JPH1039771A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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JPH1039771A
JPH1039771A JP8213188A JP21318896A JPH1039771A JP H1039771 A JPH1039771 A JP H1039771A JP 8213188 A JP8213188 A JP 8213188A JP 21318896 A JP21318896 A JP 21318896A JP H1039771 A JPH1039771 A JP H1039771A
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light
color
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lights
dichroic prism
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淳 関根
Kiyoshi Numazaki
潔 沼崎
Tetsuo Hattori
徹夫 服部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a color synthetic characteristic and a projected picture quality without impairment of color resolving characteristic. SOLUTION: Light from a light source is resolved into each color light through a cross dichroic mirror 3. Each resolved color light is polarized and separated into two polarized light through polarized light beam splitters 6R, 6G, and 6B. One of the polarized light beams of each color light is modulated by light bulbs 7R, 7B, and 7G. Modulated light of each color light is analyzed by the polarized light beam splitters 6R, 6G, and 6B, and is synthesized through a dichronic prism 8 which is a combination of three different shape triangular prism members 8-1, 8-2, and 8-3 with dichronic films 8G and 8B held and cemented in-between. The synthetic light is projected on a screen through a projection lens.

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、液晶ライトバルブ
上に形成される画像をスクリーン上に投射する投射型表
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 a projection type display device for projecting an image formed on a liquid crystal light valve onto a screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】反射型ライトバルブを使用したフルカラ
ー投射型表示装置の従来例として、特開昭63−392
94号公報に記載された装置が知られている。図9にこ
の従来の投射型表示装置の構成図を示し、本図を参照し
てこの投射型表示装置について説明する。
2. Description of the Related Art A conventional example of a full-color projection type display device using a reflection type light valve is disclosed in JP-A-63-392.
An apparatus described in Japanese Patent Application Publication No. 94 is known. FIG. 9 shows a configuration diagram of this conventional projection display device, and the projection display device will be described with reference to FIG.

【0003】図9において211は色分解光学系であ
り、該色分解光学系211は、図9に示すように配置さ
れた第1プリズム211A、第2プリズム211B及び
第3プリズム211Cを備えている。第1プリズム21
1Aの面211eには、青色光を反射しそれより長波長
域の光を透過させるダイクロイック薄膜が蒸着されてい
る。第1プリズム211Aと第2プリズム211Bとの
間には空隙が形成されている。第2プリズム211Bと
第3プリズム211Cとの間の面211fには、赤色光
を反射し緑色光を透過させるダイクロイック薄膜が蒸着
されている。したがって、面211aから白色光が入射
すると、面211eにて青色光は反射され、この青色光
は更に面211aにて内面全反射され、出射面211b
に向かう。面211eを透過した光のうちの赤色光は、
面211fにて反射され、前記空隙と接する面で内面全
反射して出射面211cに向かう。面211eを透過し
た光のうちの緑色光は、面211fを透過し、出射面2
11dに向かう。図9において、212,213,21
4は、順に青色成分の映像、赤色成分の映像、緑色成分
の映像を表示する2次元の反射型液晶素子(ライトバル
ブ)である。なお、これらのライトバルブ212,21
3,214は、透過型ライトバルブの裏面にそれぞれ誘
電体による反射層215,216,217がそれぞれ形
成された構成を有しており、反射型ライトバルブとして
構成されている。図9において、221は偏光ビームス
プリッタであり、色分解光学系211の設定光軸O上に
配置されている。222はコリメーションレンズであ
り、このコリメーションレンズ222のほぼ焦点上には
ハロゲンランプ等の白色光源223が配置されている。
In FIG. 9, reference numeral 211 denotes a color separation optical system. The color separation optical system 211 includes a first prism 211A, a second prism 211B, and a third prism 211C arranged as shown in FIG. . First prism 21
A dichroic thin film that reflects blue light and transmits light in a longer wavelength range than the blue light is deposited on the surface 211e of 1A. A gap is formed between the first prism 211A and the second prism 211B. A dichroic thin film that reflects red light and transmits green light is deposited on a surface 211f between the second prism 211B and the third prism 211C. Therefore, when white light is incident on the surface 211a, blue light is reflected on the surface 211e, and this blue light is further totally internally reflected on the surface 211a, and the emission surface 211b
Head for. The red light of the light transmitted through the surface 211e is
The light is reflected by the surface 211f, and is totally internally reflected by the surface in contact with the gap, and travels toward the emission surface 211c. Of the light transmitted through the surface 211e, green light is transmitted through the surface 211f, and
Head to 11d. In FIG. 9, 212, 213, 21
Reference numeral 4 denotes a two-dimensional reflective liquid crystal element (light valve) for displaying a blue component video, a red component video, and a green component video in this order. Note that these light valves 212 and 21
Reference numerals 3 and 214 each have a structure in which reflective layers 215, 216, and 217 made of dielectrics are formed on the back surface of the transmission light valve, respectively, and are configured as reflection light valves. In FIG. 9, reference numeral 221 denotes a polarization beam splitter, which is arranged on the setting optical axis O of the color separation optical system 211. Reference numeral 222 denotes a collimation lens, and a white light source 223 such as a halogen lamp is arranged almost on the focal point of the collimation lens 222.

【0004】以上の構成を有する従来の投射型表示装置
では、白色光源223を発した光束はコリメーションレ
ンズ222へ入射して平行光束となり、偏光ビームスプ
リッタ221の偏光分離部によって反射されたS偏光光
が色分解光学系211に入射される。色分解光学系21
1に入射した直線偏光光(S偏光光)は、各色光に分解
されて各色光用ライトバルブ212,213,214に
それぞれ入射され、各色光の映像信号によって空間変調
され、偏光方向を90度変換させて反射され、光路を逆
行して色分解光学系211にて色合成され、前記面21
1aから出射し、前記偏光方向が変換された成分(P偏
光成分)が偏光ビームスプリッタ221にて検光されて
これを透過して、投射レンズ224にてスクリーン22
5上に投射される。
In the conventional projection display apparatus having the above-described configuration, the light beam emitted from the white light source 223 enters the collimation lens 222 to become a parallel light beam, and the S-polarized light reflected by the polarization beam splitter of the polarization beam splitter 221. Is incident on the color separation optical system 211. Color separation optical system 21
The linearly-polarized light (S-polarized light) incident on 1 is decomposed into each color light and incident on the light valves 212, 213, 214 for each color light, spatially modulated by the video signal of each color light, and the polarization direction is 90 degrees. The light is converted and reflected, goes backwards in the optical path, is color-combined by the color separation optical system 211, and
1a, the component (P-polarized component) whose polarization direction has been converted is analyzed by the polarization beam splitter 221 and transmitted therethrough.
5 is projected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の投
射型表示装置においては以下の問題があった。すなわ
ち、前記従来の投射型表示装置においては、色分解光学
系211は色合成光学系を兼用するものであったため、
色分解を行う際に色分解光学系211に入射される偏光
光の偏光方向(S偏光)と色合成を行う際に色分解光学
系211に入射される偏光光の偏光方向(P偏光)と
は、必然的に異なることになる。ところが、色分解光学
系211を構成するダイクロイック膜の特性はP偏光光
に対する特性とS偏光光に対する特性とでは異なり、両
偏光光に対して優れたダイクロイック特性を持ったダイ
クロイック膜を得ることは困難である。したがって、色
分解特性及び色合成特性のうちの一方は劣化せざるを得
ず、ひいては投射像の画質が劣化するという問題があっ
た。
However, the conventional projection display device has the following problems. That is, in the conventional projection display device, the color separation optical system 211 also serves as a color synthesis optical system.
The polarization direction of polarized light (S-polarized light) incident on the color separation optical system 211 when performing color separation, and the polarization direction (P-polarized light) of polarized light incident on the color separation optical system 211 when performing color synthesis. Will inevitably be different. However, the characteristics of the dichroic film constituting the color separation optical system 211 are different from those for P-polarized light and those for S-polarized light, and it is difficult to obtain a dichroic film having excellent dichroic characteristics for both polarized lights. It is. Therefore, there is a problem that one of the color separation characteristics and the color synthesis characteristics must be degraded, and the image quality of the projected image is degraded.

【0006】また、前記従来の投射型表示装置において
は、白色光源223からの光を偏光分離する偏光ビーム
スプリッタ221は、偏光分離しなければならない波長
領域が白色光であるために全波長域に対して偏光分離を
達成しなければならないが、全波長域にて良好な偏光分
離を行うことは実際的には不可能であり、このために、
ある波長域においては投射像のコントラストが劣化する
という問題があった。
In the above-mentioned conventional projection display device, the polarization beam splitter 221 for separating and separating the light from the white light source 223 is provided in the entire wavelength region because the wavelength region to be polarized and separated is white light. Polarization separation must be achieved, but it is practically impossible to perform good polarization separation over the entire wavelength range.
In a certain wavelength region, there is a problem that the contrast of the projected image is deteriorated.

【0007】さらに、前記従来の投射型表示装置におい
ては、光源光を偏光ビームスプリッタ221にて偏光分
離し、該分離光のうちの一方に対して色分解及び色合成
を行い、該色合成光を偏光ビームスプリッタ221にて
検光する構成としているため、色分解及び色合成を行う
プリズム211A,211B,211C中において、偏
光面が回転してしまうと投射像のコントラストが劣化す
るという問題がある。プリズム中で偏光面が回転しない
ようにするためには、プリズムを構成する光学ガラスと
して材質的に複屈折(歪)を極力抑えたものを用いる必
要があるが、そのためには材料のコスト上昇を避けるこ
とはできなかった。その上、この材料を使用したとして
も、前記複屈折を完全になくすことはできず、この結果
投射像のコントラストの低下を生じていた。
Further, in the above-mentioned conventional projection display device, the light from the light source is polarized and separated by the polarization beam splitter 221 and one of the separated lights is subjected to color separation and color synthesis. Is analyzed by the polarization beam splitter 221, so that, in the prisms 211 A, 211 B, and 211 C for performing color separation and color synthesis, if the polarization plane is rotated, the contrast of the projected image is degraded. . In order to prevent the polarization plane from rotating in the prism, it is necessary to use a material that minimizes birefringence (distortion) as the optical glass constituting the prism. I couldn't avoid it. Furthermore, even if this material is used, the birefringence cannot be completely eliminated, and as a result, the contrast of the projected image has been reduced.

【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、色分解特性を損なうことなく色合成特性を向
上させて投射像の画質を向上させることができる投射型
表示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a projection type display device capable of improving the color composition characteristics without impairing the color separation characteristics and improving the image quality of a projected image. The purpose is to:

【0009】また、偏光ビームスプリッタが全波長域の
光に対して良好な偏光分離特性を得ることができないこ
とに起因する投射像のコントラストの劣化を防止するこ
とができる投射型表示装置を提供することを目的とす
る。
Further, there is provided a projection type display device capable of preventing deterioration of the contrast of a projected image due to the inability of the polarization beam splitter to obtain good polarization separation characteristics for light in all wavelength ranges. The purpose is to:

【0010】さらに、本発明は、色合成を行う光学系の
複屈折に起因する投射像のコントラストの劣化を防止す
ることができる投射型表示装置を提供することを目的と
する。
A further object of the present invention is to provide a projection display device capable of preventing deterioration of the contrast of a projected image due to birefringence of an optical system for performing color synthesis.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様による投射型表示装置は、光源
からの光を第1、第2及び第3の色光に色分解する色分
解光学系と、前記色分解された第1、第2及び第3の色
光をそれぞれ変調する第1、第2及び第3のライトバル
ブと、前記第1、第2及び第3のライトバルブによりそ
れぞれ変調された第1、第2及び第3の色光を色合成す
る色合成光学系と、前記色合成光学系にて色合成された
光を投射する投射光学系と、を有する投射型表示装置に
おいて、前記色分解光学系は、クロスダイクロイックミ
ラー又はクロスダイクロイックプリズム又は複数の平板
ダイクロイックミラーから構成され、前記色合成光学系
は、3個のそれぞれ異なる形状の三角プリズム部材を、
ダイックロイック膜を挟んで、貼り合わせるかあるいは
空隙を隔てて向かい合わせることによって、組み合わせ
たダイクロイックプリズムから構成されたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a projection display apparatus comprising: a light source for separating light from a light source into first, second, and third color lights; A separation optical system, first, second, and third light valves that modulate the color-separated first, second, and third color lights, respectively, and the first, second, and third light valves. A projection type display device having a color combining optical system for combining the modulated first, second, and third color lights, and a projection optical system for projecting the light combined by the color combining optical system. In the above, the color separation optical system is composed of a cross dichroic mirror or a cross dichroic prism or a plurality of flat plate dichroic mirrors, and the color synthesizing optical system includes three differently shaped triangular prism members,
It is composed of a combined dichroic prism by bonding together with a dichroic film or facing each other with an air gap therebetween.

【0012】この第1の態様によれば、色分解光学系と
色合成光学系とが別個の光学系にて構成されている。こ
のため、色合成光学系には、ある偏光方向を持った直線
偏光光のみを入射させるようにすることができる。した
がって、色合成光学系は、入射する偏光光に対してのみ
所望のダイクロイック特性が得られればよく、当該入射
する偏光光に対してダイクロイック特性の向上を図るこ
とができる。このため、色分解特性を損なうことなく、
色合成特性を向上させることができ、投射像の画質の向
上を図ることができる。
According to the first aspect, the color separation optical system and the color synthesis optical system are constituted by separate optical systems. Therefore, only linearly polarized light having a certain polarization direction can be made to enter the color combining optical system. Therefore, the color synthesizing optical system only needs to obtain desired dichroic characteristics only for the incident polarized light, and can improve the dichroic characteristics for the incident polarized light. Therefore, without deteriorating the color separation characteristics,
The color synthesis characteristics can be improved, and the image quality of the projected image can be improved.

【0013】本発明の第2の態様による投射型表示装置
は、前記第1の態様による投射型表示装置において、前
記色合成光学系を構成する前記ダイクロイックプリズム
に入射する第1及び第2の色光は、互いに垂直な光軸で
当該ダイクロイックプリズムに入射し、前記色合成光学
系を構成する前記ダイクロイックプリズムに入射する第
3の色光は、前記色合成光学系を構成する前記ダイクロ
イックプリズムに入射する際の第1及び第2の色光の光
軸に対して垂直でも平行でもない光軸で当該ダイクロイ
ックプリズムに入射するものである。
The projection display apparatus according to a second aspect of the present invention is the projection display apparatus according to the first aspect, wherein the first and second color lights incident on the dichroic prism constituting the color combining optical system. Are incident on the dichroic prism with optical axes perpendicular to each other, and the third color light incident on the dichroic prism constituting the color combining optical system is incident on the dichroic prism constituting the color combining optical system. Is incident on the dichroic prism with an optical axis that is neither perpendicular nor parallel to the optical axes of the first and second color lights.

【0014】本発明の第3の態様による投射型表示装置
は、前記第2の態様による投射型表示装置において、前
記色分解光学系から出射する際の第1及び第2の色光の
光軸は、前記色合成光学系を構成する前記ダイクロイッ
クプリズムに入射する際の第1及び第2の色光の光軸に
対してそれぞれ平行であるとともに、前記色分解光学系
から出射する際の第1及び第2の色光の進行方向は、前
記色合成光学系を構成する前記ダイクロイックプリズム
に入射する際の第1及び第2の色光の進行方向とそれぞ
れ逆であり、前記色分解光学系から出射する第3の色光
の光軸は、当該第3の色光が前記色合成光学系を構成す
る前記ダイクロイックプリズムに入射する前に、前記色
合成光学系を構成する前記ダイクロイックプリズムに入
射する際の第3の色光の光軸に対して平行である光軸に
一旦変換され、当該光軸における第3の色光の進行方向
は、前記色合成光学系を構成する前記ダイクロイックプ
リズムに入射する際の第3の色光の進行方向と逆である
ものである。
The projection display apparatus according to a third aspect of the present invention is the projection display apparatus according to the second aspect, wherein the optical axes of the first and second color lights when emitted from the color separation optical system are different from each other. The first and second light beams emitted from the color separation optical system are parallel to the optical axes of the first and second color lights when entering the dichroic prism constituting the color synthesis optical system, respectively. The traveling direction of the second color light is opposite to the traveling direction of the first and second color lights when entering the dichroic prism constituting the color synthesizing optical system, and the third traveling out of the color separation optical system. Before the third color light enters the dichroic prism that forms the color combining optical system, the optical axis of the color light of the third color light enters the dichroic prism that forms the color combining optical system. The light is once converted into an optical axis that is parallel to the optical axis of the light, and the traveling direction of the third color light on the optical axis is the third color light when entering the dichroic prism that constitutes the color combining optical system. Is the direction opposite to the traveling direction.

【0015】本発明の第4の態様による投射型表示装置
は、前記第1乃至第3のいずれかの態様による投射型表
示装置において、前記色分解光学系にて色分解された第
1、第2及び第3の色光にそれぞれ対応して設けられた
第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタを備え、前
記第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタは、前記
色分解光学系にて色分解された第1、第2及び第3の色
光をそれぞれ2つの偏光光に偏光分離し、前記第1、第
2及び第3のライトバルブは、前記第1、第2及び第3
の偏光ビームスプリッタにて偏光分離された第1、第2
及び第3の色光の一方の偏光光をそれぞれ変調し、前記
第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタは、前記第
1、第2及び第3のライトバルブにて変調された第1、
第2及び第3の色光をそれぞれ検光し、前記色合成光学
系は、前記第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタ
により検光された第1、第2及び第3の色光を色合成す
るものである。
A projection display apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the projection display apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the first and second color separation optical systems separate the first and second colors. First, second, and third polarization beam splitters provided corresponding to the second and third color lights, respectively, wherein the first, second, and third polarization beam splitters are provided to the color separation optical system. The first, second, and third color lights, which have been color-separated, are respectively polarized and separated into two polarized lights, and the first, second, and third light valves are used for the first, second, and third light valves.
First and second polarization separated by the polarization beam splitter
And the first, second, and third polarization beam splitters respectively modulate one of the polarized lights of the first, second, and third color lights, and the first, second, and third light beams are modulated by the first, second, and third light valves.
The second and third color lights are respectively analyzed, and the color combining optical system colors the first, second and third color lights analyzed by the first, second and third polarization beam splitters. It is to be synthesized.

【0016】この第4の態様によれば、光源からの光が
色分解光学系にて各色光に色分解された後に、色分解さ
れた各色光が当該各色光にそれぞれ対応して設けられた
各偏光ビームスプリッタにてそれぞれ偏光され、各色光
の偏光光がそれぞれ各ライトバルブにて変調され、各色
光の変調光が前記各偏光ビームスプリッタにてそれぞれ
検光される。このように、前記各偏光ビームスプリッタ
は白色光ではなく色分解後の各色光をそれぞれ偏光分離
するので、各偏光ビームスプリッタは、狭帯域の波長域
の光に対してのみ偏光分離を行うことになる。したがっ
て、各偏光ビームスプリッタにおいて偏光分離すべき光
の波長域が狭帯域に限定されることから、各偏光ビーム
スプリッタの偏光分離特性を向上させることができ、結
果として投射像のコントラストの向上を図ることができ
る。
According to the fourth aspect, after the light from the light source is color-separated by the color separation optical system into the respective color lights, the color-separated color lights are provided corresponding to the respective color lights. The polarized light of each color is polarized by each polarization beam splitter, the polarized light of each color light is modulated by each light valve, and the modulated light of each color light is detected by each polarization beam splitter. As described above, since each of the polarization beam splitters separates each color light after color separation instead of white light, each polarization beam splitter performs polarization separation only on light in a narrow band wavelength range. Become. Therefore, since the wavelength range of the light to be polarization-separated in each polarization beam splitter is limited to a narrow band, the polarization separation characteristics of each polarization beam splitter can be improved, and as a result, the contrast of the projected image is improved. be able to.

【0017】また、前記第4の態様によれば、各ライト
バルブを出射した各色光の変調光が各色光毎に設けた各
偏光ビームスプリッタにて検光された後に、当該各色光
の検光光が色合成光学系にて色合成される。したがっ
て、色合成光学系を構成するプリズム部材中を各色光が
通過する際に、当該プリズム部材が持っている歪み等に
よる複屈折性によって当該各色光の偏光方向が変化して
も、前記従来の投射型表示装置のように色合成後に検光
するわけではないので、投射像のコントラストが劣化す
ることはない。このように、色合成光学系を構成するプ
リズム部材が持っている複屈折性は投射像のコントラス
トに何ら影響を与えないので、前記プリズム部材を構成
する材料として、複屈折性の小さい高価な材料を用いる
必要がなくなり、コスト低減を図ることができる。
Further, according to the fourth aspect, after the modulated light of each color light emitted from each light valve is analyzed by each polarizing beam splitter provided for each color light, the analysis of each color light is performed. Light is color-combined by a color-combining optical system. Therefore, when each color light passes through the prism member constituting the color combining optical system, even if the polarization direction of each color light changes due to the birefringence due to distortion or the like possessed by the prism member, the above-described conventional method is used. Since the light is not analyzed after the color combination unlike the projection display device, the contrast of the projected image does not deteriorate. As described above, since the birefringence of the prism member constituting the color combining optical system has no effect on the contrast of the projected image, an expensive material having a small birefringence is used as the material constituting the prism member. This eliminates the need to use the same, and can reduce costs.

【0018】本発明の第5の態様による投射型表示装置
は、前記第4の態様による投射型表示装置において、前
記第1、第2及び第3のライトバルブ、前記第1、第2
及び第3の偏光ビームスプリッタ並びに前記色合成光学
系が、前記投射光学系の開口絞りによって決定される主
光線がテレセントリック性を有する位置に配置されたも
のである。このような配置は、例えば、後述する第6及
び第7の態様のようにインテグレータや照明用リレー光
学系を採用することにより、可能となる。
The projection type display apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the projection type display apparatus according to the fourth aspect, wherein the first, second and third light valves, the first and second light valves are provided.
And the third polarizing beam splitter and the color combining optical system are arranged at a position where a principal ray determined by an aperture stop of the projection optical system has telecentricity. Such an arrangement is made possible by employing an integrator or an illumination relay optical system, for example, as in sixth and seventh embodiments described later.

【0019】ところで、ライトバルブにおいては性能に
角度依存性があるために、該ライトバルブに対する主光
線の入射角度が場所によって異なると、これに起因して
投射像のコントラストムラが発生する。また、偏光や検
光に使用する偏光ビームスプリッタにおいても性能に角
度依存性が存在し、偏光ビームスプリッタの偏光分離面
に対する主光線の入射角度が場所によって異なると、こ
れに起因して投射像のコントラストのムラが同様に発生
する。さらに、色合成光学系として使用するダイクロイ
ックプリズムにおいて用いられるダイクロイック膜にお
いては、その分光特性に角度依存性がある。そのため
に、投射光学系の開口絞りによって決定される主光線の
ダイクロイック膜に対する入射角度が場所によって異な
ると、ダイクロイック膜の分光特性が各主光線ごとに異
なり、スクリーン上においてカラーシェーディングが発
生する。
By the way, since the performance of the light valve has an angle dependence, if the incident angle of the principal ray to the light valve differs depending on the location, the unevenness of the contrast of the projected image occurs due to this. In addition, the performance of the polarization beam splitter used for polarization and analysis also has an angle dependence, and if the angle of incidence of the principal ray on the polarization splitting surface of the polarization beam splitter varies depending on the location, this causes Contrast unevenness also occurs. Further, in a dichroic film used in a dichroic prism used as a color synthesizing optical system, its spectral characteristics have an angle dependence. Therefore, if the incident angle of the principal ray to the dichroic film determined by the aperture stop of the projection optical system differs depending on the location, the spectral characteristics of the dichroic film differ for each principal ray, and color shading occurs on the screen.

【0020】この点、前記第5の態様によれば、前記第
1、第2及び第3のライトバルブ、前記第1、第2及び
第3の偏光ビームスプリッタ並びに前記色合成光学系
が、前記投射光学系の開口絞りによって決定される主光
線がテレセントリック性を有する位置に配置されている
ので、ライトバルブの主光線の入射角度特性に起因する
投射像のコントラストムラ、偏光ビームスプリッタの主
光線の入射角度特性に起因する投射像のコントラストム
ラ、及び、色合成光学系の主光線の入射角度特性に起因
するカラーシェーディングをなくすことができる。
In this regard, according to the fifth aspect, the first, second, and third light valves, the first, second, and third polarization beam splitters, and the color combining optical system include: Since the chief ray determined by the aperture stop of the projection optical system is located at a position having telecentricity, the contrast unevenness of the projected image due to the incident angle characteristic of the chief ray of the light valve, and the chief ray of the polarization beam splitter. It is possible to eliminate unevenness in contrast of a projected image due to the incident angle characteristic and color shading due to the incident angle characteristic of the principal ray of the color combining optical system.

【0021】本発明の第6の態様による投射型表示装置
は、前記第5の態様による投射型表示装置において、前
記光源からの光が入射されて面光源を形成するインテグ
レータと、前記インテグレータにより形成される前記面
光源の像を前記第1、第2及び第3のライトバルブ上に
それぞれ結像させる照明用リレー光学系と、を備えたも
のである。
The projection display apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the projection display apparatus according to the fifth aspect, wherein the light from the light source is incident to form a surface light source, and the integrator is formed by the integrator. And an illumination relay optical system for forming an image of the surface light source on the first, second, and third light valves, respectively.

【0022】本発明の第7の態様による投射型表示装置
は、前記第6の態様による投射型表示装置において、前
記照明用リレー光学系は、前記色分解光学系の前側に配
置された前群と、前記色分解光学系の後側に配置され前
記色分解光学系によって色分解された第1、第2及び第
3の色光毎にそれぞれ設けられた第1、第2及び第3の
後群と、前記前群及び前記第3の後群によって形成され
た第3の色光による前記面光源の像の像を前記第3のラ
イトバルブ上に結像させるリレー光学系と、を備えたも
のである。
A projection display apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the projection display apparatus according to the sixth aspect, wherein the illumination relay optical system includes a front group disposed in front of the color separation optical system. And a first, second, and third rear group disposed on the rear side of the color separation optical system and provided for each of first, second, and third color lights separated by the color separation optical system. And a relay optical system that forms an image of the image of the surface light source with the third color light formed by the front group and the third rear group on the third light valve. is there.

【0023】本発明の第8の態様による投射型表示装置
は、前記第1乃至第7のいずれかの態様による投射型表
示装置において、前記色分解光学系から出射する第1の
色光は、前記色分解光学系に入射する光が前記色分解光
学系に入射する際の光軸及び進行方向と同一の光軸及び
進行方向で前記色分解光学系から出射し、前記色分解光
学系から出射する第2及び第3の色光は、前記色分解光
学系から出射する際の第1の色光の光軸に対して垂直な
光軸で前記色分解光学系から出射するとともに、前記色
分解光学系から出射する際の第2及び第3の色光の進行
方向は互いに逆方向であり、前記色合成光学系に入射す
る第2の色光は前記色合成光学系を透過し、前記第1の
色光が緑色光であり、前記第2の色光が赤色光であり、
前記第3の色光が青色光であるものである。
The projection display apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the projection display apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first color light emitted from the color separation optical system is The light incident on the color separation optical system is emitted from the color separation optical system with the same optical axis and traveling direction as the optical axis and traveling direction when entering the color separation optical system, and is emitted from the color separation optical system. The second and third color lights are emitted from the color separation optical system with an optical axis perpendicular to the optical axis of the first color light when emitted from the color separation optical system, and are output from the color separation optical system. The traveling directions of the second and third color lights at the time of emission are opposite to each other, the second color light incident on the color combining optical system is transmitted through the color combining optical system, and the first color light is green. Light, and the second color light is red light;
The third color light is blue light.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明による投射型表示装
置について、図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a projection type display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0025】まず、本発明の一実施の形態による投射型
表示装置の基本構成について、図1を参照して説明す
る。
First, a basic configuration of a projection display according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0026】図1は、本発明の一実施の形態による投射
型表示装置の基本構成を示す概略斜視図である。なお、
説明を簡単にするために、図に示すように互いに直交す
るX,Y,Z軸を定義する。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a basic configuration of a projection display according to an embodiment of the present invention. In addition,
For simplicity, X, Y, and Z axes orthogonal to each other are defined as shown in the figure.

【0027】図1に示すように、−Y方向から入射する
白色光源光は、折り曲げミラー2によって光軸を−X方
向に変え、B光反射ダイクロイックミラー3BとR光反
射ダイクロイックミラー3Rとが互いに直角に交差して
組み合わされたクロスダイクロイックミラー3から構成
される色分解光学系に入射する。図6(a)には当該B
光反射ダイクロイックミラー3BのB光反射ダイクロイ
ック膜の透過率−波長特性の一例を示し、図6(b)に
はR光反射ダイクロイックミラー3RのR光反射ダイク
ロイック膜の透過率−波長特性の一例を示す。図6
(a)(b)において、縦軸は透過率を示し、横軸は波
長を示す。ダイクロイックミラー3B,3Rは、これら
の特性を持つダイクロイック膜がそれぞれのガラス基板
上に形成されることによって、構成されている。色分解
光学系としてのクロスダイクロイックミラー3がこのよ
うに構成されているために、クロスダイクロイックミラ
ー3に入射した白色光源光は、−Y方向に進行する青色
光(B光)と、Y方向に進行する赤色光(R光)と、ク
ロスダイクロイックミラー3をそのまま透過して−X方
向に進行する緑色光(G光)とに色分解される。
As shown in FIG. 1, the white light source light incident from the -Y direction is changed its optical axis to the -X direction by the bending mirror 2, and the B light reflecting dichroic mirror 3B and the R light reflecting dichroic mirror 3R are mutually moved. The light enters a color separation optical system composed of a cross dichroic mirror 3 intersecting at right angles. FIG.
FIG. 6B shows an example of the transmittance-wavelength characteristic of the B light reflecting dichroic film of the light reflecting dichroic mirror 3B. FIG. 6B shows an example of the transmittance-wavelength characteristic of the R light reflecting dichroic film of the R light reflecting dichroic mirror 3R. Show. FIG.
In (a) and (b), the vertical axis indicates transmittance, and the horizontal axis indicates wavelength. The dichroic mirrors 3B and 3R are configured by forming a dichroic film having these characteristics on each glass substrate. Since the cross dichroic mirror 3 as the color separation optical system is configured as described above, the white light source light incident on the cross dichroic mirror 3 is converted into blue light (B light) traveling in the −Y direction and blue light (B light) traveling in the Y direction. The light is separated into red light (R light) that travels and green light (G light) that passes through the cross dichroic mirror 3 and travels in the −X direction.

【0028】なお、クロスダイクロイックミラー3から
出射するG光は、クロスダイクロイックミラー3に入射
する光がクロスダイクロイックミラー3に入射する際の
光軸及び進行方向と同一の光軸及び進行方向(−X方
向)で前記色分解光学系から出射する。クロスダイクロ
イックミラー3から出射するR光及びB光は、クロスダ
イクロイックミラー3から出射する際のG光の色光の光
軸に対して垂直な光軸でクロスダイクロイックミラー3
から出射するとともに、クロスダイクロイックミラー3
から出射する際のR光及びB光の進行方向は互いに逆方
向(Y方向と−Y方向)である。
The G light emitted from the cross dichroic mirror 3 has the same optical axis and traveling direction (-X) as the light incident on the cross dichroic mirror 3 when entering the cross dichroic mirror 3. Direction) from the color separation optical system. The R light and the B light emitted from the cross dichroic mirror 3 have an optical axis perpendicular to the optical axis of the color light of G light emitted from the cross dichroic mirror 3,
And the cross dichroic mirror 3
The traveling directions of the R light and the B light at the time of emission from are opposite to each other (Y direction and -Y direction).

【0029】クロスダイクロイックミラー3にて色分解
された各色光のうち、R光及びG光は、それぞれ折り曲
げミラー5R,5Gによって反射されてそれらの光軸方
向をZ方向に変え、Z方向に進行する。クロスダイクロ
イックミラー3によって色分解されて−Y方向に出射さ
れたB光は、XY平面に対して垂直に配置された折り曲
げミラー4BによってXY平面と平行な方向に反射さ
れ、当該ミラー4Bによって反射されたB光は、折り曲
げミラー5Bによって反射されてその光軸方向をZ方向
に変え、Z方向に進行する。
Of the color lights separated by the cross dichroic mirror 3, the R light and the G light are reflected by the bending mirrors 5R and 5G, respectively, change their optical axis directions to the Z direction, and travel in the Z direction. I do. The B light color-separated by the cross dichroic mirror 3 and emitted in the −Y direction is reflected in a direction parallel to the XY plane by a bending mirror 4B arranged perpendicular to the XY plane, and reflected by the mirror 4B. The reflected B light is reflected by the bending mirror 5B, changes its optical axis direction to the Z direction, and travels in the Z direction.

【0030】なお、図3は、図1中の前述した要素2,
3,4B,5R,5G,5Bを−Z方向に見たXY平面
図である。
FIG. 3 shows the elements 2 and 3 in FIG.
It is the XY plan view which looked at 3, 4B, 5R, 5G, and 5B in the -Z direction.

【0031】再び図1を参照すると、折り曲げミラー5
R,5G,5Bによって反射されて、Z方向に進行する
R光、G光、B光は、Z方向に眺めた場合に各ミラー5
R,5G,5Bと重なる位置(すなわち、各ミラー5
R,5G,5Bと同一のX,Y位置)であって、XY平
面と平行な面上に配置された偏光ビームスプリッタ6
R,6G,6Bにそれぞれ入射される。なお、偏光ビー
ムスプリッタ6R,6G,6Bの配置方向は、各偏光ビ
ームスプリッタ6R,6G,6Bに入射した各色光が当
該偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bの偏光分離部
によってそれぞれ2つの直線偏光光に偏光分離され、当
該2つの直線偏光光のうちの反射される直線偏光光(本
例では、S偏光光)の出射方向と、各色光の前記折り曲
げミラー5R,5G,5Bへの入射方向とが一致する方
向になるように配置されている。
Referring again to FIG. 1, the folding mirror 5
The R light, G light, and B light reflected by R, 5G, and 5B and traveling in the Z direction are mirrors 5 when viewed in the Z direction.
R, 5G, 5B (ie, each mirror 5
R, 5G, 5B) and a polarizing beam splitter 6 disposed on a plane parallel to the XY plane.
R, 6G, and 6B are respectively incident. The direction of arrangement of the polarization beam splitters 6R, 6G, 6B is such that each color light incident on each of the polarization beam splitters 6R, 6G, 6B is converted into two linearly polarized light beams by the polarization separation units of the polarization beam splitters 6R, 6G, 6B. Outgoing direction of reflected linearly polarized light (in this example, s-polarized light) out of the two linearly polarized lights, and incident directions of the respective color lights to the bending mirrors 5R, 5G, and 5B. Are arranged in the same direction.

【0032】偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bへ
入射する各色光が当該偏光ビームスプリッタ6R,6
G,6Bを透過する面上には、反射型液晶ライトバルブ
7R,7G,7Bがそれぞれ配置されている。
Each color light incident on the polarization beam splitters 6R, 6G, 6B is changed by the polarization beam splitters 6R, 6R.
The reflective liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B are arranged on the surface that transmits G and 6B, respectively.

【0033】図4も参照して、偏光ビームスプリッタ6
R,6G,6Bとライトバルブ7R,7G,7Bの機能
について説明する。偏光ビームスプリッタ6R,6G,
6Bに入射した各色光は、当該偏光ビームスプリッタ6
R,6G,6Bの偏光分離部によって当該偏光分離部を
透過するP偏光光と当該偏光分離部にて反射されるS偏
光光とに偏光分離される。本実施の形態においては、反
射されたS偏光光は廃棄される。一方、当該偏光分離部
を透過して当該偏光ビームスプリッタ6R,6G,6B
を出射するP偏光光は、出射してすぐの位置に配置され
た反射型液晶ライトバルブ7R,7G,7Bにそれぞれ
入射される。
Referring also to FIG. 4, the polarization beam splitter 6
The functions of R, 6G, 6B and light valves 7R, 7G, 7B will be described. Polarization beam splitters 6R, 6G,
6B is incident on the polarization beam splitter 6.
The light is polarized and separated by the R, 6G, and 6B polarization separation units into P-polarized light transmitted through the polarization separation unit and S-polarized light reflected by the polarization separation unit. In the present embodiment, the reflected S-polarized light is discarded. On the other hand, the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B are transmitted through the polarization splitting section.
Is incident on the reflective liquid crystal light valves 7R, 7G, 7B arranged immediately after the light is emitted.

【0034】ここで、反射型ライトバルブ、特に、本実
施の形態において前記ライトバルブ7R,7G,7Bと
して採用した電気書き込み式反射型ライトバルブについ
て、図8を用いて説明する。もっとも、本実施の形態で
は、ライトバルブ7R,7G,7Bとして、光書き込み
式反射型ライトバルブを採用してもよいことは、勿論で
ある。図8は、電気書き込み式反射型ライトバルブの一
例を示す概略断面図である。この電気書き込み式反射型
ライトバルブは、図8に示すように、透明ガラス基板3
01、透明ITO電極302、液晶配向膜303、TN
液晶層304、液晶配向膜305、反射電極306、反
射電極306とTFTドレイン312との間を接続する
導体307,308、TFTドレイン312、TFTゲ
ート310、TFTソース311、TFT酸化物層30
9、及びシリコン基板313を備えている。なお、図8
中、314はTFTソース拡散領域、315はTFTド
レイン拡散領域である。ゲート310に電圧が印加され
ることにより、TFTがスイッチングしてドレイン31
2を経由して電極306と対向電極302との間に電圧
が印加され、その箇所の液晶分子は互いに平行に配列す
ることとなり、当該箇所の液晶層304が1/4波長板
として作用する。このため、当該箇所に入射した偏光光
は、円偏光となって金属反射電極306に入射し、該電
極306によって逆方向に反射され、再度液晶304を
通過する際に円偏光から入射光とは偏光方向が90度ず
れた偏光光となって出射されることとなる。一方、ゲー
ト310に電圧が印加されない箇所では、TFTはスイ
ッチングされないために電極306と対向電極302と
の間に電界は発生せず、液晶分子は配向膜303,30
5に倣って配向されており、入射光はこの液晶分子に倣
って旋向されて入射し、金属電極306にて反射され、
再度液晶分子のねじれに倣って再度旋向され、入射光と
同じ偏光方向の偏光光となって出射する。このように選
択された箇所のみ、入射光の偏光方向と偏光方向が90
度ずれた偏光光を出射することができる。以上が電気書
き込み式反射型ライトバルブの機能であり、電気書き込
み式反射型ライトバルブは、基本的に、電気的に選択し
た箇所の反射出射光の偏光方向を入射光とは異なる偏光
方向に変換させる機能を有する。このような構造を持っ
た電気書き込み式反射型ライトバルブの場合、TFTは
電極306の下部に配置することができるために、電極
306の面積を大きくとることができ、開口率を格段に
大きくすることができる。
Here, the reflection type light valve, in particular, the electric writing type reflection type light valve employed as the light valves 7R, 7G, 7B in the present embodiment will be described with reference to FIG. However, in the present embodiment, as a matter of course, a light-writing reflective light valve may be employed as the light valves 7R, 7G, 7B. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electric writing type reflective light valve. As shown in FIG. 8, the electric writing type reflection type light valve has a transparent glass substrate 3.
01, transparent ITO electrode 302, liquid crystal alignment film 303, TN
Liquid crystal layer 304, liquid crystal alignment film 305, reflective electrode 306, conductors 307 and 308 connecting between reflective electrode 306 and TFT drain 312, TFT drain 312, TFT gate 310, TFT source 311, TFT oxide layer 30
9 and a silicon substrate 313. FIG.
314 is a TFT source diffusion region, and 315 is a TFT drain diffusion region. When a voltage is applied to the gate 310, the TFT switches and the drain 31
A voltage is applied between the electrode 306 and the opposing electrode 302 via 2, and the liquid crystal molecules at that location are arranged in parallel with each other, and the liquid crystal layer 304 at that location acts as a quarter-wave plate. Therefore, the polarized light that has entered the relevant portion becomes circularly polarized light, enters the metal reflective electrode 306, is reflected by the electrode 306 in the opposite direction, and when passing through the liquid crystal 304 again, is different from the circularly polarized light as incident light. The light is emitted as polarized light whose polarization direction is shifted by 90 degrees. On the other hand, at a place where no voltage is applied to the gate 310, the TFT is not switched, so that no electric field is generated between the electrode 306 and the counter electrode 302, and the liquid crystal molecules are aligned with the alignment films 303 and 30.
5, the incident light is turned and imitated according to the liquid crystal molecules, reflected by the metal electrode 306,
The light is again rotated in accordance with the twist of the liquid crystal molecules, and is emitted as polarized light having the same polarization direction as the incident light. The polarization direction and polarization direction of the incident light are 90
It is possible to emit polarized light shifted by a degree. The above is the function of the electric writing type reflection type light valve. The electric writing type reflection type light valve basically converts the polarization direction of the reflected outgoing light at an electrically selected location to a polarization direction different from the incident light. It has a function to make In the case of an electric writing type reflective light valve having such a structure, the TFT can be arranged below the electrode 306, so that the area of the electrode 306 can be increased and the aperture ratio can be significantly increased. be able to.

【0035】再び図1及び図4を参照すると、クロスダ
イクロイックミラー3により色分解されてライトバルブ
7R,7G,7Bにそれぞれ入射したP偏光のR光、G
光、B光は、各色用の画像信号によって変調を受けて反
射されてそれぞれ変調光として各ライトバルブ7R,7
G,7Bから出射され、再び偏光ビームスプリッタ6
R,6G,6Bにそれぞれ入射される。前述した電気書
き込み式反射型ライトバルブの原理からわかるように、
前記各色の変調光には、各色用の画像信号に応じて電圧
が印加された箇所のS偏光光と電圧が印加されていない
箇所のP偏光光とが混ざっている。偏光ビームスプリッ
タ6R,6G,6Bにそれぞれ入射された変調光は、当
該偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bよりそれぞれ
検光される。すなわち、各色の変調光のうちのS偏光光
のみが偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bの偏光分
離部にてそれぞれ反射されて色合成光学系としてのダイ
クロイックプリズム8へ向けて進行し(つまり、検光さ
れ)、各色の変調光のうちのP偏光光は偏光ビームスプ
リッタ6R,6G,6Bを透過して−Z方向に廃棄され
る。
Referring again to FIG. 1 and FIG. 4, the P-polarized R light, G light which has been color-separated by the cross dichroic mirror 3 and incident on the light valves 7R, 7G, 7B respectively.
The light and the B light are modulated and reflected by the image signals for the respective colors, and are reflected as modulated light, respectively.
G, 7B, and the polarization beam splitter 6
R, 6G, and 6B are respectively incident. As can be seen from the principle of the electric writing reflective light valve described above,
In the modulated light of each color, S-polarized light at a location where a voltage is applied according to the image signal for each color and P-polarized light at a location where no voltage is applied are mixed. The modulated light that has entered the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B is analyzed by the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B, respectively. That is, only the S-polarized light of the modulated light of each color is reflected by the polarization splitters of the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B, respectively, and travels toward the dichroic prism 8 as a color combining optical system (that is, detection). The P-polarized light of the modulated light of each color passes through the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B and is discarded in the −Z direction.

【0036】各偏光ビームスプリッタ6R,6G,6B
から出射された各色の検光光は、前記色分解光学系とし
てのクロスダイクロイックミラー3にて色分解された各
色光の折り曲げミラー5R,5G,5Bへの入射方向と
逆方向に出射され、ダイクロイックプリズム8から構成
される色合成光学系に入射される。
Each polarizing beam splitter 6R, 6G, 6B
The analysis light of each color emitted from the above is emitted in a direction opposite to the direction of incidence of the color lights separated by the cross dichroic mirror 3 as the color separation optical system into the bending mirrors 5R, 5G, 5B. The light is incident on a color combining optical system composed of a prism 8.

【0037】以上の説明からわかるように、ダイクロイ
ックプリズム8に入射するG光及びR光は、互いに垂直
な光軸で当該ダイクロイックプリズム8に入射し、ダイ
クロイックプリズム8に入射するB光は、ダイクロイッ
クプリズム8に入射する際のR光の検光光及びG光の検
光光の光軸に対して垂直でも平行でもない光軸で当該ダ
イクロイックプリズム8に入射する。また、色合成光学
系としてのダイクロイックプリズム8に入射する際のG
光及びR光の光軸は、色分解光学系としてのクロスダイ
クロイックミラー3から出射する際のG光及びR光の光
軸に対してそれぞれ平行であるとともに、ダイクロイッ
クプリズム8に入射する際のG光及びR光の進行方向
は、クロスダイクロイックミラー3から出射する際のG
光及びR光の進行方向とそれぞれ逆である。さらに、ク
ロスダイクロイックミラー3から出射するB光の光軸
は、当該B光がダイクロイックプリズム8に入射する前
に、折り曲げミラー4Bにて、ダイクロイックプリズム
8に入射する際のB光の光軸に対して平行である光軸に
一旦変換され、当該光軸におけるB光の進行方向は、ダ
イクロイックプリズム8に入射する際のB光の進行方向
と逆である。
As can be understood from the above description, the G light and the R light incident on the dichroic prism 8 enter the dichroic prism 8 with optical axes perpendicular to each other, and the B light incident on the dichroic prism 8 is 8, the light enters the dichroic prism 8 with an optical axis that is neither perpendicular nor parallel to the optical axes of the R-light and G-light. In addition, G when entering the dichroic prism 8 as a color combining optical system
The optical axes of the light and the R light are parallel to the optical axes of the G light and the R light when they are emitted from the cross dichroic mirror 3 as a color separation optical system, respectively, and at the same time, when they are incident on the dichroic prism 8. The traveling directions of the light and the R light are different from those of the G light emitted from the cross dichroic mirror 3.
The traveling directions of the light and the R light are opposite to each other. Further, the optical axis of the B light emitted from the cross dichroic mirror 3 is, with respect to the optical axis of the B light when entering the dichroic prism 8, by the bending mirror 4 B before the B light enters the dichroic prism 8. The light beam is once converted into a parallel optical axis, and the traveling direction of the B light on the optical axis is opposite to the traveling direction of the B light when entering the dichroic prism 8.

【0038】ここで、図5を参照して、色合成光学系を
構成するダイクロイックプリズム8について説明する。
図5は、図1中の要素6R,6G,6B,7R,7G,
7B,8を−Z方向に見たXY平面図である。このダイ
クロイックプリズム8は、3個のそれぞれ異なる形状の
三角プリズム部材8−1,8−2,8−3を有してい
る。部材8−1はXY断面形状が直角2等辺三角形状で
ある三角柱であり、部材8−2はXY断面形状が鋭角三
角形状(内角は図5中に示されているように45度、
α,βである。)の三角柱であり、部材8−3はXY断
面形状が鈍角三角形(2つの鋭角の内角のうち部材8−
2の内角α側の内角はγである)の三角柱である。本実
施の形態では、前記角αと前記角γとの和が直角になる
という条件の下で、前記各α,β,γは任意に定めるこ
とができる。本実施の形態では、ダイクロイックプリズ
ム8は、前記部材8−1,8−2,8−3を、ダイクロ
イック膜8G,8Bを挟んで貼り合わせることによって
組み合わせて構成されている。すなわち、本実施の形態
では、G光反射ダイクロイック膜8Gが予め形成された
部材8−1の2つの45度の頂角を両有する斜面と、部
材8−2の頂角β及び頂角45度を両有する斜面とが、
接着剤で貼り合わされている。また、B光反射ダイクロ
イック膜8Bが予め形成された部材8−2の頂角α及び
頂角βを両有する斜面と、部材8−3の頂角γ及び鈍角
の頂角を両有する斜面とが、接着剤で貼り合わされてい
る。なお、各ダイクロイック膜8G,8Rは、貼り合わ
せる相手側の部材の貼り合わせ面に形成しておいてもよ
いことは言うまでもない。図7(a)にはG光反射ダイ
クロイック膜8Gの透過率−波長特性の一例を示し、図
7(b)にはB光反射ダイクロイック膜8Bの透過率−
波長特性の一例を示す。以上の構成により、各部材8−
1,8−2,8−3を貼り合わせた後に、ダイクロイッ
クプリズム8を構成する部材8−1の面8−1−bと部
材8−2の面8−2−aとは互いに平行となり、部材8
−1の面8−1−aと部材8−3の面8−3−bとは互
いに平行となり、かつ、面8−1−b,8−2−aと面
8−1−a,8−3−bとは直角になる。
Here, the dichroic prism 8 constituting the color combining optical system will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the elements 6R, 6G, 6B, 7R, 7G,
It is the XY plan view which looked at 7B and 8 in the -Z direction. The dichroic prism 8 has three differently shaped triangular prism members 8-1, 8-2, 8-3. The member 8-1 is a triangular prism whose XY cross section is a right-angled isosceles triangle, and the member 8-2 is an acute triangle having an XY cross section (inner angle is 45 degrees as shown in FIG.
α and β. ), And the member 8-3 has an obtuse triangular XY cross-sectional shape (the member 8-3 of the two acute inner angles).
The inner angle on the side of the inner angle α of No. 2 is γ). In the present embodiment, the respective α, β, and γ can be arbitrarily determined under the condition that the sum of the angle α and the angle γ is a right angle. In the present embodiment, the dichroic prism 8 is configured by combining the members 8-1, 8-2, and 8-3 with the dichroic films 8G and 8B interposed therebetween. That is, in the present embodiment, the slope having both the two 45-degree apex angles of the member 8-1 on which the G light reflecting dichroic film 8G is formed in advance, and the apex angle β and the apex angle 45 degrees of the member 8-2 And a slope having both
Laminated with adhesive. The slope having both the apex angle α and the apex angle β of the member 8-2 on which the B light reflecting dichroic film 8B is formed in advance, and the slope having both the apex angle γ and the obtuse angle of the member 8-3 are different. , Glued together. Needless to say, each of the dichroic films 8G and 8R may be formed on the bonding surface of the member to be bonded. FIG. 7A shows an example of the transmittance-wavelength characteristic of the G light reflecting dichroic film 8G, and FIG. 7B shows the transmittance of the B light reflecting dichroic film 8B.
An example of a wavelength characteristic is shown. With the above configuration, each member 8-
After bonding 1, 8-2 and 8-3, the surface 8-1-b of the member 8-1 and the surface 8-2-a of the member 8-2 constituting the dichroic prism 8 are parallel to each other, Member 8
-1 and the surface 8-3-b of the member 8-3 are parallel to each other, and the surfaces 8-1-b and 8-2-a and the surfaces 8-1-a and 8 It becomes a right angle with -3-b.

【0039】R光用ライトバルブ7Rから出射された変
調光は、偏光ビームスプリッタ6Rに入射し、当該偏光
ビームスプリッタ6Rの偏光分離部にて偏光分離されて
検光され、当該検光光のみが、−Y方向に偏光ビームス
プリッタ6Rから出射され、ダイクロイックプリズム8
を構成する部材8−1の面8−1−aに垂直に入射され
る。面8−1−aに入射したR光の検光光は、ダイクロ
イック膜8G,8Bを透過して、部材8−3の面8−3
−bと垂直に(すなわち、−Y方向に)当該ダイクロイ
ックプリズム8から出射される。
The modulated light emitted from the light valve for R light 7R enters the polarization beam splitter 6R, is polarized and separated by the polarization splitter of the polarization beam splitter 6R, and is analyzed. Out of the polarizing beam splitter 6R in the −Y direction, and the dichroic prism 8
Are incident perpendicularly to the surface 8-1-a of the member 8-1 that constitutes. The analysis light of the R light incident on the surface 8-1-a passes through the dichroic films 8G and 8B, and the surface 8-3 of the member 8-3.
The light exits from the dichroic prism 8 perpendicularly to -b (that is, in the -Y direction).

【0040】G光用ライトバルブ7Gから出射された変
調光は、偏光ビームスプリッタ6Gに入射し、当該偏光
ビームスプリッタ6Gの偏光分離部にて偏光分離されて
検光され、当該検光光のみが、X方向に偏光ビームスプ
リッタ6Gから出射され、ダイクロイックプリズム8を
構成する部材8−2の面8−2−aに垂直に入射され
る。面8−2−aに入射したG光の検光光は、G光反射
ダイクロイック膜8Gにて反射され、その光軸を−Y方
向に変え、ダイクロイック膜8Bを透過して部材8−3
の面8−3−bと垂直に(すなわち、−Y方向に)当該
ダイクロイックプリズム8から出射される。
The modulated light emitted from the G light valve 7G enters the polarization beam splitter 6G, is polarized and separated by the polarization splitter of the polarization beam splitter 6G, and is analyzed. , In the X direction, from the polarizing beam splitter 6G, and perpendicularly enter the surface 8-2-a of the member 8-2 forming the dichroic prism 8. The analysis light of the G light incident on the surface 8-2-a is reflected by the G light reflection dichroic film 8G, changes its optical axis in the -Y direction, passes through the dichroic film 8B, and transmits the member 8-3.
Out of the dichroic prism 8 perpendicularly to the surface 8-3-b (that is, in the -Y direction).

【0041】B光用ライトバルブ7Bから出射された光
は、偏光ビームスプリッタ6Bに入射し、当該偏光ビー
ムスプリッタ6Bの偏光分離部にて偏光分離されて検光
され、当該検光光のみが、該偏光分離部にて反射されて
偏光ビームスプリッタ6Bから出射する。B光の検光光
が偏光ビームスプリッタ6Bから出射する方向は、ダイ
クロイックプリズム8を構成する部材8−3の面と垂直
な方向である。部材8−3に入射したB光の検光光は、
面8−3−bにて内面全反射を受け、次にB光反射ダイ
クロイック膜8Bにて反射され、部材8−3の面8−3
−bと垂直に(すなわち、−Y方向に)出射する。
The light emitted from the light valve 7B for B light enters the polarization beam splitter 6B, is polarized and separated by the polarization beam splitter of the polarization beam splitter 6B, and is analyzed. The light is reflected by the polarization splitting unit and emitted from the polarization beam splitter 6B. The direction in which the detection light of the B light is emitted from the polarization beam splitter 6B is a direction perpendicular to the surface of the member 8-3 constituting the dichroic prism 8. The analysis light of the B light incident on the member 8-3 is
The surface 8-3-b undergoes total internal reflection, and is then reflected by the B light reflecting dichroic film 8B to form a surface 8-3 of the member 8-3.
Light is emitted perpendicular to -b (that is, in the -Y direction).

【0042】以上が色合成光学系としてのダイクロイッ
クプリズム8の説明であるが、前記角度α,β,γ及び
部材8−3の形状は、前述した条件を満たすように、更
にB光が内面全反射の条件を満たすように、更にダイク
ロイックプリズム8を出射するR光、G光及びB光の出
射光軸が互いに一致して面8−3−bと垂直になるよう
に、プリズム部材8−1,8−2,8−3の屈折率に鑑
みて決定される。なお、各色光用ライトバルブ7R,7
G,7Bから偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bを
経てダイクロイックプリズム8を出射するまで、各色光
とも光路長が同じになるように設定されている。
The above is the description of the dichroic prism 8 as a color combining optical system. The angles α, β, γ and the shape of the member 8-3 are further adjusted so that the B light is applied to the entire inner surface so as to satisfy the aforementioned conditions. In order to satisfy the condition of reflection, the prism member 8-1 is further arranged so that the emission optical axes of the R light, G light and B light emitted from the dichroic prism 8 coincide with each other and are perpendicular to the surface 8-3-b. , 8-2, 8-3. The light valves 7R, 7
The light path length of each color light is set to be the same from G and 7B to the dichroic prism 8 through the polarizing beam splitters 6R, 6G and 6B.

【0043】なお、本実施の形態においては、ダイクロ
イック膜8G,8Bがそれぞれ図7(a)(b)の特性
を有することから、R光がダイクロイック膜8R,8B
を透過することになるため、いずれのダイクロイック膜
8G,8Bも反射波長領域と透過波長領域との境界とな
る波長を設定することによってそれらの特性を決定でき
る特徴を持つ。すなわち、特性的に図7(a)に示す特
性をそのまま短波長側にシフトさせれば図7(b)に示
す特性となるために、ダイクロイック膜8G,8Bの設
計も非常に容易になるとともに、入射光線の入射角によ
る特性のばらつきが少ない膜が達成できるという利点が
ある。
In this embodiment, since the dichroic films 8G and 8B have the characteristics shown in FIGS. 7A and 7B, respectively, the R light is emitted from the dichroic films 8R and 8B.
Therefore, both dichroic films 8G and 8B have a characteristic that their characteristics can be determined by setting a wavelength that is a boundary between the reflection wavelength region and the transmission wavelength region. In other words, if the characteristic shown in FIG. 7A is shifted to the shorter wavelength side as it is, the characteristic shown in FIG. 7B is obtained. Therefore, the design of the dichroic films 8G and 8B becomes very easy. In addition, there is an advantage that a film with less variation in characteristics due to the incident angle of the incident light beam can be achieved.

【0044】以上により、各色光用ライトバルブ7R,
7G,7Bにて変調を受けて偏光ビームスプリッタにて
検光された各色光の検光光は、ダイクロイックプリズム
8にて色合成され、当該合成光は、ダイクロイックプリ
ズム8から−Y方向に出射されることになる。そして、
ダイクロイックプリズム8から出射された合成光は、投
射光学系としての投射レンズ(図示せず)に入射され、
スクリーン(図示せず)上にフルカラーの投射像として
投射される。
As described above, each color light valve 7R,
The modulated light of each color, which has been modulated by 7G and 7B and detected by the polarization beam splitter, is color-combined by the dichroic prism 8, and the combined light is emitted from the dichroic prism 8 in the -Y direction. Will be. And
The combined light emitted from the dichroic prism 8 enters a projection lens (not shown) as a projection optical system,
It is projected as a full-color projection image on a screen (not shown).

【0045】以上は、本発明の一実施の形態による投射
型表示装置の基本構成の説明であった。次に、前述した
基本構成にインテグレータ1並びに照明用リレー光学系
等を配置した本実施の形態の投射型表示装置について、
図2を参照して説明する。図2は、本実施の形態による
投射型表示装置の具体的な構成を示す概略斜視図であ
る。図2において、図1に示す要素と同一又は対応する
要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略す
る。なお、図2においても、図1と同じく、互いに直交
するX,Y,Z軸を定義している。
The basic configuration of the projection display device according to one embodiment of the present invention has been described above. Next, the projection type display device of the present embodiment in which the integrator 1 and the illumination relay optical system and the like are arranged in the basic configuration described above,
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic perspective view showing a specific configuration of the projection display device according to the present embodiment. In FIG. 2, the same or corresponding elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. 2, X, Y, and Z axes orthogonal to each other are defined as in FIG.

【0046】図2では、図1に示す前述した基本構成に
加えて、光源99、インテグレータ1、照明用リレー光
学系、及び投射光学系としての投射レンズ106が示さ
れている。まず、投射レンズ106について説明する。
前記色合成光学系としてのダイクロイックプリズム8を
出射した合成光は、投射レンズ106に入射し、該投射
レンズ106にて図示されないスクリーン上に投射され
る。該投射レンズ106は図示しない開口絞りを有し、
該開口絞りに対してスクリーン側に後側レンズ群、前記
開口絞りに対してダイクロイックプリズム8側に前側レ
ンズ群を有する構造を持っている。本実施の形態におけ
る投射レンズ106は、前側にテレセントリックな光学
系である。すなわち、投射レンズ106の前記開口絞り
によって決定される主光線(当該開口絞りの中心を通過
する光線(軸外の光線も含む))は、投射レンズ106
の前側(スクリーンに対し反対側)において、光軸と平
行になっている。
FIG. 2 shows a light source 99, an integrator 1, an illumination relay optical system, and a projection lens 106 as a projection optical system in addition to the basic configuration shown in FIG. First, the projection lens 106 will be described.
The combined light emitted from the dichroic prism 8 as the color combining optical system enters a projection lens 106 and is projected on a screen (not shown) by the projection lens 106. The projection lens 106 has an aperture stop (not shown),
It has a structure having a rear lens group on the screen side with respect to the aperture stop and a front lens group on the dichroic prism 8 side with respect to the aperture stop. The projection lens 106 in the present embodiment is an optical system that is telecentric on the front side. That is, a principal ray (a ray passing through the center of the aperture stop (including an off-axis ray)) determined by the aperture stop of the projection lens 106 is
At the front side (opposite side of the screen) is parallel to the optical axis.

【0047】さて、本実施の形態では、光源99は、図
示されないランプと凹面鏡である楕円鏡とから構成され
ている。該ランプは、前記楕円鏡の第1焦点の位置に配
置されている。前記ランプより出射された光源光は、前
記楕円鏡の第2焦点の位置に集光される。本実施の形態
では、前記インテグレータ1は、直方体の透明光学ガラ
スからなり、インテグレータ1の入射端面(光源99に
近い側の端面)が前記第2焦点に位置するように配置さ
れている。したがって、光源光は、インテグレータ1の
当該端面に集光され、インテグレータ1内に入射する。
インテグレータ1内に入射した光源光は、該インテグレ
ータ1の内面にて複数回反射を繰り返した後に、インテ
グレータ1の入射端面と対向する反対側の端面から出射
される。このインテグレータ1の出射端面には、均一な
光強度分布を所有する面光源が形成されることとなる。
言い換えると、この出射端面は、インテグレータ1の内
面反射によってその入射端面の位置に形成される複数の
光源の虚像からの光によって重畳的に照明されている。
In the present embodiment, the light source 99 is composed of a lamp (not shown) and an elliptical mirror which is a concave mirror. The lamp is arranged at a position of a first focal point of the elliptical mirror. The light source light emitted from the lamp is focused on the second focal point of the elliptical mirror. In the present embodiment, the integrator 1 is formed of a rectangular parallelepiped transparent optical glass, and is arranged such that the incident end face (the end face on the side closer to the light source 99) of the integrator 1 is located at the second focal point. Therefore, the light source light is focused on the end face of the integrator 1 and enters the integrator 1.
The light source light that has entered the integrator 1 is reflected from the inner surface of the integrator 1 a plurality of times, and then emitted from the end surface of the integrator 1 opposite to the incident end surface. A surface light source having a uniform light intensity distribution is formed on the exit end face of the integrator 1.
In other words, the output end face is illuminated in a superimposed manner by light from virtual images of a plurality of light sources formed at the position of the incident end face by internal reflection of the integrator 1.

【0048】図2に示すように、インテグレータ1の出
射端面を出射した光は、−Y方向に進行して、折り曲げ
ミラー2によって光軸の方向を−X方向に変え、照明用
リレー光学系を構成する焦点距離f1の前群照明レンズ
101を経由し、前記色分解光学系であるクロスダイク
ロイックミラー3に入射される。クロスダイクロイック
ミラー3に入射した光は、クロスダイクロイックミラー
3によって、クロスダイクロイックミラー3をそのまま
透過して−X方向に進行するG光と、R光反射ダイクロ
イックミラー3Rにて反射されY方向に進行するR光
と、B光反射ダイクロイックミラー3Bにて反射されて
−Y方向に進行するB光とに色分解される。
As shown in FIG. 2, the light emitted from the exit end face of the integrator 1 travels in the −Y direction, the direction of the optical axis is changed to the −X direction by the bending mirror 2, and the illumination relay optical system is changed. The light enters the cross dichroic mirror 3, which is the color separation optical system, via the front group illumination lens 101 having the focal length f1. The light incident on the cross dichroic mirror 3 is transmitted by the cross dichroic mirror 3 as it is, and passes through the cross dichroic mirror 3 as it is and travels in the −X direction, and is reflected by the R light reflecting dichroic mirror 3R and travels in the Y direction. The light is separated into R light and B light reflected by the B light reflecting dichroic mirror 3B and traveling in the −Y direction.

【0049】クロスダイクロイックミラー3にて色分解
された各色光のうち、R光及びG光は、それぞれ折り曲
げミラー5R,5Gによって反射されてそれらの光軸方
向をZ方向に変えてZ方向に進行し、照明用リレー光学
系を構成する焦点距離f2のR光用の後群照明レンズ1
02R及び焦点距離f2のG光用の後群照明レンズ10
2Gをそれぞれ経て、偏光ビームスプリッタ6R,6G
にそれぞれ入射する。
Of the color lights separated by the cross dichroic mirror 3, the R light and the G light are reflected by the bending mirrors 5R and 5G, respectively, change their optical axis directions to the Z direction, and travel in the Z direction. And a rear-group illumination lens 1 for R light having a focal length f2 which constitutes an illumination relay optical system.
Rear group illumination lens 10 for G light of 02R and focal length f2
After passing through 2G, the polarization beam splitters 6R, 6G
Respectively.

【0050】インテグレータ1の出射端面と前群照明レ
ンズ101との間の間隔は当該レンズ101の焦点距離
f1とされており、前記投射レンズ106の開口絞りに
よって決定される主光線はこの間で光軸に対し平行とな
る。すなわち、前群照明レンズ101は、前側(インテ
グレータ1側)にテレセントリックな光学系を構成して
いる。さらに、前群照明レンズ101と後群照明レンズ
102R,102Gとの間の間隔は、それぞれf1+f
2とされている。すなわち、前群照明レンズ101の後
側焦点位置と後群照明レンズ102R,102Gの前側
焦点位置とが合致している。したがって、前記主光線
は、前群照明レンズ101と後群照明レンズ102R,
102Gとの間において瞳位置にて交差し、後群照明レ
ンズ102R,102Gの後側において光軸と平行とな
る。すなわち、後群照明レンズ102R,102Gは、
後側にテレセントリックな光学系を構成している。結
局、前群照明レンズ101と後群照明レンズ102Rと
で構成されるR光用のリレー光学系及び前群照明レンズ
101と後群照明レンズ102Gとで構成されるG光用
のリレー光学系は、それぞれ前側及び後側にテレセント
リックな光学系を構成している。
The distance between the exit end face of the integrator 1 and the front group illumination lens 101 is defined as the focal length f1 of the lens 101, and the principal ray determined by the aperture stop of the projection lens 106 has an optical axis between them. Is parallel to. That is, the front group illumination lens 101 forms a telecentric optical system on the front side (integrator 1 side). Further, the distance between the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lenses 102R and 102G is f1 + f, respectively.
It is 2. That is, the rear focal position of the front group illumination lens 101 matches the front focal position of the rear group illumination lenses 102R and 102G. Therefore, the principal ray is divided into the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lens 102R,
102G intersects at the pupil position, and is parallel to the optical axis on the rear side of the rear group illumination lenses 102R and 102G. That is, the rear group illumination lenses 102R and 102G
A telecentric optical system is configured on the rear side. After all, the relay optical system for R light composed of the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lens 102R and the relay optical system for G light composed of the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lens 102G are: , Each constitute a telecentric optical system on the front side and the rear side.

【0051】後群照明レンズ102R,102Gを経由
して偏光ビームスプリッタ6R,6Gに入射したR光、
G光のうちの偏光ビームスプリッタ6R,6Gを透過し
たP偏光光はライトバルブ7R,7Gにそれぞれ達する
が、後群照明レンズ102R,102Gとライトバルブ
7R,7Gとの間の間隔はそれぞれ各照明レンズ102
R,102Gの焦点距離f2とされている。
R light that has entered the polarizing beam splitters 6R and 6G via the rear group illumination lenses 102R and 102G,
Of the G light, the P-polarized light that has passed through the polarization beam splitters 6R and 6G respectively reaches the light valves 7R and 7G. However, the distance between the rear group illumination lenses 102R and 102G and the light valves 7R and 7G is different from each other. Lens 102
The focal length is f2 for R and 102G.

【0052】以上説明した前群照明レンズ101と後群
照明レンズ102Rとで構成されるR光用のリレー光学
系及び前群照明レンズ101と後群照明レンズ102G
とで構成されるG光用のリレー光学系により、偏光ビー
ムスプリッタ6R,6G及びライトバルブ7R,7Gは
前記主光線がテレセントリック性を有する位置に配置さ
れていることになる。さらに、当該R光用及びG光用の
リレー光学系によって、インテグレータ1の出射端面
(インテグレータ1が形成する面光源)のR光及びG光
による像が、液晶ライトバルブ7R,7G上にそれぞれ
結像される。すなわち、当該R光用及びG光用のリレー
光学系により、ライトバルブ7R,7Gに対してそれぞ
れR光、G光による臨界照明が達成される。なお、本実
施の形態では、インテグレータ1の出射端面の像は、前
述したリレー光学系を構成する前群照明レンズ101の
焦点距離f1と後群照明レンズ102R,102Gの焦
点距離f2とによって決定される倍率で拡大されて、ラ
イトバルブ7R,7G上にそれぞれ結像されることとな
る。このため、インテグレータ1の端面形状は、効率の
良い照明達成のために、ライトバルブ7R,7Gの画像
表示面の形状を比例縮小した形状に形成しておくことが
好ましい。
The relay optical system for R light composed of the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lens 102R described above, and the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lens 102G.
The polarization beam splitters 6R and 6G and the light valves 7R and 7G are arranged at positions where the chief rays have telecentricity. Further, the R and G relay optical systems form images of the output end face of the integrator 1 (surface light source formed by the integrator 1) with the R and G lights on the liquid crystal light valves 7R and 7G, respectively. Imaged. In other words, the R and G relay optical systems achieve critical illumination of the light valves 7R and 7G with the R light and the G light, respectively. In the present embodiment, the image of the exit end face of the integrator 1 is determined by the focal length f1 of the front group illumination lens 101 and the focal length f2 of the rear group illumination lenses 102R and 102G constituting the above-described relay optical system. The image is magnified by a certain magnification and formed on the light valves 7R and 7G. For this reason, it is preferable that the shape of the end surface of the integrator 1 is formed in proportion to the shape of the image display surface of the light valves 7R and 7G in order to achieve efficient illumination.

【0053】さて、色分解光学系としてのクロスダイク
ロイックミラー3によって色分解されたB光は、当該ク
ロスダイクロイックミラー3を出射して−Y方向に進行
するが、本実施の形態では、既に説明したように、色合
成光学系として用いるダイクロイックプリズム8のB光
入射方向がX方向及びY方向のいずれとも一致しないた
めに、以下に説明するように、B光に関する光学系とし
て、R光、G光に関する光学系と異なる光学系が用いら
れている。クロスダイクロイックミラー3を出射して−
Y方向に進行したB光は、焦点距離f3のB光用の後群
照明レンズ103Bを経て、折り曲げミラー4Bにて光
軸の方向をXY平面と平行な方向に変え、B光用の第2
のリレー光学系を構成する焦点距離f4の前群照明レン
ズ104Bを経由し、折り曲げミラー5Bにて光軸をZ
方向に変え、前記B光用の第2のリレー光学系を構成す
る焦点距離f5の後群照明レンズ105Bを経て偏光ビ
ームスプリッタ6Bに入射する。そして、偏光ビームス
プリッタ6Bに入射したB光のうちの当該偏光ビームス
プリッタ6Bの偏光分離部を透過したP偏光光のみがラ
イトバルブ7Bに入射する。後群照明レンズ103B
は、R光用のリレー光学系の一部及びG光用のリレー光
学系の一部として兼用する前群照明レンズ101と共
に、B光用の第1のリレー光学系を構成している。前群
照明レンズ101と後群照明レンズ103Bと間の間隔
はf1+f3とされている。すなわち、前群照明レンズ
101の後側焦点位置と後群照明レンズ103Bの前側
焦点位置とが合致している。したがって、インテグレー
タ1の出射端面のB光による1次像が、前記焦点距離f
1,f3で決定される大きさで、後群照明レンズ103
Bの出射側における該レンズ103Bから距離f3の位
置に形成される。B光用の第2のリレー光学系を構成す
る前群照明レンズ104B及び後群照明レンズ105B
間の間隔は、f4+f5とされている。すなわち、前群
照明レンズ104Bの後側焦点位置と後群照明レンズ1
05Bの前側焦点位置とが合致している。また、後群照
明レンズ105Bとライトバルブ7Bとの間の間隔は、
f5とされている。したがって、インテグレータ1の出
射端面のB光による前記1次像の像(2次像)が、B光
用の第2の照明リレーレンズを構成する照明レンズ10
4B,105Bによって、ライトバルブ7B上に結像さ
れることになる。すなわち、ライトバルブ7Bは、B光
によって臨界照明されることになる。また、前述したB
光用の第1及び第2のリレー光学系によって、照明レン
ズ103Bと照明レンズ104Bとの間及び照明レンズ
105Bとライトバルブ7Bとの間において、前記主光
線は光軸と平行となる。したがって、前述したB光用の
第1及び第2のリレー光学系によって、偏光ビームスプ
リッタ6B及びライトバルブ7Bは、前記主光線がテレ
セントリック性を有する位置に配置されていることにな
る。
The B light color-separated by the cross dichroic mirror 3 as the color separation optical system exits the cross dichroic mirror 3 and travels in the -Y direction. In the present embodiment, this has already been described. As described above, since the incident direction of the B light of the dichroic prism 8 used as the color synthesizing optical system does not coincide with either the X direction or the Y direction, as described below, the R light and the G light An optical system different from the optical system is used. After exiting the cross dichroic mirror 3,
The B light traveling in the Y direction passes through the rear group illumination lens 103B for the B light having the focal length f3, and changes the direction of the optical axis to a direction parallel to the XY plane by the bending mirror 4B.
After passing through the front group illumination lens 104B of the focal length f4 constituting the relay optical system of FIG.
Then, the light enters the polarization beam splitter 6B via the rear group illumination lens 105B of the focal length f5 constituting the second relay optical system for the B light. Then, of the B light incident on the polarization beam splitter 6B, only the P-polarized light transmitted through the polarization separation unit of the polarization beam splitter 6B is incident on the light valve 7B. Rear group illumination lens 103B
Constitutes a first relay optical system for B light together with the front group illumination lens 101 which also serves as a part of the relay optical system for R light and the relay optical system for G light. The distance between the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lens 103B is f1 + f3. That is, the rear focal position of the front group illumination lens 101 matches the front focal position of the rear group illumination lens 103B. Therefore, the primary image of the output end face of the integrator 1 due to the B light is shifted by the focal length f.
1, the size determined by f3, the rear group illumination lens 103
It is formed at a distance f3 from the lens 103B on the emission side of B. Front group illumination lens 104B and rear group illumination lens 105B constituting a second relay optical system for B light
The interval between them is f4 + f5. That is, the rear focal position of the front group illumination lens 104B and the rear group illumination lens 1
The front focal position of 05B matches. The distance between the rear group illumination lens 105B and the light valve 7B is
f5. Therefore, the image (secondary image) of the primary image by the B light on the exit end face of the integrator 1 is used as the illumination lens 10 constituting the second illumination relay lens for the B light.
4B and 105B form an image on the light valve 7B. That is, the light valve 7B is critically illuminated by the B light. In addition, the aforementioned B
The first and second relay optical systems make the principal ray parallel to the optical axis between the illumination lens 103B and the illumination lens 104B and between the illumination lens 105B and the light valve 7B. Therefore, the polarizing beam splitter 6B and the light valve 7B are arranged at positions where the principal ray has telecentricity by the first and second relay optical systems for the B light described above.

【0054】なお、本実施の形態では、前述した前群照
明レンズ101、後群照明レンズ102R、後群照明レ
ンズ102G、後群照明レンズ103B、B光用の第2
のリレー光学系(前群照明レンズ104B及び後群照明
レンズ105B)が、インテグレータ1により形成され
る面光源の像をライトバルブ7R,7G,7B上にそれ
ぞれ結像させる照明用リレー光学系を構成している。
In this embodiment, the front group illumination lens 101, the rear group illumination lens 102R, the rear group illumination lens 102G, the rear group illumination lens 103B, and the second group for the B light are used.
Relay optical systems (the front group illumination lens 104B and the rear group illumination lens 105B) constitute an illumination relay optical system that forms an image of the surface light source formed by the integrator 1 on the light valves 7R, 7G, and 7B, respectively. doing.

【0055】ライトバルブ7R,7G,7Bを出射した
各色光信号により変調された変調光は、前述したよう
に、各色光用の偏光ビームスプリッタ6R,6G,6B
の偏光分離部によってそれぞれ検光され、当該各色光の
検光光がダイクロイックプリズム8にそれぞれ入射され
る。そして、前述したように、各色光の検光光は当該ダ
イクロイックプリズム8にて色合成されて当該ダイクロ
イックプリズム8から−Y方向に出射し、前記投射レン
ズ106にてスクリーン上に投射される。
The modulated lights modulated by the respective color light signals emitted from the light valves 7R, 7G, 7B are, as described above, polarized light beam splitters 6R, 6G, 6B for the respective color lights.
Are analyzed by the polarization separation units, and the analysis light of each color light is incident on the dichroic prism 8. Then, as described above, the analysis light of each color light is color-combined by the dichroic prism 8, emitted from the dichroic prism 8 in the -Y direction, and projected on the screen by the projection lens 106.

【0056】前記投射レンズ106の開口絞りによって
決定される主光線は、各色光用ライトバルブ7R,7
G,7Bから各色光用の偏光ビームスプリッタ6R,6
G,6B及びダイクロイックプリズム8を経て投射レン
ズ106に至るまで、光軸と平行である。すなわち、各
色光用の偏光ビームスプリッタ6R,6G,6B及び色
合成光学系としてのダイクロイックプリズム8は、前記
主光線がテレセントリック性を維持する位置に配置され
ていることになる。
The principal rays determined by the aperture stop of the projection lens 106 are the light valves 7R and 7R for each color light.
G, 7B to the polarization beam splitters 6R, 6 for each color light
G, 6B and the dichroic prism 8 reach the projection lens 106, and are parallel to the optical axis. That is, the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B for the respective color lights and the dichroic prism 8 as the color combining optical system are arranged at positions where the principal rays maintain telecentricity.

【0057】色合成光学系にて色合成を実施するダイク
ロイック膜8G,8Bは誘電体膜を多層積層して構成さ
れるが、これらの膜8G,8Bは入射する光線の入射角
度に応じて反射特性が異なる特性を有している。このた
め、前記軸外主光線毎に当該膜8G,8Bに入射する角
度が異なると、スクリーン上においてカラーシェーディ
ングが発生してしまう。この点、本実施の形態によれ
ば、色合成光学系としてのダイクロイックプリズム8
は、主光線がテレセントリック性を有する位置に配置さ
れているため、色合成光学系の主光線の入射角度特性に
起因するカラーシェーディングが発生しない。
The dichroic films 8G and 8B for performing color synthesis by the color synthesis optical system are formed by laminating dielectric films in multiple layers, and these films 8G and 8B reflect light according to the incident angle of incident light rays. The characteristics have different characteristics. For this reason, if the angles of incidence on the films 8G and 8B differ for each off-axis principal ray, color shading will occur on the screen. In this regard, according to the present embodiment, the dichroic prism 8 as a color combining optical system
Since the principal ray is located at a position having telecentricity, color shading due to the incident angle characteristic of the principal ray of the color combining optical system does not occur.

【0058】また、偏光ビームスプリッタ6R,6G,
6Bも軸外主光線の入射角度が異なると、偏光分離特性
が異なることとなり、これに起因して投射像にコントラ
ストムラが発生する。この点、本実施の形態において
は、各色光用の偏光ビームスプリッタ6R,6G,6B
は主光線がテレセントリック性を有する位置に配置され
ているため、偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bの
主光線の入射角度特性に起因する投射像のコントラスト
ムラが発生することもない。
Further, the polarization beam splitters 6R, 6G,
If the incident angle of the off-axis chief ray is also different in 6B, the polarization separation characteristics will be different, and as a result, contrast unevenness will occur in the projected image. In this regard, in the present embodiment, the polarization beam splitters 6R, 6G, 6B for the respective color lights are used.
Since the principal ray is disposed at a position having telecentricity, there is no occurrence of contrast unevenness of the projected image due to the incident angle characteristic of the principal ray of the polarizing beam splitters 6R, 6G, 6B.

【0059】さらに、液晶ライトバルブ7R,7G,7
Bも軸外主光線の入射角度が異なると、液晶層の変調特
性が異なり、これに起因して投射像にコントラストムラ
が発生する。この点、本実施の形態においては、ライト
バルブ7R,7G,7Bは主光線がテレセントリック性
を有する位置に配置されているため、ライトバルブ7
R,7G,7Bの主光線の入射角度特性に起因する投射
像のコントラストムラが発生することもない。
Further, the liquid crystal light valves 7R, 7G, 7
If the incident angle of the off-axis chief ray also differs for B, the modulation characteristics of the liquid crystal layer differ, and as a result, contrast unevenness occurs in the projected image. In this regard, in this embodiment, since the light valves 7R, 7G, and 7B are arranged at positions where the principal ray has telecentricity, the light valve 7
There is no unevenness in the contrast of the projected image due to the incident angle characteristics of the principal rays of R, 7G, and 7B.

【0060】また、本実施の形態においては、色分解光
学系と色合成光学系とが別個の光学系にて構成され、色
合成光学系としてのダイクロイックプリズム8には、S
偏光光のみが入射される。したがって、ダイクロイック
プリズム8のダイクロイック膜8G,8Bは、入射する
S偏光光に対してのみ所望のダイクロイック特性が得ら
れればよく、当該入射するS偏光光に対してダイクロイ
ック特性の向上を図ることができる。このため、色分解
特性を損なうことなく、色合成特性を向上させることが
でき、投射像の画質の向上を図ることができる。
In the present embodiment, the color separation optical system and the color synthesis optical system are configured as separate optical systems, and the dichroic prism 8 as the color synthesis optical system includes
Only polarized light is incident. Therefore, the dichroic films 8G and 8B of the dichroic prism 8 only need to obtain desired dichroic characteristics only for the incident S-polarized light, and can improve the dichroic characteristics for the incident S-polarized light. . For this reason, the color synthesis characteristics can be improved without impairing the color separation characteristics, and the image quality of the projected image can be improved.

【0061】また、本実施の形態においては、前述した
ように、光源99からの光がクロスダイクロイックミラ
ー3にて色分解された後に、色分解された各色光が当該
各色光にそれぞれ対応して設けられた各偏光ビームスプ
リッタ6R,6G,6Bにてそれぞれ偏光され、各色光
の偏光光がそれぞれ各ライトバルブ7R,7G,7Bに
て変調され、各色光の変調光が前記各偏光ビームスプリ
ッタ6R,6G,6Bにてそれぞれ検光される。このよ
うに、各偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bは白色
光ではなく色分解後の各色光をそれぞれ偏光分離するの
で、各偏光ビームスプリッタ6R,6G,6Bは、狭帯
域の波長域の光に対してのみ偏光分離を行うことにな
る。したがって、各偏光ビームスプリッタ6R,6G,
6Bにおいて偏光分離すべき光の波長域が狭帯域に限定
されることから、各偏光ビームスプリッタ6R,6G,
6Bの偏光分離特性を向上させることができ、結果とし
て投射像のコントラストを良好にすることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, after the light from the light source 99 is color-separated by the cross dichroic mirror 3, the color-separated color lights correspond to the respective color lights. The polarization beams splitters 6R, 6G, 6B provided are respectively polarized, the polarization lights of the respective color lights are modulated by the respective light valves 7R, 7G, 7B, respectively, and the modulation light of the respective color lights is converted into the respective polarization beam splitters 6R. , 6G, and 6B. As described above, since each of the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B separates not the white light but each of the color lights after color separation, each of the polarization beam splitters 6R, 6G, and 6B converts the light into the light in the narrow band wavelength range. Polarization separation will be performed only for this. Therefore, each polarization beam splitter 6R, 6G,
Since the wavelength range of the light to be polarization-separated in 6B is limited to a narrow band, each polarization beam splitter 6R, 6G,
6B can be improved, and as a result, the contrast of the projected image can be improved.

【0062】さらに、本実施の形態においては、前述し
たように、色合成光学系を構成するダイクロイックプリ
ズム8は、各色光用のライトバルブ7R,7G,7Bを
出射した光が各色光毎に配置した偏光ビームスプリッタ
6R,6G,6Bにて検光された後に、当該各色光の偏
光光がダイクロイックプリズム8にて色合成される。こ
のため、ダイクロイックプリズム8を構成する3つの構
成部材8−1,8−2,8−3中を各色光が通過する際
に、当該材料が持っている複屈折性によって偏光方向が
変化し、その色合成光が当該ダイクロイックプリズム8
を出射して投射レンズ106にてスクリーン上に投射さ
れても、投射像のコントラストが劣化することはない。
このため、部材8−1,8−2,8−3として、複屈折
の小さい高価格の材料を使用する必要もなくなる。
Further, in the present embodiment, as described above, the dichroic prism 8 constituting the color synthesizing optical system is arranged such that the light emitted from the light valves 7R, 7G, 7B for each color light is arranged for each color light. After being analyzed by the polarized beam splitters 6R, 6G, and 6B, the polarized lights of the respective color lights are color-combined by the dichroic prism 8. For this reason, when each color light passes through the three constituent members 8-1, 8-2, 8-3 constituting the dichroic prism 8, the polarization direction changes due to the birefringence of the material, The combined color light is applied to the dichroic prism 8.
Is emitted and projected on the screen by the projection lens 106, the contrast of the projected image does not deteriorate.
For this reason, it is not necessary to use a high-priced material having a small birefringence as the members 8-1, 8-2, and 8-3.

【0063】ところで、クロスダイクロイックミラー
は、2枚のダイクロイックミラーをX字型に配置した構
造を有するので、クロスダイクロイックミラーを色分解
光学系として用いると、一般的には、2枚のダイクロイ
ックミラーの交差部分が投射像に影響して色ムラが発生
してしまう。この点、本実施の形態においては、色分解
光学系であるクロスダイクロイックミラー3が前群照明
レンズ101と各色用の後群照明レンズ102R,10
2G,103Bとの間に配置されることから、クロスダ
イクロイックミラー3のミラー3R,3Bの交差部分を
通過する光束がライトバルブ7R,7G,7B上で広が
ることになるので、交差部分に起因する投射像の色ムラ
を防止することができる。
Since the cross dichroic mirror has a structure in which two dichroic mirrors are arranged in an X-shape, if the cross dichroic mirror is used as a color separation optical system, generally, the two dichroic mirrors are used. The intersections affect the projected image and cause color unevenness. In this regard, in the present embodiment, the cross dichroic mirror 3, which is a color separation optical system, includes the front group illumination lens 101 and the rear group illumination lenses 102R, 102R for each color.
Since the light flux passing through the intersection of the mirrors 3R and 3B of the cross dichroic mirror 3 spreads on the light valves 7R, 7G and 7B since it is disposed between the light valves 7R and 7B, it is caused by the intersection. Color unevenness of the projected image can be prevented.

【0064】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでは
ない。
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment.

【0065】例えば、前述した実施の形態においては、
色合成光学系として三角柱形状光学部材8−1,8−
2,8−3をダイクロイック膜8B,8Gを挟んで接着
してダイクロイックプリズム部材8を構成したが、部材
8−2と部材8−3との間には空隙を設けてもよい。そ
の場合には、ダイクロイック膜8Bは部材8−3側に形
成される。
For example, in the above-described embodiment,
Triangular prism shaped optical members 8-1 and 8- as color synthesis optical system
Although the dichroic prism member 8 is formed by bonding the members 2 and 8-3 with the dichroic films 8B and 8G interposed therebetween, a gap may be provided between the members 8-2 and 8-3. In that case, the dichroic film 8B is formed on the member 8-3 side.

【0066】また、ダイクロイックプリズム8を構成す
る三角形状部材8−1,8−2,8−3へのR光、G
光、B光の入射面には反射防止膜が形成されることが好
ましい。
Further, R light, G light to triangular members 8-1, 8-2, 8-3 constituting the dichroic prism 8
Preferably, an antireflection film is formed on the light and B light incident surfaces.

【0067】前述した実施の形態においては、インテグ
レータ1として、直方体形状のロッドインテグレータを
用いたが、その代わりに、フライアイレンズ形状のイン
テグレータを使用してもよい。さらに、光源99とし
て、ランプと楕円鏡とを用いる代わりに、例えば、ラン
プと放物面鏡又は球面鏡とを用いることができる。
In the above-described embodiment, a rectangular parallelepiped rod integrator is used as the integrator 1, but a fly-eye lens integrator may be used instead. Further, instead of using a lamp and an elliptical mirror as the light source 99, for example, a lamp and a parabolic mirror or a spherical mirror can be used.

【0068】さらに、前述した実施の形態においては、
色分解光学系としてクロスダイクロイックミラー3を使
用したが、色分解光学系として、2枚の平板状のダイク
ロイックミラーをクロスさせないで平行に又は直角に配
置したものや、クロスダイクロイックプリズムのように
色分解した各色光のうちの第1及び第2の色光が互いに
反対方向に、第3の色光が前者と直角に出射される光学
系も、同様に使用することができる。
Further, in the above-described embodiment,
The cross dichroic mirror 3 is used as the color separation optical system. However, as the color separation optical system, two flat dichroic mirrors are arranged in parallel or at a right angle without crossing, or a color separation like a cross dichroic prism. An optical system in which the first and second color lights of the respective color lights are emitted in directions opposite to each other and the third color light is emitted at right angles to the former can also be used.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
色分解特性を損なうことなく色合成特性を向上させるこ
とができ、投射像の画質の向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention,
The color synthesis characteristics can be improved without impairing the color separation characteristics, and the image quality of the projected image can be improved.

【0070】また、本発明によれば、偏光ビームスプリ
ッタが全波長域の光に対して良好な偏光分離特性を得る
ことができないことに起因する投射像のコントラストの
劣化を防止することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to prevent the deterioration of the contrast of the projected image due to the inability of the polarizing beam splitter to obtain good polarization separation characteristics for light in all wavelength ranges.

【0071】さらに、本発明によれば、色合成を行う光
学系の複屈折に起因する投射像のコントラストの劣化を
防止することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to prevent the deterioration of the contrast of the projected image due to the birefringence of the optical system for performing color synthesis.

【0072】さらにまた、本発明によれば、ライトバル
ブ、偏光ビームスプリッタ及び色合成光学系を、投射光
学系の開口絞りによって決定される主光線が光軸と平行
なテレセントリック性を有する位置に配置することによ
り、ライトバルブの主光線の入射角度特性に起因する投
射像のコントラストムラ、偏光ビームスプリッタの主光
線の入射角度特性に起因する投射像のコントラストム
ラ、及び、色合成光学系の主光線の入射角度特性に起因
するカラーシェーディングをなくすことができる。
Further, according to the present invention, the light valve, the polarizing beam splitter and the color combining optical system are arranged at a position where the principal ray determined by the aperture stop of the projection optical system has telecentricity parallel to the optical axis. By doing so, the contrast unevenness of the projected image caused by the incident angle characteristic of the principal ray of the light valve, the contrast unevenness of the projected image caused by the incident angle characteristic of the principal ray of the polarizing beam splitter, and the principal ray of the color combining optical system Color shading caused by the incident angle characteristic of the image can be eliminated.

【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よる投射型表示装置の
基本構成を示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a basic configuration of a projection display according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の前記実施の形態による投射型表示装置
の具体的な構成を示す概略斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a specific configuration of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の前記実施の形態による投射型表示装置
の一部を示す概略平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a part of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図4】ライトバルブと偏光ビームスプリッタの機能を
説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating functions of a light valve and a polarizing beam splitter.

【図5】本発明の前記実施の形態による投射型表示装置
の他の一部を示す概略平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing another part of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図6】色分解光学系としてのクロスダイクロイックミ
ラーを構成する各ダイクロイックミラーのダイクロイッ
ク膜の特性の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a characteristic of a dichroic film of each dichroic mirror constituting a cross dichroic mirror as a color separation optical system.

【図7】色合成光学系としてのダイクロイックプリズム
の各ダイクロイック膜の特性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics of each dichroic film of a dichroic prism as a color combining optical system.

【図8】電気書き込み式反射型ライトバルブの一例を示
す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing an example of an electric writing type reflection type light valve.

【図9】従来の投射型表示装置の一例を示す概略構成図
である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インテグレータ 2 折り曲げミラー 3 クロスダイクロイックミラー(色分解光学系) 4B,5B,5G,5R 折り曲げミラー 6R,6G,6B 偏光ビームスプリッタ 7R,7G,7B 電気書き込み式反射型液晶ライトバ
ルブ 8 ダイクロイックプリズム(色合成光学系) 99 光源 101 前群照明レンズ 102R,102G,103B 後群照明レンズ 104B 前群照明レンズ 105B 後群照明レンズ 106 投射レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Integrator 2 Folding mirror 3 Cross dichroic mirror (color separation optical system) 4B, 5B, 5G, 5R Folding mirror 6R, 6G, 6B Polarization beam splitter 7R, 7G, 7B Electric writing reflective liquid crystal light valve 8 Dichroic prism (color Synthetic optical system) 99 Light source 101 Front group illumination lens 102R, 102G, 103B Rear group illumination lens 104B Front group illumination lens 105B Rear group illumination lens 106 Projection lens

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を第1、第2及び第3の色
光に色分解する色分解光学系と、 前記色分解された第1、第2及び第3の色光をそれぞれ
変調する第1、第2及び第3のライトバルブと、 前記第1、第2及び第3のライトバルブによりそれぞれ
変調された第1、第2及び第3の色光を色合成する色合
成光学系と、 前記色合成光学系にて色合成された光を投射する投射光
学系と、 を有する投射型表示装置において、 前記色分解光学系は、クロスダイクロイックミラー又は
クロスダイクロイックプリズム又は複数の平板ダイクロ
イックミラーから構成され、 前記色合成光学系は、3個のそれぞれ異なる形状の三角
プリズム部材を、ダイックロイック膜を挟んで、貼り合
わせるかあるいは空隙を隔てて向かい合わせることによ
って、組み合わせたダイクロイックプリズムから構成さ
れたことを特徴とする投射型表示装置。
1. A color separation optical system that separates light from a light source into first, second, and third color lights, and a color separation optical system that modulates the first, second, and third color lights, respectively. A first, a second, and a third light valve; a color combining optical system for combining the first, second, and third color lights modulated by the first, second, and third light valves, respectively; A projection optical system for projecting light that has been color-combined by the color-combining optical system; anda projection-type display device comprising: a color separation optical system comprising a cross dichroic mirror, a cross dichroic prism, or a plurality of flat dichroic mirrors. The color synthesizing optical system can be assembled by bonding three differently shaped triangular prism members with a dichroic film therebetween or facing each other with a gap therebetween. A projection-type display device comprising a dichroic prism having the same.
【請求項2】 前記色合成光学系を構成する前記ダイク
ロイックプリズムに入射する第1及び第2の色光は、互
いに垂直な光軸で当該ダイクロイックプリズムに入射
し、前記色合成光学系を構成する前記ダイクロイックプ
リズムに入射する第3の色光は、前記色合成光学系を構
成する前記ダイクロイックプリズムに入射する際の第1
及び第2の色光の光軸に対して垂直でも平行でもない光
軸で当該ダイクロイックプリズムに入射することを特徴
とする請求項1記載の投射型表示装置。
2. The first and second color lights incident on the dichroic prism constituting the color synthesizing optical system enter the dichroic prism with optical axes perpendicular to each other, and constitute the color synthesizing optical system. The third color light incident on the dichroic prism is the first color light incident on the dichroic prism constituting the color combining optical system.
2. The projection display device according to claim 1, wherein the light enters the dichroic prism with an optical axis that is neither perpendicular nor parallel to the optical axis of the second color light.
【請求項3】 前記色分解光学系から出射する際の第1
及び第2の色光の光軸は、前記色合成光学系を構成する
前記ダイクロイックプリズムに入射する際の第1及び第
2の色光の光軸に対してそれぞれ平行であるとともに、
前記色分解光学系から出射する際の第1及び第2の色光
の進行方向は、前記色合成光学系を構成する前記ダイク
ロイックプリズムに入射する際の第1及び第2の色光の
進行方向とそれぞれ逆であり、 前記色分解光学系から出射する第3の色光の光軸は、当
該第3の色光が前記色合成光学系を構成する前記ダイク
ロイックプリズムに入射する前に、前記色合成光学系を
構成する前記ダイクロイックプリズムに入射する際の第
3の色光の光軸に対して平行である光軸に一旦変換さ
れ、当該光軸における第3の色光の進行方向は、前記色
合成光学系を構成する前記ダイクロイックプリズムに入
射する際の第3の色光の進行方向と逆であることを特徴
とする請求項2記載の投射型表示装置。
3. A first light source for emitting light from the color separation optical system.
And the optical axis of the second color light is parallel to the optical axis of the first and second color light when entering the dichroic prism constituting the color combining optical system, respectively.
The traveling directions of the first and second color lights when exiting from the color separation optical system are respectively the same as the traveling directions of the first and second color lights when entering the dichroic prism constituting the color synthesis optical system. Conversely, the optical axis of the third color light emitted from the color separation optical system, the third color light, before entering the dichroic prism constituting the color synthesis optical system, the color synthesis optical system When the light is incident on the dichroic prism, the light is once converted into an optical axis parallel to the optical axis of the third color light, and the traveling direction of the third color light on the optical axis constitutes the color synthesis optical system. 3. The projection display device according to claim 2, wherein the direction of travel of the third color light when entering the dichroic prism is opposite to the direction of travel.
【請求項4】 前記色分解光学系にて色分解された第
1、第2及び第3の色光にそれぞれ対応して設けられた
第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタを備え、 前記第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタは、前
記色分解光学系にて色分解された第1、第2及び第3の
色光をそれぞれ2つの偏光光に偏光分離し、 前記第1、第2及び第3のライトバルブは、前記第1、
第2及び第3の偏光ビームスプリッタにて偏光分離され
た第1、第2及び第3の色光の一方の偏光光をそれぞれ
変調し、 前記第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタは、前
記第1、第2及び第3のライトバルブにて変調された第
1、第2及び第3の色光をそれぞれ検光し、 前記色合成光学系は、前記第1、第2及び第3の偏光ビ
ームスプリッタにより検光された第1、第2及び第3の
色光を色合成することを特徴とする請求項1乃至3のい
ずれかに記載の投射型表示装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising: first, second, and third polarization beam splitters provided corresponding to the first, second, and third color lights separated by the color separation optical system, respectively. The first, second, and third polarization beam splitters respectively separate the first, second, and third color lights color-separated by the color separation optical system into two polarization lights, and The second and third light valves are the first,
The first, second, and third polarization beam splitters respectively modulate one of the first, second, and third color lights that have been polarization-separated by the second and third polarization beam splitters. The first, second, and third polarization beam splitters The first, second and third color valves modulated by the first, second and third light valves are respectively analyzed, and the color synthesizing optical system is configured to detect the first, second and third color light. 4. The projection display device according to claim 1, wherein the first, second, and third color lights detected by the polarizing beam splitter are combined.
【請求項5】 前記第1、第2及び第3のライトバル
ブ、前記第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタ並
びに前記色合成光学系が、前記投射光学系の開口絞りに
よって決定される主光線がテレセントリック性を有する
位置に配置されたことを特徴とする請求項4記載の投射
型表示装置。
5. The first, second and third light valves, the first, second and third polarization beam splitters and the color combining optical system are determined by an aperture stop of the projection optical system. The projection display device according to claim 4, wherein the principal ray is arranged at a position having telecentricity.
【請求項6】 前記光源からの光が入射されて面光源を
形成するインテグレータと、前記インテグレータにより
形成される前記面光源の像を前記第1、第2及び第3の
ライトバルブ上にそれぞれ結像させる照明用リレー光学
系と、を備えたことを特徴とする請求項5記載の投射型
表示装置。
6. An integrator receiving light from the light source to form a surface light source, and forming an image of the surface light source formed by the integrator on the first, second, and third light valves, respectively. The projection type display device according to claim 5, further comprising: an illumination relay optical system for forming an image.
【請求項7】 前記照明用リレー光学系は、前記色分解
光学系の前側に配置された前群と、前記色分解光学系の
後側に配置され前記色分解光学系によって色分解された
第1、第2及び第3の色光毎にそれぞれ設けられた第
1、第2及び第3の後群と、前記前群及び前記第3の後
群によって形成された第3の色光による前記面光源の像
の像を前記第3のライトバルブ上に結像させるリレー光
学系と、を備えたことを特徴とする請求項6記載の投射
型表示装置。
7. The illumination relay optical system further includes a front group disposed on a front side of the color separation optical system, and a second group disposed on a rear side of the color separation optical system and color-separated by the color separation optical system. A first, second, and third rear group provided for each of the first, second, and third color lights, and the surface light source using a third color light formed by the front group and the third rear group; 7. The projection display device according to claim 6, further comprising: a relay optical system that forms an image of the image on the third light valve.
【請求項8】 前記色分解光学系から出射する第1の色
光は、前記色分解光学系に入射する光が前記色分解光学
系に入射する際の光軸及び進行方向と同一の光軸及び進
行方向で前記色分解光学系から出射し、 前記色分解光学系から出射する第2及び第3の色光は、
前記色分解光学系から出射する際の第1の色光の光軸に
対して垂直な光軸で前記色分解光学系から出射するとと
もに、前記色分解光学系から出射する際の第2及び第3
の色光の進行方向は互いに逆方向であり、 前記色合成光学系に入射する第2の色光は前記色合成光
学系を透過し、 前記第1の色光が緑色光であり、前記第2の色光が赤色
光であり、前記第3の色光が青色光であることを特徴と
する請求項1乃至7のいずれかに記載の投射型表示装
置。
8. The first color light emitted from the color separation optical system is the same as the optical axis and the traveling direction when the light incident on the color separation optical system is incident on the color separation optical system. The second and third color lights emitted from the color separation optical system in the traveling direction, and emitted from the color separation optical system,
The first color light emitted from the color separation optical system is emitted from the color separation optical system with an optical axis perpendicular to the optical axis of the first color light, and the second and third light emitted from the color separation optical system are emitted from the color separation optical system.
The traveling directions of the color lights are opposite to each other. The second color light incident on the color combining optical system is transmitted through the color combining optical system, the first color light is green light, and the second color light is Is a red light, and the third color light is a blue light. 9. The projection display device according to claim 1, wherein the third color light is a blue light.
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US7070282B2 (en) 2003-06-25 2006-07-04 Nikon Corporation Projection type display apparatus

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