて大きな違いとはなら
ない。従って、上記非点収差補正条件は、図3に示した
ような投写型表示によって投写された投写画像の全有効
領域の解像度向上に十分大きな効果がある。
The above-mentioned concept of astigmatism and the correction condition of astigmatism have been described with reference to a ray passing on or near the optical axis of the projection optical system. As the light passes and has a larger angle with the optical axis, the strict astigmatism is slightly different from that near the optical axis. But,
The basic idea and tendency of astigmatism that occurs when light having imaging performance is transmitted through a parallel flat transparent plate that is inclined with respect to the optical axis is the same. When it is relatively thin, it does not make a big difference compared to the vicinity of the optical axis. Therefore, the astigmatism correction condition has a sufficiently large effect for improving the resolution of the entire effective area of the projection image projected by the projection type display as shown in FIG.

【0136】また、すべての屈折率の値は可視光の中心
波長付近であるe線(546.07nm)での値を用い
ている。屈折率は波長分散特性を有し波長によって若干
屈折率が異なり、厳密には、赤、青、緑の3原色光それ
ぞれの条件に応じて最適化すればよい。しかし、可視光
の中で最も視感度が高く、投写画像の解像度に支配的に
影響する緑色光であるe線を基準としても、非点収差補
正効果には特に問題とはならない。
All the values of the refractive index are values at the e-line (546.07 nm) which is near the center wavelength of visible light. The refractive index has wavelength dispersion characteristics, and the refractive index is slightly different depending on the wavelength. Strictly speaking, it may be optimized according to the respective conditions of the three primary color lights of red, blue and green. However, even if the e-line, which is the green light having the highest luminosity factor in visible light and dominantly affects the resolution of the projected image, is used as a reference, there is no particular problem in the astigmatism correction effect.

【0137】本実施の形態では、第2レンズ群64,6
5,66の焦点距離fが240mm、第2レンズ群の主
平面から第2レンズ群64,65,66が無い場合のサ
ジタル近軸像点までの距離aが110mmであり、(数
30)よりサジタル倍率mSは約0.686となる。ま
た、透明板67、ダイクロイックミラー68,69基
板、偏光ビームスプリッタ52,53,54の偏光分離
ミラー基板のそれぞれの屈折率n1は1.52、偏光ビ
ームスプリッタ52,53,54の液体の屈折率n2
1.44、媒質(空気)側から透明板67、ダイクロイ
ックミラー68,69への光線入射角θ1は45°、液
体側から偏光ビームスプリッタ52,53,54の偏光
分離ミラー84に入射する光線の入射角θ2は55.6
°であり、(数42)よりt2/t1は0.668とな
る。
In the present embodiment, the second lens groups 64, 6
The focal length f of 5, 66 is 240 mm, the distance a from the principal plane of the second lens group to the sagittal paraxial image point in the absence of the second lens groups 64, 65, 66 is 110 mm. The sagittal magnification m S is about 0.686. Further, the refractive index n 1 of each of the transparent plate 67, the dichroic mirrors 68, 69 substrate, and the polarization separation mirror substrates of the polarization beam splitters 52, 53, 54 is 1.52, and the liquid refraction of the polarization beam splitters 52, 53, 54 is refracted. The ratio n 2 is 1.44, the incident angle θ 1 of light rays from the medium (air) side to the transparent plate 67 and the dichroic mirrors 68, 69 is 45 °, and the polarization separation mirror 84 of the polarization beam splitters 52, 53, 54 from the liquid side. The incident angle θ 2 of the light ray incident on is 55.6.
A °, a t 2 / t 1 is 0.668 from equation (42).

【0138】ここで、図3に示したダイクロイックミラ
ー68,69と平面ミラー70の光反射面の面精度は、
投写光学系の解像度性能に大きく影響し、また、この面
精度は基板の板厚条件に大きく左右される。ハイビジョ
ン映像などの高解像度の投写画像と表示する場合、各反
射面の面精度は理想的な平面(曲率半径は無限大)に対
して面が凹状、または凸状のどちらかに変形していると
して、曲率半径で少なくとも±2λ(λは入射する光の
中心波長)以下、望ましくは±λ以下が要求される。
Here, the surface accuracy of the light reflecting surfaces of the dichroic mirrors 68 and 69 and the plane mirror 70 shown in FIG.
This has a great influence on the resolution performance of the projection optical system, and this surface accuracy is greatly influenced by the board thickness condition of the substrate. When displaying high-resolution projected images such as high-definition video, the surface accuracy of each reflective surface is either concave or convex with respect to an ideal flat surface (infinite radius of curvature). The radius of curvature is required to be at least ± 2λ (λ is the center wavelength of incident light) or less, and preferably ± λ or less.

【0139】基板の板厚が薄いと誘電体多層膜を蒸着し
た際の応力や、装置に組み込んで固定する際の周辺機構
部品による圧力の影響で面精度は劣化し易い。本実施の
形態のダイクロイックミラー68,69と平面ミラー7
0の有効領域は、それぞれ少なくとも80mm×60m
m以上を必要とし、表面研磨後も上記面精度の条件のを
満たすためには、少なくとも1.5mm以上、好ましく
は2mm以上の基板厚が必要となる。このうち平面ミラ
ー70は表面鏡であり、十分な厚さの基板を使用できる
ので問題ないが、ダイクロイックミラー68,69は基
板が厚すぎると、投写光学系の光軸から離れた位置を通
過する光線の非点収差の補正が困難となる。従って、基
板厚は少なくとも3.0mm以下、好ましくは2.5m
m以下が望ましい。
If the substrate is thin, the surface accuracy is likely to deteriorate due to the stress when the dielectric multilayer film is vapor-deposited and the pressure of the peripheral mechanical parts when the dielectric multilayer film is assembled and fixed in the apparatus. The dichroic mirrors 68 and 69 and the plane mirror 7 of this embodiment
0 effective area is at least 80mm x 60m
In order to satisfy the above condition of surface accuracy even after polishing the surface, a substrate thickness of at least 1.5 mm or more, preferably 2 mm or more is required. Of these, the plane mirror 70 is a surface mirror and a substrate having a sufficient thickness can be used, so there is no problem. However, if the substrates are too thick, the dichroic mirrors 68 and 69 pass a position away from the optical axis of the projection optical system. It becomes difficult to correct the astigmatism of the light beam. Therefore, the substrate thickness is at least 3.0 mm or less, preferably 2.5 m
m or less is desirable.

【0140】以上のことから、ダイクロイックミラー6
8,69の基板厚は1.5mm以上3.0mm以下が望
ましい。また、偏光ビームスプリッタ52,53,54
は、投写光学系の光路中では反射型ライトバルブ55,
56,57からの光が透過するのみなので、偏光分離ミ
ラー基板の面精度による解像度劣化の影響はほとんどな
いと考えてよい。
From the above, the dichroic mirror 6
The substrate thickness of 8, 69 is preferably 1.5 mm or more and 3.0 mm or less. In addition, the polarization beam splitters 52, 53, 54
Is a reflection type light valve 55 in the optical path of the projection optical system.
Since only light from 56 and 57 is transmitted, it can be considered that there is almost no influence of resolution deterioration due to the surface accuracy of the polarization separation mirror substrate.

【0141】従って、本実施の形態では透明板67とダ
イクロイックミラー68,69の厚さt1を約2.0m
mし、(数42)による計算結果から偏光分離ミラー基
板の厚さt2を約1.3mmとしている。こうすること
で、投写光学系全体としての非点収差を良好に補正で
き、高解像度の投写画像を表示できる。
Therefore, in the present embodiment, the thickness t 1 of the transparent plate 67 and the dichroic mirrors 68, 69 is set to about 2.0 m.
and the thickness t 2 of the polarization separation mirror substrate is set to about 1.3 mm from the calculation result of (Expression 42). By doing so, astigmatism of the entire projection optical system can be corrected well, and a high-resolution projection image can be displayed.

【0142】上記説明では、色合成光学系の透明板6
7、ダイクロイックミラー68、69で発生する非点収
差を、第2レンズ群(64,65,66)の虚像倍率m
の2乗分だけ小さくして、しかも、その小さくした非点
収差を、偏光ビームスピリッタ(52,53,54)の
偏光分離ミラー84で発生する非点収差により打ち消し
合う様に構成する場合等について述べた。
In the above description, the transparent plate 6 of the color combining optical system is used.
7, the astigmatism generated by the dichroic mirrors 68, 69 is corrected by the virtual image magnification m of the second lens group (64, 65, 66).
And the astigmatism is reduced by the astigmatism generated by the polarization separation mirror 84 of the polarization beam splitter (52, 53, 54). Said.

【0143】次に述べるのは、上記実施の形態とは異な
り、第2レンズ群を備えず、色合成光学系で発生する非
点収差を偏光分離ミラー84で発生する非点収差により
打ち消し合う様に構成する場合の具体例である。
What is different from the above embodiment is that the second lens group is not provided and the astigmatism generated in the color combining optical system is canceled by the astigmatism generated in the polarization separation mirror 84. It is a concrete example of the case of configuring.

【0144】即ち、この場合、上記(数42)におい
て、ms=1とした場合に相当する。従って、第2レン
ズ群の虚像倍率がms=0.686となる上記実施の形
態においては、t2/t1=0.668が導き出された
が、ここでは、(数42)はt2/t1=0.668/
0.6862=1.419の値となる。
That is, this case corresponds to the case where m s = 1 in the above (Formula 42). Therefore, in the above-described embodiment in which the virtual image magnification of the second lens group is m s = 0.686, t 2 / t 1 = 0.668 was derived, but here, (Formula 42) is t 2 / T 1 = 0.668 /
The value is 0.686 2 = 1.419.

【0145】このことから、t1=2.0mmとする
と、t2=2.839mmとなるので、この場合、偏光
ビームスプリッタの偏光分離基板の厚さは、2.84m
mとすればよい。
From this, if t 1 = 2.0 mm, then t 2 = 2.839 mm. In this case, the thickness of the polarization separation substrate of the polarization beam splitter is 2.84 m.
m.

【0146】以下に、図3に示した構成の中で、照明光
学系の構成について図8を参照して説明する。図3の構
成図では図示していないが、光源41からの放射光が反
射型ライトバルブ55,56,57を照明するまでの光
路中には図8のようにリレーレンズ105,106を配
置するとよい。反射型ライトバルブ107は図3に示し
た反射型ライトバルブ55,56,57と同じものであ
る。第1のリレーレンズ105と第2のリレーレンズ1
06との間には図3に示したダイクロイックミラー4
3,44,45で構成される色分解光学系、前置偏光子
46,47,48、平面ミラー49,50,51が配置
され、第2のリレーレンズ106と反射型ライトバルブ
108の間には偏光ビームスプリッタ52,53,54
が配置される。光源41はランプ101と楕円面鏡10
2とで構成され、ランプ101はキセノンランプであ
り、3原色の色成分を含む光を放射する。楕円面鏡10
2はガラス製であり、反射面にアルミニウム薄膜層がコ
ーティングされてある。なお、光反射面には赤外光を透
過させ可視光を反射する多層膜を蒸着したものであって
もよい。
The structure of the illumination optical system in the structure shown in FIG. 3 will be described below with reference to FIG. Although not shown in the configuration diagram of FIG. 3, when relay lenses 105 and 106 are arranged as shown in FIG. 8 in the optical path until the emitted light from the light source 41 illuminates the reflection type light valves 55, 56 and 57. Good. The reflective light valve 107 is the same as the reflective light valves 55, 56 and 57 shown in FIG. First relay lens 105 and second relay lens 1
06 between the dichroic mirror 4 shown in FIG.
The color separation optical system composed of 3, 44 and 45, the front polarizers 46, 47 and 48, and the plane mirrors 49, 50 and 51 are arranged, and between the second relay lens 106 and the reflection type light valve 108. Is a polarization beam splitter 52, 53, 54
Is arranged. The light source 41 is a lamp 101 and an ellipsoidal mirror 10.
2, the lamp 101 is a xenon lamp, and emits light containing color components of three primary colors. Elliptical mirror 10
Reference numeral 2 is made of glass, and its reflection surface is coated with an aluminum thin film layer. The light-reflecting surface may be a vapor-deposited multilayer film that transmits infrared light and reflects visible light.

【0147】ランプ101の放射光は楕円鏡102で反
射され、コールドミラー103によって赤外光が除去さ
れて楕円面鏡102の第2焦点104に集光する。第2
焦点104を通過した後、発散光となった光は第1のリ
レーレンズ104によって平行に近い光に変換される。
誘電体多層膜を用いたダイクッロイックミラーは光線の
入射角依存性によって分光性能が変化する特性を持つの
で、ダイクロイックミラーを通過する光はできるだけ平
行光であることが望ましい。平行に近い光は第2のリレ
ーレンズ106によって再び集光され反射型ライトバル
ブ107を照明する。リレーレンズ105,106は楕
円面鏡102の第2焦点103に結像されたランプ10
1の像を反射型ライトバルブ107の有効表示用域に対
応する拡大倍率で効率よく照明する役割を有する。
The radiated light from the lamp 101 is reflected by the elliptical mirror 102, the infrared light is removed by the cold mirror 103, and the infrared light is condensed at the second focal point 104 of the elliptical mirror 102. Second
After passing through the focal point 104, the light that has become divergent light is converted by the first relay lens 104 into light that is nearly parallel.
Since the dichroic mirror using the dielectric multilayer film has a characteristic that the spectral performance changes depending on the incident angle dependence of the light beam, it is desirable that the light passing through the dichroic mirror be as parallel as possible. The light that is nearly parallel is collected again by the second relay lens 106 and illuminates the reflective light valve 107. The relay lenses 105 and 106 form the lamp 10 imaged at the second focal point 103 of the ellipsoidal mirror 102.
The image of No. 1 has a role of efficiently illuminating the image of No. 1 at a magnifying power corresponding to the effective display area of the reflective light valve 107.

【0148】なお、図8では第1のリレーレンズ105
を2枚構成としているが1枚、または3枚以上であって
もよい。また、第2のリレーレンズ106は、図3に示
した色分解光学系と前置偏光子46,47,48の間、
または前置偏光子46,47,48と偏光ビームスプリ
ッタに導く平面ミラー49,50,51の間に配置して
も良い。さらに、本実施の形態では、ランプ101にキ
セノンランプを用いたが、他にメタルハライドランプや
ハロゲンランプなどを用いてもよい。
In FIG. 8, the first relay lens 105 is used.
Although it is configured to have two sheets, it may have one sheet or three or more sheets. The second relay lens 106 is provided between the color separation optical system shown in FIG. 3 and the front polarizers 46, 47, 48.
Alternatively, it may be arranged between the front polarizers 46, 47 and 48 and the plane mirrors 49, 50 and 51 leading to the polarization beam splitter. Furthermore, in the present embodiment, the xenon lamp is used as the lamp 101, but a metal halide lamp, a halogen lamp or the like may be used instead.

【0149】以下に、前置偏光子46,47,48の詳
細な構成を図9を参照して説明する。
The detailed structure of the front polarizers 46, 47 and 48 will be described below with reference to FIG.

【0150】枠体111の内側にはV字状の溝が形成さ
れ、その溝に偏光選択性ミラー114,115の端部を
挿入し、それぞれの断面がV字状になるように配置して
いる。枠体111、ガラス基板からなる入射窓112と
出射窓113、偏光分離ミラー114,115で構成さ
れる容器の空間には液体116が充填されている。液体
材料、及び偏光分離ミラー114,115の多層膜構成
は、図4に示した偏光ビームスプリッタ52,53,5
4のものと同じものを用いている。
A V-shaped groove is formed inside the frame body 111, and the ends of the polarization selective mirrors 114 and 115 are inserted into the groove so that the respective cross sections are V-shaped. There is. A liquid 116 is filled in the space of a container constituted by the frame 111, the entrance window 112 and the exit window 113 made of a glass substrate, and the polarization separation mirrors 114 and 115. The multilayer structure of the liquid material and the polarization separation mirrors 114 and 115 is the same as that of the polarization beam splitters 52, 53 and 5 shown in FIG.
I am using the same one as in 4.

【0151】図9に示すように、前置偏光子46,4
7,48に垂直に入射する自然光117はそれぞれ入射
窓112、液体116を透過して偏光分離ミラー114
へ55.6°の角度で入射する。偏光分離ミラー114
により、自然光117はそれぞれS偏光成分118とP
偏光成分119とに分離され、P偏光成分119は、液
体116を透過後、出射窓113より出射し、S偏光成
分118bは枠体111の内壁にそれぞれ入射する。
As shown in FIG. 9, the front polarizers 46, 4 are
The natural light 117 that is vertically incident on the light beams 7 and 48 is transmitted through the incident window 112 and the liquid 116, respectively, and then the polarization separation mirror 114.
Is incident at an angle of 55.6 °. Polarization separation mirror 114
Therefore, the natural light 117 becomes S-polarized component 118 and P, respectively.
The P-polarized component 119 is separated into the polarized component 119, passes through the liquid 116, and then exits from the exit window 113, and the S-polarized component 118b enters the inner wall of the frame 111, respectively.

【0152】前置偏光子46,47,48のコンパクト
性を確保するために、偏光分離ミラー114,115の
枚数は2枚とし、光軸に対してV字状に対称に配置して
いる。偏光分離ミラー114,115によって反射され
た不要となるS偏光成分は出射窓113側に進行しない
ように、V字の頂点は光源側に向けて配置するとよい。
偏光分離ミラーが1枚の場合には、光軸方向の寸法が大
きくなるだけでなく、前置偏光子に光が斜めに入射する
場合に入射角依存性が非対称になり、この影響が投写画
像に現われやすいという問題を生じる。また、3枚以上
の偏光分離ミラーを用いてジクザグ状に配置してもよい
が、奇数枚の場合、光軸に対して偏光分離ミラーの配置
が非対称となるため、偶数枚の構成の方が好ましい。さ
らに、不要光となるS偏光成分が偏光分離ミラーによっ
て反射された後、隣り合った偏光ビームスプリッタに入
射し、多重反射光の一部が出射窓側に進行する場合があ
る。この不要偏光成分が図3に示した偏光ビームスプリ
タ52,53,54、及び反射型ライトバルブ55,5
6,57に到達すると投写画像のコントラスト性能を著
しく劣化させる要因となる場合があるので注意を要す
る。このように、図9に示した構成の前置偏光子は、直
線偏光に近い光を効率良く取り出せることがわかる。
In order to ensure the compactness of the front polarizers 46, 47, 48, the number of polarization separating mirrors 114, 115 is two, and they are arranged symmetrically in a V shape with respect to the optical axis. The V-shaped apex may be arranged toward the light source side so that the unnecessary S-polarized component reflected by the polarization separation mirrors 114 and 115 does not proceed to the emission window 113 side.
In the case of one polarization separation mirror, not only the size in the optical axis direction becomes large, but also when the light obliquely enters the front polarizer, the incident angle dependence becomes asymmetrical, and this effect affects the projected image. The problem arises that it is easy to appear in. Further, three or more polarization separation mirrors may be arranged in a zigzag shape, but in the case of an odd number of polarization separation mirrors, the arrangement of the polarization separation mirrors is asymmetric with respect to the optical axis. preferable. Further, the S-polarized light component, which is unnecessary light, may be reflected by the polarization splitting mirror and then enter adjacent polarization beam splitters, and a part of the multiple reflected light may travel to the exit window side. This unnecessary polarization component is the polarization beam splitters 52, 53, 54 and the reflection type light valves 55, 5 shown in FIG.
Note that reaching 6, 57 may cause a significant deterioration in the contrast performance of the projected image. As described above, it is understood that the front polarizer having the configuration shown in FIG. 9 can efficiently extract light close to linearly polarized light.

【0153】前置偏光子と偏光ビームスプリッタと配置
関係は、前置偏光子から出射するP偏光が偏光ビームス
プリッタではS偏光として反射されるように配置する。
一般に、入射光は光軸を中心に、ある角度範囲に広がっ
ており、入射する光の波長も単一波長ではないことか
ら、S偏光の反射率は上記入射光の使用条件でも偏光分
離ミラーの誘電体多層膜の層数を増やすことで100%
に近づけることが比較的容易であるのに対し、P偏光の
透過率を100%に近づけることは困難である。従っ
て、不要偏光成分をカットする必要がある前置偏光子で
はP偏光を取り出すことが好ましい。偏光ビームスプリ
ッタに入射する直線偏光を効率よく反射型ライトバルブ
側へ導き、また、黒表示の場合には反射型ライトバルブ
から反射された読み出し光を偏光ビームスプリッタでカ
ットする必要があるために、偏光ビームスプリッタに入
射する偏光成分はS偏光であることが好ましい。こうす
ることにより、高コントラストの投写画像を表示でき
る。
The positional relationship between the front polarizer and the polarization beam splitter is such that P polarized light emitted from the front polarizer is reflected as S polarized light by the polarization beam splitter.
In general, the incident light is spread over a certain angle range around the optical axis, and the wavelength of the incident light is not a single wavelength. Therefore, the reflectance of S-polarized light is less than that of the polarization splitting mirror even under the use conditions of the incident light. 100% by increasing the number of dielectric multilayer films
Is relatively easy to approach, while it is difficult to approach the transmittance of P-polarized light to 100%. Therefore, it is preferable to take out P-polarized light in the front polarizer that needs to cut unnecessary polarization components. In order to efficiently guide the linearly polarized light incident on the polarization beam splitter to the reflection type light valve side, and in the case of black display, it is necessary to cut the readout light reflected from the reflection type light valve with the polarization beam splitter. The polarization component incident on the polarization beam splitter is preferably S-polarized light. By doing so, a high-contrast projection image can be displayed.

【0154】図3に示した本発明の投写型表示装置は、
第2レンズ群64,65,66を用いているので投写光
学系がコンパクトでありながら偏光ビームスプリッタ5
2,53,54中の通過する光のテレセントリック性が
良好という性能を有する。従って、偏光ビームスプリッ
タの偏光分離面に入射する主光線は、ほぼ投写光学系の
光軸とほぼ平行であり、偏光分離面への光線入射角依存
性による偏光分離性能の劣化がほとんど発生しない。従
って、偏光分離性能の劣化によって生じる投写画像のコ
ントラスト低下や不均一性の問題がない、高画質な投写
画像を表示できる。
The projection type display device of the present invention shown in FIG.
Since the second lens group 64, 65, 66 is used, the projection beam system is compact but the polarization beam splitter 5
It has the performance that the telecentricity of the light passing through 2, 53, 54 is good. Therefore, the principal ray incident on the polarization splitting surface of the polarization beam splitter is substantially parallel to the optical axis of the projection optical system, and the polarization splitting performance hardly deteriorates due to the incident angle of the light ray on the polarization splitting surface. Therefore, it is possible to display a high-quality projected image without the problem of contrast deterioration or nonuniformity of the projected image caused by the deterioration of the polarization separation performance.

【0155】また、図3に示した構成は、投写レンズが
実質的に1本であるので、カラーシェーディングは発生
しない。また、光源41から各反射型ライトバルブ5
5,56,57までの照明光路長が3色で等しく、また
各反射型ライトバルブ55,56,57の画面中心が投
写レンズの光軸上に位置するので、色むらの発生は少な
い。
Further, in the configuration shown in FIG. 3, since the number of projection lenses is substantially one, color shading does not occur. In addition, from the light source 41 to each reflective light valve 5
Since the illumination light path lengths up to 5, 56, 57 are the same for the three colors and the screen centers of the reflection type light valves 55, 56, 57 are located on the optical axis of the projection lens, the occurrence of color unevenness is small.

【0156】本実施の形態では、CRT画面の水平方向
にそれぞれ3つのCRT、書き込みレンズ、反射型ライ
トバルブ、偏光ビームスプリッタ、第2レンズ群を配列
する構成としたが、CRT画面の垂直方向に配列しても
よい。
In this embodiment, three CRTs, a writing lens, a reflection type light valve, a polarization beam splitter, and a second lens group are arranged in the horizontal direction of the CRT screen, but in the vertical direction of the CRT screen. You may arrange.

【0157】また、本実施の形態では画像源としてCR
Tを用いたが、例えば透過型のTFT液晶パネルを用
い、後方からメタルハライドランプなどの光源で照明す
るようにし、液晶パネル上に映像信号に応じて形成され
た光学像を書き込みレンズにより反射型ライトバルブの
光導電層上に結像させる構成としてもよい。また、書き
込み光学系も、書き込みレンズの他にイメージガイドと
して用いられる光フィアバーなどを用いてもよい。
Further, in this embodiment, CR is used as the image source.
Although T is used, for example, a transmissive TFT liquid crystal panel is used, which is illuminated by a light source such as a metal halide lamp from the rear, and an optical image formed on the liquid crystal panel according to a video signal is written by a writing lens by a reflection type light. It may be configured to form an image on the photoconductive layer of the bulb. Further, as the writing optical system, an optical fiber bar used as an image guide may be used instead of the writing lens.

【0158】以下に、本発明の他の実施の形態について
説明する。
Another embodiment of the present invention will be described below.

【0159】図10は、図3に示した投写型表示装置の
中で色合成光学系の構成のみが異なる場合の投写光学系
の構成図である。
FIG. 10 is a block diagram of the projection optical system in the projection type display device shown in FIG. 3 when only the structure of the color combining optical system is different.

【0160】色合成光学系は、平面ミラー130,13
3、ダイクロイックミラー131、132により構成さ
れる。
The color synthesizing optical system comprises flat mirrors 130, 13
3 and dichroic mirrors 131 and 132.

【0161】反射型ライトバルブ121からの光は、偏
光ビームスプリッタ124、第2レンズ群127を透過
後、2枚のダイクロイックミラー131,132を透過
して第1レンズ群134に入射する。また、反射型ライ
トバルブ122からの光は、偏光ビームスプリッタ12
5、第2レンズ群128を透過後、表面鏡に平行平面の
透明板を接合した平面ミラー130とダイクロイックミ
ラー131によって反射され、ダイクロイックミラー1
32を透過して第1レンズ群134に入射する。さら
に、反射型ライトバルブ123からの光は、偏光ビーム
スプリッタ126、第2レンズ群129を透過後、表面
鏡の平面ミラー133とダイクロイックミラー132の
裏面で反射されて第1レンズ群134に入射する。
The light from the reflective light valve 121 passes through the polarization beam splitter 124 and the second lens group 127, then passes through the two dichroic mirrors 131 and 132, and enters the first lens group 134. In addition, the light from the reflection type light valve 122 is transmitted through the polarization beam splitter 12
5. After passing through the second lens group 128, the light is reflected by the plane mirror 130 and the dichroic mirror 131 in which the transparent plate of the parallel plane is joined to the surface mirror, and the dichroic mirror 1
The light passes through 32 and enters the first lens group 134. Further, the light from the reflective light valve 123 passes through the polarization beam splitter 126 and the second lens group 129, is reflected by the back surface of the plane mirror 133 of the front surface mirror and the dichroic mirror 132, and enters the first lens group 134. .

【0162】平面ミラー130,133の反射面、ダイ
クロイックミラー131,132の色合成面は、投写光
学系の光軸に対していずれも45°傾けて配置してい
る。また、ダイクロイックミラー131,132の基
板、および平面ミラー130の反射面と接合している透
明板はいずれも図3に示した各種基板のものと同じもの
を用いている。
The reflecting surfaces of the plane mirrors 130 and 133 and the color combining surfaces of the dichroic mirrors 131 and 132 are both inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the projection optical system. The substrates of the dichroic mirrors 131 and 132 and the transparent plate joined to the reflecting surface of the plane mirror 130 are the same as those of the various substrates shown in FIG.

【0163】図10に示す投写光学系の色合成光学系
は、平面ミラー130とダイクロイックミラー132の
反射面を事実上裏面反射とすることにより、3つの反射
型ライトバルブ121,122,123からそれぞれ出
射する光の非点収差補正の条件を同一にしている。
In the color synthesizing optical system of the projection optical system shown in FIG. 10, the reflecting surfaces of the plane mirror 130 and the dichroic mirror 132 are effectively back-reflected, so that the three reflecting light valves 121, 122, 123 are respectively driven. The conditions for correcting the astigmatism of the emitted light are the same.

【0164】(数40)の条件式と、ダイクロイックミ
ラー131、132の反射面の面精度を考慮し、偏光ビ
ームスプリッタ124,125,126の偏光分離ミラ
ーの基板厚t2は2mm、平面ミラー130の反射面と
接合している透明板の基板厚は0.75mm、ダイクロ
イックミラー131,132の基板厚はそれぞれ1.5
mmとし、色合成光学系における各色毎の平行平面板の
総板厚t1はいずれも3.0mmとなるようにしてい
る。
Considering the conditional expression (Equation 40) and the surface accuracy of the reflecting surfaces of the dichroic mirrors 131 and 132, the polarization separation mirrors of the polarization beam splitters 124, 125 and 126 have a substrate thickness t 2 of 2 mm and a plane mirror 130. The substrate thickness of the transparent plate joined to the reflecting surface of 0.75 mm is 0.75 mm, and the substrate thickness of the dichroic mirrors 131 and 132 is 1.5 respectively.
mm, and the total plate thickness t 1 of the plane parallel plates for each color in the color combining optical system is set to 3.0 mm.

【0165】この場合、(数41)の基板厚t1、t2
それぞれ次式で表した値となる。
In this case, the substrate thicknesses t 1 and t 2 in (Equation 41) are values represented by the following equations, respectively.

【0166】[0166]

【数43】 [Equation 43]

【0167】[0167]

【数44】 [Equation 44]

【0168】ただし、iは色合成光学系の平行平面板を
透過する枚数、jは色合成光学系で発生する非点収差を
補正するために設けられた平行平面の枚数である。裏面
反射の場合は1回の反射につき2枚の平行平面板を透過
するものと考える。
Here, i is the number of planes that pass through the plane-parallel plate of the color combining optical system, and j is the number of parallel planes provided to correct the astigmatism generated in the color combining optical system. In the case of back surface reflection, it is considered that the light is transmitted through two parallel plane plates for each reflection.

【0169】図10に示した実施の形態は、反射型ライ
トバルブ121,122,123からのそれぞれの光路
について、jはいずれも1であるが、iについては反射
型ライトバルブ121からの光路が2、反射型ライトバ
ルブ122からの光路が3、反射型ライトバルブ123
からの光路が2となる。
In the embodiment shown in FIG. 10, j is 1 for each optical path from the reflection type light valves 121, 122 and 123, but for i, the optical path from the reflection type light valve 121 is. 2, the optical path from the reflective light valve 122 is 3, reflective light valve 123
The optical path from is 2.

【0170】このように、図10に示した実施の形態で
は光線が複数の平行平面板を透過する場合、及び2回透
過する場合と同じ条件となる裏面反射を用いる場合で色
合成光学系を構成しているが、非点収差補正の考え方、
および補正条件の基本式である(数40)はそのまま応
用できる。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 10, the color synthesizing optical system is used in the case where the light ray is transmitted through the plurality of parallel plane plates and the back reflection is used which is the same condition as the case where the light ray is transmitted twice. Although configured, the idea of astigmatism correction,
The basic expression of the correction condition (Equation 40) can be applied as it is.

【0171】以上の実施の形態ではライトバルブとして
光導電層に書き込まれた画像に応じて読み出し光の偏光
状態を液晶層で変調する反射型ライトバルブを用いた
が、他の方式の液晶パネルや電気光学結晶を用いるもの
など、複屈折性の変化として光学像を形成する反射型の
ものであればライトバルブとして用いることができる。
In the above embodiment, the reflection type light valve which modulates the polarization state of the reading light in the liquid crystal layer according to the image written in the photoconductive layer is used as the light valve, but other types of liquid crystal panel or Any reflective type that forms an optical image as a change in birefringence, such as one using an electro-optic crystal, can be used as a light valve.

【0172】また、本発明の非点収差補正の考え方、及
び方法は、透過型のライトバルブの場合や、光変調方式
として、散乱、回折、または光偏向方式のライトバルブ
など、光学的特性の変化として光学像を形成するもので
あればすべて応用できる。
Further, the concept and method of astigmatism correction of the present invention are based on the optical characteristics of a transmission type light valve or a light valve of a scattering, diffraction or light deflection type as a light modulation type. Any application that forms an optical image as a change can be applied.

【0173】以下に、透過型のライトバルブを用いて構
成した投写型装置の一実施の形態を図11を用いて説明
する。
An embodiment of a projection type apparatus constructed by using a transmission type light valve will be described below with reference to FIG.

【0174】透過型ライトバルブ150、151、15
2は、ツイスト・ネマティック液晶を光変調材料として
用いたTFT液晶セルと、その前後に偏光子、検光子と
して用いる偏光板を配置したものである。
Transmission type light valves 150, 151, 15
Reference numeral 2 is a TFT liquid crystal cell using twisted nematic liquid crystal as a light modulating material, and a polarizer and a polarizing plate used as an analyzer are arranged in front of and behind the TFT liquid crystal cell.

【0175】光源141から放射される光は、紫外光と
赤外光を吸収、または反射し、可視光のみを透過するU
V−IRカットフィルタ142と平面ミラー143を経
て、ダイクロイックミラー144,145と平面ミラー
146で構成される色分解光学系によって、赤、緑、青
の3原色光に分解される。3原色光は、それぞれ対応す
るフィールドレンズ147,148,149、透過型ラ
イトバルブ150,151,152に順次入射する。
The light emitted from the light source 141 absorbs or reflects ultraviolet light and infrared light, and transmits only visible light.
After passing through the V-IR cut filter 142 and the plane mirror 143, it is separated into three primary color lights of red, green and blue by a color separation optical system composed of dichroic mirrors 144 and 145 and a plane mirror 146. The lights of the three primary colors sequentially enter the corresponding field lenses 147, 148, 149 and the transmission type light valves 150, 151, 152.

【0176】色合成光学系は、平面ミラー153、及び
ダイクロイックミラー154,155により構成され
る。投写レンズは、正パワーを有する第2レンズ群15
6,157と第1レンズ群158により構成される。ま
た、平面ミラー153の反射面、及びダイクロイックミ
ラー154,155の色合成面は、いずれも投写レンズ
の光軸に対して45°に傾けて配置している。
The color combining optical system is composed of a plane mirror 153 and dichroic mirrors 154 and 155. The projection lens is the second lens group 15 having positive power.
6, 157 and the first lens group 158. Further, the reflecting surface of the plane mirror 153 and the color combining surface of the dichroic mirrors 154 and 155 are both arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis of the projection lens.

【0177】ライトバルブ150,151,152から
の出射光は、色合成光学系によって1つに合成され、投
写レンズによってスクリーン上に拡大投写される。
The lights emitted from the light valves 150, 151, 152 are combined into one by the color combining optical system and enlarged and projected on the screen by the projection lens.

【0178】先述したように、色合成光学系を構成する
平面ミラー153、ダイクロイックミラー154,15
5の光反射面は高い面精度が要求され、面精度は基板厚
に大きく左右される。特に、この面精度は反射面の位置
が投写レンズの主点に近いほど、投写画像の解像度に及
ぼす影響が大きくなる。即ち、平面ミラー153、ダイ
クロイックミラー154に比べてダイクロイックミラー
155の光反射面の面精度の条件が厳しくなる。
As described above, the plane mirror 153 and the dichroic mirrors 154 and 15 which constitute the color combining optical system.
The light reflecting surface of No. 5 is required to have high surface accuracy, and the surface accuracy is greatly influenced by the substrate thickness. In particular, the closer the position of the reflecting surface is to the principal point of the projection lens, the greater the effect of this surface accuracy on the resolution of the projected image. That is, the condition of the surface accuracy of the light reflecting surface of the dichroic mirror 155 becomes stricter than that of the plane mirror 153 and the dichroic mirror 154.

【0179】そこで、図11に示す構成は、第1レンズ
群158とは離れた位置にある第2レンズ群156,1
57をそれぞれ平面ミラー153、ダイクロイックミラ
ー154とダイクロイックミラー155との間に配置し
ている。こうすることにより、(数36)からわかるよ
うに、ライトバルブ150,151,152側で見たダ
イクロイックミラー155で発生する非点隔差は、第2
レンズ群156が無い場合と比べて、正パワーを有する
第2レンズ群による虚像倍率の2乗分だけ小さくするこ
とができる。従って、ダイクロイックーミラー155の
基板厚は、第2レンズ群156が無い場合よりも厚くす
ることができ、非点収差を大きくすることなくダイクロ
イックミラー155の反射面を高い面精度とすることが
できる。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 11, the second lens group 156, 1 located at a position apart from the first lens group 158.
57 are arranged between the plane mirror 153, the dichroic mirror 154 and the dichroic mirror 155, respectively. By doing so, as can be seen from (Equation 36), the astigmatic difference generated in the dichroic mirror 155 on the light valve 150, 151, 152 side is the second
Compared with the case where the lens group 156 is not provided, it can be reduced by the square of the virtual image magnification by the second lens group having positive power. Therefore, the substrate thickness of the dichroic mirror 155 can be made thicker than in the case where the second lens group 156 is not provided, and the reflecting surface of the dichroic mirror 155 can have high surface accuracy without increasing astigmatism. .

【0180】図11に示した実施の形態は、色合成光学
系で発生する非点収差を投写光学系の近軸上で完全に補
正するものではないが、本発明の光学装置の非点収差の
考え方は同じであり、第2レンズ群156を用いる効果
は大きい。
The embodiment shown in FIG. 11 does not completely correct the astigmatism generated in the color synthesizing optical system on the paraxial axis of the projection optical system, but the astigmatism of the optical device of the present invention. Is the same, and the effect of using the second lens group 156 is great.

【0181】尚、第2レンズ群157を通過する光路で
は、ライトバルブ152を出射する光が平面ミラー15
3、ダイクロイックミラー155によって反射されるの
みなので、非点収差を発生させる要因がない。従って、
第2レンズ群157は非点収差を低減すると言う効果は
発揮しない。しかし、第1レンズ群158と、第2レン
ズ群156、157は、一体で結像性能を有するレンズ
系であるため、結像性能上第2レンズ群157は必要で
ある。
In the optical path passing through the second lens group 157, the light emitted from the light valve 152 is changed to the plane mirror 15.
3. Since it is only reflected by the dichroic mirror 155, there is no factor that causes astigmatism. Therefore,
The second lens group 157 does not exhibit the effect of reducing astigmatism. However, since the first lens group 158 and the second lens groups 156 and 157 are a lens system that integrally have an imaging performance, the second lens group 157 is necessary in terms of imaging performance.

【0182】又、図11の構成においても、ライトバル
ブ150,151,152から第1レンズ群158まで
の間に、平行平面の法線と投写レンズの光軸とを含む平
面と、ダイクロイックミラー154,155の色合成面
の法線と投写レンズの光軸とを含む平面が互いに直交す
るような透明板を配置する空間を設けて、非点収差を補
正してもよい。
Also in the configuration of FIG. 11, a plane including the normal line of the parallel plane and the optical axis of the projection lens and the dichroic mirror 154 are provided between the light valves 150, 151 and 152 and the first lens group 158. , 155, the astigmatism may be corrected by providing a space for arranging transparent plates such that planes including the normal line of the color combining surface and the optical axis of the projection lens are orthogonal to each other.

【0183】図11に示した実施の形態では、透過型の
ライトバルブを用いたが、色合成光学系を有する投写光
学系を用いるものであれば、反射型のライトバルブを用
いた場合でも同様の効果が得られる。
In the embodiment shown in FIG. 11, a transmissive light valve is used, but the same applies to the case where a reflective light valve is used as long as it uses a projection optical system having a color combining optical system. The effect of is obtained.

【0184】以上のように本発明によれば、色合成光学
系で発生する非点収差を良好に補正することができ、し
かも投写光学系をコンパクトに構成できる。従って、本
発明の光学装置を投写型表示装置に用いることにより、
色合成光学系を有し、1つの投写レンズで構成した投写
光学系の場合でも、非常に高い解像度の投写画像を表示
でき大きな効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to satisfactorily correct the astigmatism generated in the color synthesizing optical system, and the projection optical system can be made compact. Therefore, by using the optical device of the present invention in a projection display device,
Even in the case of a projection optical system having a color synthesizing optical system and configured with one projection lens, it is possible to display a projected image with a very high resolution, which is a great effect.

【0185】尚、上記実施の形態では、フルカラーの投
写画像を得るために、ライトバルブを赤用、緑用、青用
として3つ用いる投写型表示装置等あるいは、その様な
装置に利用する光学補正方法について説明したが、これ
に限らず例えば、単色光の光学像を形成して出力する光
学装置あるいは、この様な光学装置に利用する光学補正
方法であってもよい。
In the above-described embodiment, in order to obtain a full-color projection image, a projection display device using three light valves for red, green, and blue, or an optical device used for such a device. Although the correction method has been described, the present invention is not limited to this, and may be, for example, an optical device that forms and outputs an optical image of monochromatic light, or an optical correction method used in such an optical device.

【0186】又、上記実施の形態では、本発明の第2レ
ンズ手段としての第2レンズ群と、本発明の偏光分離手
段の透明基板としての偏光分離ミラーとを備え、本発明
の平面板部材としての、色合成光学系のダイクロイック
ミラーなどで発生する非点収差を小さくして(あるい
は、非点収差を大きくすることなく、ダイクロイックミ
ラーの面精度を上げて)、しかも、その非点収差を打ち
消し合う様に補正する場合の投写型表示装置あるいは、
その様な装置に利用する光学補正方法について説明し
た。しかしこれに限らず例えば、偏光分離手段の透明基
板を備えず、第2レンズ手段を備えた構成の装置や、こ
の様な構成の装置に利用する光学補正方法でもよい。こ
の場合、上述した(数36)からわかる様に、例えば、
図3に示した色合成光学系の透明板67、ダイクロイッ
クミラー68、69で発生する非点収差を、第2レンズ
群(64,65,66)の虚像倍率mの2乗分だけ小さ
く出来ると言う効果を発揮する。あるいはこれとは別の
効果として、非点収差を大きくすることなく、ダイクロ
イックーミラーの基板厚を、第2レンズ群が無いとした
場合に比べて、より一層厚くすることができるので、ダ
イクロイックミラーの反射面を高い面精度に出来ると言
う効果も有している。
Further, in the above-mentioned embodiment, the second lens group as the second lens means of the present invention and the polarization splitting mirror as the transparent substrate of the polarization splitting means of the present invention are provided, and the flat plate member of the present invention is provided. As a result, the astigmatism generated in the dichroic mirror of the color synthesizing optical system is reduced (or the surface precision of the dichroic mirror is increased without increasing the astigmatism), and the astigmatism is reduced. Projection-type display device when correcting so as to cancel each other, or
The optical correction method used in such a device has been described. However, the invention is not limited to this, and for example, an apparatus having a configuration in which the transparent substrate of the polarization splitting means is not provided and the second lens means is provided, or an optical correction method used in an apparatus having such a configuration may be used. In this case, as can be seen from (Equation 36) above, for example,
Astigmatism generated by the transparent plate 67 and the dichroic mirrors 68, 69 of the color combining optical system shown in FIG. 3 can be reduced by the square of the virtual image magnification m of the second lens group (64, 65, 66). Exert the effect of saying. Alternatively, as another effect, the substrate thickness of the dichroic mirror can be further increased without increasing the astigmatism, compared with the case where the second lens group is not provided. It also has the effect that the reflective surface of can be made highly precise.

【0187】又、上記実施の形態では、本発明の偏光分
離手段が、偏光選択特性を有する膜が形成された、所定
厚みの透明基板を有している場合について説明したが、
これに限らず例えば、偏光分離手段は、偏光選択特性を
有する薄膜を備え、その薄膜の両側をプリズム状の部材
により保持した構成であってももちろよい。この場合で
も、例えば、図3に示した色合成光学系の透明板67、
ダイクロイックミラー68、69で発生する非点収差
を、第2レンズ群(64,65,66)の虚像倍率mの
2乗分だけ小さく出来ると言う効果を発揮する。
Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the polarized light separating means of the present invention has the transparent substrate having the predetermined thickness, on which the film having the polarization selection characteristic is formed, is explained.
Not limited to this, for example, the polarization separation means may include a thin film having polarization selection characteristics, and both sides of the thin film may be held by prism-shaped members. Even in this case, for example, the transparent plate 67 of the color combining optical system shown in FIG.
The astigmatism generated in the dichroic mirrors 68, 69 can be reduced by the square of the virtual image magnification m of the second lens group (64, 65, 66).

【0188】本発明の光学補正方法による光学装置の利
点は以上明らかなように、色合成光学系で発生する非点
収差を良好に補正することができ、しかも投写光学系を
コンパクトに構成できることである。従って、本発明の
光学装置を用いた投写型表示装置は色合成光学系を有す
る1つの投写レンズで構成した場合でも、非常に高い解
像度の投写画像を表示できる。
As is apparent from the above, the advantage of the optical device according to the optical correction method of the present invention is that the astigmatism generated in the color combining optical system can be corrected well, and the projection optical system can be made compact. is there. Therefore, the projection display device using the optical device of the present invention can display a projection image with a very high resolution even when it is configured with one projection lens having a color combining optical system.

【0189】[0189]

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、非点収差を従来に比べてより一層良好に補正す
ることができると言う長所を有する。又、本発明は、従
来に比べてより一層高解像度の投写画像を表示できると
言う長所を有する。
As is apparent from the above description, the present invention has an advantage that astigmatism can be corrected more satisfactorily than in the conventional case. Further, the present invention has an advantage that a projected image with a higher resolution can be displayed as compared with the related art.

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

【図1】本発明の一実施の形態における非点収差を説明
する概略図
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating astigmatism according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a):本実施の形態における、互いに入射面
が直交する2つの平行平面の透明板P1、P2を配置し
た非点収差補正方法を説明する概略構成図 (b):本実施の形態における、第1レンズ群L1と、
色合成光学系のダイクロイックミラーとなる平行平面の
透明板P1と、第2レンズ群L2と、透明板P1で発生
する非点収差を補正するような平行平面の透明板P2
と、ライトバルブLVとを配置した構成により、非点収
差補正方法を説明する概略構成図
FIG. 2A is a schematic configuration diagram illustrating an astigmatism correction method in which transparent plates P1 and P2 having two parallel planes whose incident surfaces are orthogonal to each other are arranged in the present embodiment. FIG. The first lens unit L1 in the form of
A plane-parallel transparent plate P1 serving as a dichroic mirror of the color combining optical system, a second lens group L2, and a plane-parallel transparent plate P2 for correcting astigmatism generated in the transparent plate P1.
And a light valve LV are arranged in order to explain an astigmatism correction method.

【図3】本発明の投写型表示装置の一実施の形態の構成
を示す斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of a projection display device of the present invention.

【図4】本実施の形態の偏光ビームスプリッタの構成を
示す断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the polarization beam splitter of this embodiment.

【図5】(a):本実施の形態における、屈折率差を有
する境界平面Aに収束光が斜めに入射する場合の、非点
収差の原理を説明する説明図 (b):本実施の形態における、平行平面の透明板Pが
光軸に対して斜めに配置されている場合の、非点収差の
原理を説明する説明図
5A is an explanatory view for explaining the principle of astigmatism when convergent light is obliquely incident on the boundary plane A having a refractive index difference in the present embodiment. FIG. Explanatory diagram for explaining the principle of astigmatism when the transparent plate P having parallel planes is obliquely arranged with respect to the optical axis in the embodiment.

【図6】本発明の光学装置の一実施の形態の投写光学系
の概略構成図
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a projection optical system according to an embodiment of an optical device of the present invention.

【図7】本実施の形態における、非点隔差量を説明する
説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an astigmatic difference amount according to the present embodiment.

【図8】本発明の光学装置の一実施の形態の照明光学系
の概略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an illumination optical system according to an embodiment of an optical device of the present invention.

【図9】本発明の光学装置の一実施の形態の前置偏光子
の構成を示す断面図
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a front polarizer of an embodiment of the optical device of the present invention.

【図10】本発明の他の実施の形態における光学装置の
投写光学系の概略構成図
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a projection optical system of an optical device according to another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施の形態における光学装置の
概略構成図
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an optical device according to another embodiment of the present invention.

【図12】反射型ライトバルブの基本構成を示す概略断
面図
FIG. 12 is a schematic sectional view showing the basic structure of a reflective light valve.

【図13】従来の光学装置の構成例を示す斜視図FIG. 13 is a perspective view showing a configuration example of a conventional optical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 光源 43,44,45,68,69 ダイクロイ
ックミラー 46,47,48 前置偏向子 49,50,51,70 平面ミラー 52,53,54,92 偏光ビーム
スプリッタ 55,56,57,91 反射型ライ
トバルブ 58,59,60 CRT 61,62,63 書き込みレ
ンズ L2,64,65,66,93 第2レンズ
群 P,P1,P2,67,94,95,96 透明板 L1,71,97 第1レンズ
41 light source 43,44,45,68,69 dichroic mirror 46,47,48 pre-deflector 49,50,51,70 plane mirror 52,53,54,92 polarization beam splitter 55,56,57,91 reflection type Light valve 58, 59, 60 CRT 61, 62, 63 Writing lens L2, 64, 65, 66, 93 Second lens group P, P1, P2, 67, 94, 95, 96 Transparent plate L1, 71, 97 First Lens group

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/74 H04N 5/74 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H04N 5/74 H04N 5/74 A

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光学像を形成する画像形成手段と、 前記画像形成手段からの光を透過する第2レンズ手段
と、 前記第2レンズ手段からの光を透過及び/又は反射させ
る平面板部材と、 前記平面板部材からの光を入射して出射する第1レンズ
手段とを備え、 前記平面板部材は、前記第1レンズ手段の光軸に対して
斜めに配置されており、 前記平面板部材に基づき生じる非点収差の度合いは、前
記第2レンズ手段が無いとした場合に生じる前記度合い
に比べて小さいことを特徴とする光学装置。
1. An image forming unit for forming an optical image, a second lens unit for transmitting light from the image forming unit, and a flat plate member for transmitting and / or reflecting light from the second lens unit. A first lens means for entering and emitting light from the plane plate member, wherein the plane plate member is arranged obliquely with respect to an optical axis of the first lens means, The optical device is characterized in that the degree of astigmatism caused by the above is smaller than the degree caused by the case where the second lens means is not provided.
【請求項2】 互いに直交する第1及び第2の偏光成分
の内、前記第1偏光成分を反射させ、前記第2偏光成分
を透過させる偏光選択特性を有する偏光分離手段を前記
画像形成手段と前記第2レンズ手段との間に備え、 前記画像形成手段は、光の偏向方向を変調する反射型の
手段であり、 光源からの光の前記第1偏光成分が前記偏光分離手段で
反射され、その反射された第1偏光成分が前記画像形成
手段に入射され、その画像形成手段がその入射してくる
第1偏光成分を前記第2偏光成分に、所定の画像光又は
所定の画像信号に応じて変調し前記偏光分離手段に再び
入射させ、その入射された第2偏光成分が前記偏光分離
手段により透過されることを特徴とする請求項1記載の
光学装置。
2. A polarization separation means having a polarization selection characteristic of reflecting the first polarization component and transmitting the second polarization component of the first and second polarization components orthogonal to each other, and the image forming means. Provided between the second lens means, the image forming means is a reflection type means for modulating the deflection direction of light, wherein the first polarization component of the light from the light source is reflected by the polarization separation means, The reflected first polarization component is incident on the image forming means, and the image forming means uses the incident first polarization component as the second polarization component in accordance with predetermined image light or a predetermined image signal. 2. The optical device according to claim 1, wherein the polarized light is modulated and made incident on the polarized light separating means again, and the incident second polarized light component is transmitted by the polarized light separating means.
【請求項3】 前記偏光分離手段は、前記偏光選択特性
を有する薄膜を備え、その薄膜の両側をプリズム状の部
材により保持したことを特徴とする請求項2記載の光学
装置。
3. The optical device according to claim 2, wherein the polarized light separating means includes a thin film having the polarization selection characteristic, and both sides of the thin film are held by prism-shaped members.
【請求項4】 前記偏光分離手段は、前記偏光選択特性
を有する膜が形成された、前記第1レンズ手段の光軸に
対して斜めに配置された所定厚みの透明基板を有し、 前記平面板部材の前記透過及び/又は反射が行われる面
に対する法線と前記第1又は第2レンズ手段の光軸とを
含む平面と、前記透明基板の前記膜形成面に対する法線
と前記第1又は第2レンズ手段の光軸とを含む平面とが
互いに直交していることを特徴とする請求項2記載の光
学装置。
4. The polarized light separating means has a transparent substrate of a predetermined thickness, which is formed obliquely with respect to the optical axis of the first lens means, on which a film having the polarization selecting characteristic is formed. A plane including the normal to the surface of the face plate member where the transmission and / or reflection is performed and the optical axis of the first or second lens means, the normal to the film forming surface of the transparent substrate, and the first or The optical device according to claim 2, wherein a plane including the optical axis of the second lens means is orthogonal to each other.
【請求項5】 前記画像形成手段は、光源から入射され
る光を得て、その光を透過させる際、その透過光を画像
信号に応じて制御することにより、前記光学像を形成す
る透過型の手段であることを特徴とする請求項1記載の
光学装置。
5. The transmission type which forms the optical image by controlling the transmitted light according to an image signal when the image forming means obtains the light incident from the light source and transmits the light. The optical device according to claim 1, wherein the optical device is a means.
【請求項6】 光学像を形成する画像形成手段と、 互いに直交する第1及び第2の偏光成分の内、前記第1
偏光成分を反射させ、前記第2偏光成分を透過させる偏
光選択特性を有する偏光分離手段と、 光を透過及び/又は反射させる平面板部材と、 前記平面板部材からの光を入射して出射するレンズ手段
とをこの順番に備え、 前記平面板部材は、前記レンズ手段の光軸に対して斜め
に配置されており、 前記偏光分離手段は、前記偏光選択特性を有する膜が形
成された、前記レンズ手段の光軸に対して斜めに配置さ
れた所定厚みの透明基板を有し、 前記平面板部材の前記透過及び/又は反射が行われる面
に対する法線と前記レンズ手段の光軸とを含む平面と、
前記透明基板の前記膜形成面に対する法線と前記レンズ
手段の光軸とを含む平面とが互いに直交していることを
特徴とする光学装置。
6. An image forming means for forming an optical image, and the first of the first and second polarization components orthogonal to each other,
A polarization separation means having a polarization selection characteristic of reflecting a polarization component and transmitting the second polarization component, a flat plate member for transmitting and / or reflecting light, and entering and emitting light from the flat plate member. Lens means in this order, the plane plate member is arranged obliquely with respect to the optical axis of the lens means, the polarization separation means, a film having the polarization selection characteristics is formed, A transparent substrate having a predetermined thickness is arranged obliquely with respect to the optical axis of the lens means, and includes a normal to the surface of the plane plate member on which the transmission and / or reflection is performed and the optical axis of the lens means. A plane,
An optical device, wherein a normal line to the film forming surface of the transparent substrate and a plane including an optical axis of the lens means are orthogonal to each other.
【請求項7】 前記画像形成手段は、光の偏向方向を変
調する反射型の手段であり、光源からの光の前記第1偏
光成分が前記偏光分離手段で反射され、その反射された
第1の偏光成分が前記画像形成手段に入射され、その画
像形成手段がその入射してくる第1偏光成分を前記第2
偏光成分に、所定の画像光又は所定の画像信号に応じて
変調し前記偏光分離手段に再び入射させ、その入射され
た第2偏光成分が前記偏光分離手段により透過されるこ
とを特徴とする請求項6記載の光学装置。
7. The image forming means is a reflection type means for modulating the deflection direction of light, wherein the first polarized component of the light from the light source is reflected by the polarized light separating means, and the reflected first Of the first polarization component is incident on the image forming unit, and the first polarization component incident on the image forming unit is changed to the second polarization component.
The polarized light component is modulated according to a predetermined image light or a predetermined image signal and is made incident again on the polarized light separating means, and the incident second polarized light component is transmitted by the polarized light separating means. Item 7. The optical device according to item 6.
【請求項8】 前記透明基板に基づき生じる非点収差
と、前記平面板部材に基づき生じる非点収差とが互いに
実質的に打ち消し合う様に、前記透明基板の板厚と前記
平面板部材の板厚との関係が調整されていることを特徴
とする請求項4又は7記載の光学装置。
8. The plate thickness of the transparent substrate and the plate of the plane plate member so that the astigmatism caused by the transparent substrate and the astigmatism caused by the plane plate member substantially cancel each other out. The optical device according to claim 4 or 7, wherein the relationship with the thickness is adjusted.
【請求項9】 前記平面板部材は板厚t1の透明基板で
あり、前記偏光分離手段の透明基板の板厚t2との関係
は、以下の式を満足することを特徴とする請求項8記載
の光学装置。 【数1】 ただし、n1は前記平面板部材の屈折率、n1′は前記平
面板部材の媒質の屈折率、θ1は前記媒質から前記平面
板部材に入射する、前記レンズ手段の光軸上光線の入射
角、n2は前記偏光分離手段の透明基板の屈折率、n2
は前記偏光分離手段の媒質の屈折率、θ2は前記媒質か
ら前記偏光分離手段の偏光分離面に入射する、前記レン
ズ手段の光軸上光線の入射角である。
Wherein said flat plate member is a transparent substrate having a thickness t 1, the relationship between the thickness t 2 of the transparent substrate of the polarization separating means, claims, characterized by satisfying the following expression 8. The optical device according to item 8. (Equation 1) Here, n 1 is the refractive index of the flat plate member, n 1 ′ is the refractive index of the medium of the flat plate member, and θ 1 is the light beam on the optical axis of the lens means that enters the flat plate member from the medium. The incident angle, n 2 is the refractive index of the transparent substrate of the polarization splitting means, n 2
Is the refractive index of the medium of the polarization splitting means, and θ 2 is the angle of incidence of the light beam on the optical axis of the lens means that enters the polarization splitting surface of the polarization splitting means from the medium.
【請求項10】 前記平面板部材及び/又は前記偏光分
離手段の透明基板が、複数個設けられている場合、前記
板厚t1及び/又は前記板厚t2は、以下の式で表される
ことを特徴とする請求項9記載の光学装置。 【数2】 【数3】 ただし、t1i(i=1、2、3・・・)は、前記複数個
の平面板部材の第i番目の平面板部材の各板厚であり、
2j(j=1、2、3・・・)は前記複数個の透明基板
の第j番目の透明基板の各板厚である。
10. The plate thickness t 1 and / or the plate thickness t 2 is represented by the following formula when a plurality of the flat plate members and / or the transparent substrates of the polarization splitting means are provided. The optical device according to claim 9, wherein: (Equation 2) (Equation 3) However, t 1i (i = 1, 2, 3, ...) Is each plate thickness of the i-th plane plate member of the plurality of plane plate members,
t 2j (j = 1, 2, 3, ...) Is the thickness of each of the j-th transparent substrates of the plurality of transparent substrates.
【請求項11】 光学像を形成する画像形成手段と、 前記画像形成手段からの光を透過する第2レンズ手段
と、 前記第2レンズ手段からの光を透過及び/又は反射させ
る平面板部材と、 前記平面板部材からの光を入射して出射する第1レンズ
手段とを備え、前記平面板部材が前記第1レンズ手段の
光軸に対して斜めに配置された光学装置の光学補正方法
であって、 前記第1レンズ手段は、前記平面板部材からの光を受け
て前記光学像を投影し、 前記第2レンズ手段は、前記平面板部材と前記画像形成
手段との間に配置され、 前記平面板部材に基づき生じる非点収差の度合いが、前
記第2レンズが無いとした場合に生じる前記度合いに比
べて小さくなる様に、前記第2レンズの倍率を調整する
ことを特徴とする光学補正方法。
11. An image forming unit for forming an optical image, a second lens unit for transmitting light from the image forming unit, and a flat plate member for transmitting and / or reflecting light from the second lens unit. A first lens means for entering and emitting light from the plane plate member, wherein the plane plate member is arranged obliquely with respect to the optical axis of the first lens means. Wherein the first lens means receives the light from the flat plate member and projects the optical image, and the second lens means is arranged between the flat plate member and the image forming means, The optical system is characterized in that the magnification of the second lens is adjusted so that the degree of astigmatism caused by the flat plate member is smaller than the degree caused by the absence of the second lens. Correction method.
【請求項12】 光学像を形成する画像形成手段と、 光の偏光成分に応じて透過又は反射を行う所定厚みの偏
光分離手段と、 光を透過及び/又は反射させる所定厚みの平面板部材
と、 前記平面板部材からの光を入射して出射するレンズ手段
とをこの順番に備え、前記平面板部材が、前記レンズ手
段の光軸に対して斜めに配置された光学装置の光学補正
方法であって、 前記平面板部材に対する法線と前記レンズ手段の光軸と
を含む平面と、前記偏光分離手段に対する法線と前記レ
ンズ手段の光軸とを含む平面とを互いに直交させ、 前記平面板部材により生じる非点収差と前記偏光分離手
段により生じる非点収差とが、互いに補正し合うよう
に、前記平面板部材の板厚と前記透明基板の板厚との関
係を調整することを特徴とする光学補正方法。
12. An image forming means for forming an optical image, a polarized light separating means having a predetermined thickness for transmitting or reflecting in accordance with a polarization component of light, and a flat plate member having a predetermined thickness for transmitting and / or reflecting light. In the optical correction method of the optical device, the flat plate member is provided in this order with a lens unit for entering and emitting light, and the flat plate member is arranged obliquely with respect to the optical axis of the lens unit. Wherein a plane including a normal line to the plane plate member and an optical axis of the lens means and a plane including a normal line to the polarization splitting means and an optical axis of the lens means are orthogonal to each other, and the plane plate The relationship between the plate thickness of the flat plate member and the plate thickness of the transparent substrate is adjusted so that the astigmatism caused by the member and the astigmatism caused by the polarized light separating means are mutually corrected. Optical correction method.
【請求項13】 複屈折性の変化として光学像を形成す
る複数の画像形成手段と、 前記画像形成手段毎に設けられた、偏波面が互いに直交
する偏光成分を分離する偏光分離手段と、 それら各偏光分離手段毎に設けられた、その偏光分離手
段からの光を透過させる第2レンズと、 前記各偏光分離手段からの光を1つに合成する色合成手
段と、 前記色合成手段からの出射光を入射して出射する第1レ
ンズとを、それぞれこの順番に備え、 前記各偏光分離手段は、前記第1レンズの光軸に対して
斜めに配置された平行平面の透明基板を有し、その透明
基板上には偏光選択性を有する誘電体多層膜が形成され
ており、 前記色合成手段は、前記第1レンズの光軸に対して斜め
に配置された平行平面の透明基板上に波長選択性を有す
る誘電体多層膜を形成した複数のダイクロイックミラー
を含んで構成されたものであり、 前記各ダイクロイックミラーの誘電体多層膜形成面の法
線と前記第1レンズ及び/又は第2レンズの光軸とを含
む平面と、前記各偏光分離手段の誘電体多層膜形成面の
法線と前記第1レンズ及び/又は第2レンズの光軸とを
含む平面とが互いに直交していることを特徴とする光学
装置。
13. A plurality of image forming means for forming an optical image as a change in birefringence, a polarization separating means provided for each of the image forming means for separating polarization components whose polarization planes are orthogonal to each other, and A second lens which is provided for each polarized light separating means and transmits light from the polarized light separating means, a color synthesizing means for synthesizing light from the respective polarized light separating means into one, and a color synthesizing means from the color synthesizing means. And a first lens that emits and outputs outgoing light, respectively, in this order, and each of the polarization separating means has a parallel-plane transparent substrate obliquely arranged with respect to the optical axis of the first lens. , A dielectric multilayer film having polarization selectivity is formed on the transparent substrate, and the color synthesizing unit is arranged on a transparent substrate of a parallel plane arranged obliquely with respect to the optical axis of the first lens. Shape dielectric multilayer film with wavelength selectivity A plurality of dichroic mirrors formed, and a plane including the normal line of the dielectric multilayer film formation surface of each dichroic mirror and the optical axis of the first lens and / or the second lens, An optical device in which a normal line of the dielectric multilayer film forming surface of each of the polarization separating means and a plane including the optical axis of the first lens and / or the second lens are orthogonal to each other.
【請求項14】 前記単数又は複数のダイクロイックミ
ラーの前記透明基板の板厚t1と、前記偏光分離手段の
前記透明基板の板厚t2とは、以下の条件を満足するこ
とを特徴とする請求項13記載の光学装置。 【数4】 ただし、mSは前記第2レンズのサジタル近軸像点での
虚像倍率、n1は前記ダイクロイックミラーの透明基板
の屈折率、n1′は前記ダイクロイックミラーの媒質の
屈折率、θ1は前記媒質から前記ダイクロイックミラー
に入射する、前記第1レンズ又は前記第2レンズの光軸
上光線の入射角、n2は前記偏光分離手段の透明基板の
屈折率、n2′は前記偏光分離手段の媒質の屈折率、θ2
は前記媒質から前記偏光分離手段の偏光分離面に入射す
る、前記第1レンズ又は前記第2レンズの光軸上光線の
入射角である。
14. The plate thickness t 1 of the transparent substrate of the one or more dichroic mirrors and the plate thickness t 2 of the transparent substrate of the polarization splitting means satisfy the following conditions. The optical device according to claim 13. (Equation 4) Where m S is the virtual image magnification at the sagittal paraxial image point of the second lens, n 1 is the refractive index of the transparent substrate of the dichroic mirror, n 1 ′ is the refractive index of the medium of the dichroic mirror, and θ 1 is the above The incident angle of the ray on the optical axis of the first lens or the second lens entering the dichroic mirror from the medium, n 2 is the refractive index of the transparent substrate of the polarization splitting means, and n 2 ′ is the polarization splitting means. Refractive index of medium, θ 2
Is the incident angle of the light beam on the optical axis of the first lens or the second lens which is incident on the polarization splitting surface of the polarization splitting means from the medium.
【請求項15】 前記ダイクロイックミラーの前記透明
基板の板厚は、1.5mm以上3.0mm以下であるこ
とを特徴とする請求項14記載の光学装置。
15. The optical device according to claim 14, wherein the plate thickness of the transparent substrate of the dichroic mirror is 1.5 mm or more and 3.0 mm or less.
【請求項16】 前記偏光分離手段は、前記偏光選択性
を有する誘電体多層膜が形成された透明基板の屈折率と
は異なる屈折率を有する液体または固体と、前記透明基
板の両面とを密着させて全体としてプリズム状をなした
ものであることを特徴とする請求項13記載の光学装
置。
16. The polarized light separating means adheres a liquid or a solid having a refractive index different from that of the transparent substrate on which the dielectric multilayer film having the polarization selectivity is formed, to both surfaces of the transparent substrate. 14. The optical device according to claim 13, wherein the optical device has a prism shape as a whole.
【請求項17】 前記色合成手段は、2つの前記ダイク
ロイックミラー)と、1つの光学補正板と、1つの平面
ミラーとで構成され、 前記2つのダイクロイックミラーと前記光学補正板と前
記平面ミラーのそれぞれの平面は、互いに平行であるこ
とを特徴とする請求項13記載の光学装置。
17. The color synthesizing means includes two of the dichroic mirrors), one optical correction plate, and one plane mirror, and the two dichroic mirrors, the optical correction plate, and the plane mirror include: 14. The optical device according to claim 13, wherein the respective planes are parallel to each other.
【請求項18】 前記2つのダイクロイックミラーと前
記光学補正板は、双方の板厚が互いに等しいことを特徴
とする請求項17記載の光学装置。
18. The optical device according to claim 17, wherein the two dichroic mirrors and the optical correction plate have the same plate thickness.
【請求項19】 3原色の色成分を含む光を放射する光
源と、 前記光源の放射光を3つの原色光に分解する色分解手段
と、 前記色分解手段の3つの出力光のそれぞれが個別的に入
射する3つの前置偏光子と、 前記各前置偏光子毎に設けられた、その前置偏光子から
の光を透過又は反射させる偏光ビームスプリッタと、 前記各偏光ビームスプリッタ毎に設けられた、所定の画
像源及び光書き込み手段からの光に基づいて光学像を形
成する反射型ライトバルブと、 前記各偏光ビームスプリッタからの光を1つに合成する
色合成手段と、 前記偏光ビームスプリッタと前記色合成手段との間に、
その記偏ビームスプリッタに対応して設けられた第2レ
ンズと、 前記色合成手段からの出射光を入射して出射する第1レ
ンズとを備え、 前記画像源は、前記反射型ライトバルブに対応して入射
させるための画像光を発生し、 前記光書込手段は、前記画像源からの前記画像光を前記
反射型ライトバルブ上に形成し、 前記各偏光ビームスプリッタは、平行平面の透明基板上
に偏光選択性を有する誘電体多層膜が形成された偏光分
離ミラーを有し、且つ、それら各偏光ビームスプリッタ
は、前記反射型ライトバルブと前記第2レンズとの間に
配置され、 前記色合成手段は、2つのダイクロックミラーと、両面
に反射防止処理を施した1つの光学補正板と、1つの平
面ミラーとで構成されたものであり、且つ、前記色合成
手段は、前記第1レンズと前記第2レンズとの間に配置
され、 前記偏光分離ミラーの偏光分離面と前記2つのダイクロ
イックミラーの色合成面、及び前記光学補正板の反射防
止面はそれぞれ前記第1レンズの光軸に対して斜めに傾
いて配置され、 かつ、前記偏光分離ミラーの偏光分離面の法線と前記第
1レンズ及び/又は前記第2レンズの光軸とを含む平面
と、前記2つのダイクロイックミラーの色合成面、及び
前記光学補正板の反射防止面の法線と前記第1レンズ及
び/又は前記第2レンズの光軸とを含む平面とは互いに
直交するように配置されていることを特徴とする投写型
表示装置。
19. A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation unit that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and each of three output lights of the color separation unit. Three pre-polarizers that are incident normally, a polarization beam splitter that is provided for each of the front polarizers that transmits or reflects light from the front polarizer, and that is provided for each of the polarization beam splitters. A reflective light valve that forms an optical image based on light from a predetermined image source and optical writing means, color combining means that combines the light from the polarization beam splitters into one, and the polarization beam Between the splitter and the color combining means,
A second lens provided corresponding to the polarized beam splitter, and a first lens for entering and emitting the light emitted from the color combining unit are provided, and the image source corresponds to the reflective light valve. To generate image light for incidence, and the optical writing means forms the image light from the image source on the reflection type light valve, and each of the polarization beam splitters is a transparent substrate of parallel planes. A polarization separation mirror on which a dielectric multilayer film having polarization selectivity is formed, and each polarization beam splitter is arranged between the reflection type light valve and the second lens; The synthesizing means is composed of two dichroic mirrors, one optical correction plate having antireflection treatment on both surfaces, and one plane mirror, and the color synthesizing means is the first lens The polarization splitting surface of the polarization splitting mirror, the color combining surface of the two dichroic mirrors, and the antireflection surface of the optical correction plate, which are disposed between the second lens and the second lens, are respectively arranged with respect to the optical axis of the first lens. And a plane including the normal line of the polarization splitting surface of the polarization splitting mirror and the optical axis of the first lens and / or the second lens, and the color combination of the two dichroic mirrors. A projection surface, and a normal line of the antireflection surface of the optical correction plate and a plane including the optical axis of the first lens and / or the second lens are arranged to be orthogonal to each other. Type display device.
【請求項20】 前記2つのダイクロイックミラーと、
前記光学補正板は、双方の板厚が互いに等しいことを特
徴とする請求項19記載の投写型表示装置。
20. The two dichroic mirrors,
20. The projection display device according to claim 19, wherein the optical correction plates have the same plate thickness.
【請求項21】 前記2つのダイクロイックミラーと光
学補正板のそれぞれの板厚t1と、前記偏光ビームスプ
リッタの偏光分離面を形成する前記透明基板の板厚t2
とは、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1
9記載の投写型表示装置。 【数5】 ただし、mSは前記第2レンズのサジタル近軸像点での
虚像倍率、n1は前記2つのダイクロイックミラー基板
と前記光学補正板の屈折率、n1′は前記2つのダイク
ロイックミラーと前記光学補正板の媒質の屈折率、θ1
は前記媒質から前記2つのダイクロイックミラーと前記
光学補正板に入射する、前記第1レンズ又は前記第2レ
ンズの光軸上光線の入射角、n2は前記偏光分離ミラー
の透明基板の屈折率、n2′は前記偏光ビームスプリッ
タの偏光分離ミラーの媒質の屈折率、θ2は前記媒質か
ら偏光分離ミラーの偏光分離面に入射する、前記第1レ
ンズ又は前記第2レンズの光軸上光線の入射角である。
21. The plate thickness t 1 of each of the two dichroic mirrors and the optical correction plate, and the plate thickness t 2 of the transparent substrate forming the polarization separation surface of the polarization beam splitter.
Is characterized in that the following conditions are satisfied:
9. The projection display device according to item 9. (Equation 5) Where m S is the virtual image magnification of the second lens at the sagittal paraxial image point, n 1 is the refractive index of the two dichroic mirror substrates and the optical correction plate, and n 1 ′ is the two dichroic mirrors and the optical Refractive index of compensator medium, θ 1
Is the angle of incidence of the rays on the optical axis of the first lens or the second lens that enters the two dichroic mirrors and the optical correction plate from the medium, n 2 is the refractive index of the transparent substrate of the polarization splitting mirror, n 2 ′ is the refractive index of the medium of the polarization splitting mirror of the polarization beam splitter, θ 2 is the ray on the optical axis of the first lens or the second lens which is incident from the medium to the polarization splitting surface of the polarization splitting mirror. Angle of incidence.
【請求項22】 前記2つのダイクロイックミラーの板
厚、および前記光学補正板の板厚は、それぞれ1.5m
m以上3.0mm以下であることを特徴とする請求項2
1記載の投写型表示装置。
22. The plate thicknesses of the two dichroic mirrors and the optical correction plate are each 1.5 m.
3. The thickness is m or more and 3.0 mm or less.
2. The projection display device according to 1.
【請求項23】 前記各偏光ビームスプリッタは、それ
ぞれ枠体と、入射窓および出射窓となる複数の透明基板
と、偏光分離面を有する偏光分離ミラーとを備え、 前記枠体と、前記複数の透明基板と、前記偏光分離ミラ
ーで構成される容器中に透明液体(85)が充填されている
透明プリズム体であることを特徴とする請求項19記載
の投写型表示装置。
23. Each of the polarization beam splitters includes a frame body, a plurality of transparent substrates serving as an entrance window and an exit window, and a polarization separation mirror having a polarization separation surface, and the frame body and the plurality of polarization beam splitting mirrors. 20. The projection display device according to claim 19, which is a transparent prism body in which a transparent liquid (85) is filled in a container formed of a transparent substrate and the polarization separation mirror.
【請求項24】 前記透明液体の主成分は、エチレング
リコールであることを特徴とする請求項23記載の投写
型表示装置。
24. The projection display device according to claim 23, wherein a main component of the transparent liquid is ethylene glycol.
【請求項25】 前記偏光分離ミラーの偏光分離面が形
成されている前記透明基板の屈折率と、前記透明液体の
屈折率とは互いに異なることを特徴とする請求項23記
載の投写型表示装置。
25. The projection display device according to claim 23, wherein a refractive index of the transparent substrate on which a polarization splitting surface of the polarization splitting mirror is formed and a refractive index of the transparent liquid are different from each other. .
【請求項26】 前記3つの偏光ビームスプリッタのそ
れぞれの偏光分離ミラーの偏光分離面は、それぞれ互い
に平行であることを特徴とする請求項19記載の投写型
表示装置。
26. The projection display device according to claim 19, wherein the polarization splitting planes of the polarization splitting mirrors of the three polarization beam splitters are parallel to each other.
【請求項27】 3原色の色成分を含む光を放射する光
源と、 前記光源の放射光を3つの原色光に分解する色分解手段
と、 前記色分解手段の3つの出力光のそれぞれが個別的に入
射する3つのライトバルブと、 前記各ライトバルブからの出射光を1つに合成する色合
成手段と、 前記ライトバルブと前記色合成手段との間に設けられた
第2レンズと、 前記色合成手段からの出射光を入射して出射する第1レ
ンズとを備え、 前記色合成手段は、第1のダイクロックミラーと、第2
のダイクロイックミラーと、1つの平面ミラーとで構成
されたものであり、 前記第2レンズは、前記第1のダイクロイックミラーと
前記第2のダイクロイックミラーの間に配置されいるこ
とを特徴とする投写型表示装置。
27. A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation unit that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three output lights of the color separation units, respectively. Three light valves that are incident on the light valve, a color combining unit that combines the light emitted from the light valves into one, and a second lens that is provided between the light valve and the color combining unit, A first lens for entering and emitting light emitted from the color synthesizing means, wherein the color synthesizing means includes a first dichroic mirror and a second lens.
A dichroic mirror and a plane mirror, wherein the second lens is arranged between the first dichroic mirror and the second dichroic mirror. Display device.
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