JPH1097012A - Color resultant optical device and projection display device - Google Patents

Color resultant optical device and projection display device

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Publication number
JPH1097012A
JPH1097012A JP8249490A JP24949096A JPH1097012A JP H1097012 A JPH1097012 A JP H1097012A JP 8249490 A JP8249490 A JP 8249490A JP 24949096 A JP24949096 A JP 24949096A JP H1097012 A JPH1097012 A JP H1097012A
Authority
JP
Japan
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light
color
mirror
dichroic mirror
optical device
Prior art date
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Pending
Application number
JP8249490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshito Miyatake
義人 宮武
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8249490A priority Critical patent/JPH1097012A/en
Publication of JPH1097012A publication Critical patent/JPH1097012A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a compact inexpensive color resultant optical device capable of efficiently making three kinds of color light beams resultant by adopting such a constitution that the third color light beam is made diagonal incident on a mirror selective in an incident angle and reflected by a second dichroic mirror, to vertically pass through the mirror selective in the incident angle. SOLUTION: The color resultant optical device is constituted of a first dichroic mirror 41, the second dichroic mirror 42 and the mirror selective in the incident angle 43. This mirror 43 is provided with an optical multilayer film 54 for making a vertical incident light beam pass through and reflecting a diagonal incident light beam on one surface of a glass substrate. In this device, the first color light beam 62 and the second color light beam 64 are made resultant by the first dichroic mirror 41, to be a two-color resultant light beam 65 and outgoing. The third color light beam 67 is made diagonal incident on the mirror 43, to be reflected and the reflected light beam 68 and the two-color resultant light beam 65 are made resultant by the second dichroic mirror 42, to be a three-color light beam 69 and outgoing. The three-color resultant light beam 69 vertically passes through the mirror 43.

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、3つの原色光を1
つの光に合成する色合成光学装置、その色合成光学系を
用いた投写型表示装置、1つの光を3つの原色光に分解
する色分解光学系、およびその色分解光学装置を用いた
撮像装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Color synthesizing optical device for synthesizing two lights, projection display device using the color synthesizing optical system, color separation optical system for separating one light into three primary color lights, and imaging device using the color separation optical device It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
方法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバ
ルブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目さ
れ、ツイストネマッティック(TN)液晶の旋光性が電
界により変化する現象を用いた投写型表示装置は既に商
品化されている。
2. Description of the Related Art In order to obtain a large-screen image, a method of forming an optical image corresponding to an image signal on a light valve, irradiating the optical image with light, and enlarging and projecting the image on a screen by a projection lens is better than the conventional method. Are known. Recently, a projection type display device using a liquid crystal panel as a light valve has attracted attention, and a projection type display device using a phenomenon in which the optical rotation of a twisted nematic (TN) liquid crystal is changed by an electric field has already been commercialized.

【0003】ところで、TN液晶パネルは、入射側と出
射側に偏光板を必要とし、入射側偏光板で入射光のうち
の約半分の光を捨ててしまうために、光利用効率が低い
という問題を抱えている。この問題を解決できる可能性
のある液晶パネルとして高分子分散液晶パネルが提案さ
れている(例えば、特開平1−261620号公報)。
Incidentally, the TN liquid crystal panel requires polarizing plates on the incident side and the emitting side, and about half of the incident light is discarded by the incident side polarizing plate, so that the light use efficiency is low. I have A polymer dispersed liquid crystal panel has been proposed as a liquid crystal panel that can solve this problem (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-261620).

【0004】高分子分散液晶パネルの基本構成と動作の
モデルを図12a,図12bに示す。ガラス基板1,2
の間に高分子分散液晶3が挟持されている。2つのガラ
ス基板1,2の内側の面にはそれぞれ透明電極4,5が
設けられている。高分子分散液晶3は水滴状の液晶7が
高分子樹脂材料8中に分散した構造となっている。液晶
7の常光線屈折率と高分子樹脂材料8の屈折率とはほぼ
等しい。液晶層3に電圧を印加しない場合、図12aに
示すように、液晶分子9はランダムな方向に向く。液晶
層3に垂直に入射する光線10に対して液晶7と高分子
樹脂材料8との境界面で屈折率差を生じるので、光線1
0は屈折率差を有する境界面で屈折を繰り返し、散乱光
となって出射する。液晶層3に十分な電圧を印加する
と、図12bに示すように、液晶分子9はガラス基板
1,2と垂直な方向に向き、入射光線10に対して液晶
7と高分子材料8の屈折率が等しくなるため、入射光1
0は散乱されることなく直進して出射する。
FIGS. 12A and 12B show the basic structure and operation model of a polymer dispersed liquid crystal panel. Glass substrates 1, 2
The polymer-dispersed liquid crystal 3 is interposed therebetween. Transparent electrodes 4 and 5 are provided on the inner surfaces of the two glass substrates 1 and 2, respectively. The polymer-dispersed liquid crystal 3 has a structure in which liquid crystals 7 in the form of water droplets are dispersed in a polymer resin material 8. The ordinary light refractive index of the liquid crystal 7 and the refractive index of the polymer resin material 8 are substantially equal. When no voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the liquid crystal molecules 9 are oriented in random directions as shown in FIG. Since a difference in the refractive index occurs at the interface between the liquid crystal 7 and the polymer resin material 8 with respect to the light beam 10 vertically incident on the liquid crystal layer 3, the light beam 1
0 repeats refraction at a boundary surface having a refractive index difference, and emits as scattered light. When a sufficient voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the liquid crystal molecules 9 are oriented in a direction perpendicular to the glass substrates 1 and 2, and the refractive indices of the liquid crystal 7 and the polymer material 8 with respect to the incident light 10 as shown in FIG. Are equal, the incident light 1
0 is emitted straight without being scattered.

【0005】高分子分散液晶パネルを用いた投写型表示
装置の構成例を図13に示す。ランプ11から出た光
は、凹面鏡12により集光されて液晶パネル13に入射
する。液晶パネル13の表示領域全体に十分な電圧が印
加された場合に、凹面鏡12から出て液晶パネル13に
入射した光がすべて投写レンズ14に入射するようにし
てある。液晶パネル13は高分子分散液晶パネルであ
り、ガラス基板15,16により高分子分散液晶17が
挟持されている。一方のガラス基板16の液晶層17側
の面にはマトリックス状の画素電極が設けられ、他方の
ガラス基板15には共通電極が設けられており、高分子
分散液晶パネル13に映像信号に応じて散乱状態の変化
として光学像を形成することができる。十分な電圧を印
加された画素から出る光はすべて投写レンズ14に入射
してスクリーン18上に到達するので、スクリーン18
上の対応する位置には明るい画素が表示される。電圧が
印加されない画素からは散乱光が出射し、その一部の光
だけが投写レンズ14に入射するのでスクリーン18上
の対応する位置には暗い画素が表示される。このように
して、液晶パネル13上に散乱状態の変化として形成さ
れた光学像は、投写レンズ14によりスクリーン18上
に拡大投写される。
FIG. 13 shows a configuration example of a projection display device using a polymer dispersed liquid crystal panel. Light emitted from the lamp 11 is condensed by the concave mirror 12 and enters the liquid crystal panel 13. When a sufficient voltage is applied to the entire display area of the liquid crystal panel 13, all of the light coming out of the concave mirror 12 and entering the liquid crystal panel 13 enters the projection lens 14. The liquid crystal panel 13 is a polymer dispersed liquid crystal panel, and a polymer dispersed liquid crystal 17 is sandwiched between glass substrates 15 and 16. A matrix-like pixel electrode is provided on the surface of one glass substrate 16 on the side of the liquid crystal layer 17, and a common electrode is provided on the other glass substrate 15. An optical image can be formed as a change in the scattering state. Since all the light emitted from the pixels to which a sufficient voltage is applied enters the projection lens 14 and reaches the screen 18, the screen 18
Bright pixels are displayed at the corresponding positions above. A scattered light is emitted from a pixel to which no voltage is applied, and only a part of the light is incident on the projection lens 14, so that a dark pixel is displayed at a corresponding position on the screen 18. In this way, the optical image formed as a change in the scattering state on the liquid crystal panel 13 is enlarged and projected on the screen 18 by the projection lens 14.

【0006】光出力と解像度を有利にするには、液晶パ
ネルを赤用、緑用、青用と3枚用いると良い。エネルギ
ー効率を高くし、低コストにするために、ランプは1本
とし、投写レンズとスクリーンの位置関係を変えてもコ
ンバージェンスずれを発生させないために、投写レンズ
は1本とするのが良い。この場合、ランプから出射する
光を赤、緑、青の3つの原色光に分解するための色分解
光学装置と、3つのライトバルブから出射する光を1つ
の光に合成するための色合成光学装置が必要である。色
分解光学系と色合成光学系は、効率を高くするために、
ダイックロイックミラーを用いて構成すると良い。
In order to improve the light output and the resolution, it is preferable to use three liquid crystal panels for red, green and blue. In order to increase energy efficiency and reduce costs, the number of lamps is preferably one, and the number of projection lenses is preferably one in order to prevent convergence deviation even when the positional relationship between the projection lens and the screen is changed. In this case, a color separation optical device for separating light emitted from the lamp into three primary colors of red, green, and blue, and a color combining optics for combining light emitted from the three light valves into one light. Equipment is required. The color separation optics and the color composition optics are
It is preferable to use a dichroic mirror.

【0007】高分子分散液晶パネルを3枚用いる投写型
表示装置の構成例を図14に示す。ランプ21、凹面鏡
22、フィルタ23、コールドミラー24、第1リレー
レンズ25、第2リレーレンズ26で光源が構成されて
いる。ランプ21は、赤、緑、青の三原色を含む光を放
射し、その光は凹面鏡22により第1リレーレンズ25
に集光するようにしている。途中には、赤外光と紫外光
とを反射させ、可視光を透過させるフィルタ23と、可
視光を反射し、赤外光を透過させるコールドミラー24
が配置されている。
FIG. 14 shows an example of the configuration of a projection display device using three polymer-dispersed liquid crystal panels. The light source is constituted by the lamp 21, the concave mirror 22, the filter 23, the cold mirror 24, the first relay lens 25, and the second relay lens 26. The lamp 21 emits light including the three primary colors of red, green and blue, and the light is emitted by the concave mirror 22 to the first relay lens 25.
To focus the light. On the way, a filter 23 that reflects infrared light and ultraviolet light and transmits visible light, and a cold mirror 24 that reflects visible light and transmits infrared light
Is arranged.

【0008】第1リレーレンズ25から出射した光は、
第2リレーレンズ26により拡がり角の小さい光に変換
され、2枚のダイクロイックミラー27,28と平面ミ
ラー29で構成される色分解光学装置に入射し、赤、
緑、青の3つの原色光に分解される。各原色光はそれぞ
れフィールドレンズ30,31,32を透過して、液晶
パネル33,34,35に入射する。各液晶パネル3
3,34,35は光散乱状態の変化として光学像を形成
し、各液晶パネル33,34,35からの出射光は2枚
のダイクロイックミラー36,37と平面ミラー38で
構成される色合成光学装置に入射し、1つの光に合成さ
れ、投写レンズ39に入射する。こうして、3つの液晶
パネルに形成された光学像は投写レンズ39によりスク
リーン上に拡大投写される。
The light emitted from the first relay lens 25 is
The light is converted into a light having a small divergence angle by the second relay lens 26, and is incident on a color separation optical device composed of two dichroic mirrors 27 and 28 and a plane mirror 29, where red,
It is decomposed into three primary colors of green and blue. The primary color lights pass through the field lenses 30, 31, and 32 and enter the liquid crystal panels 33, 34, and 35, respectively. Each liquid crystal panel 3
3, 34, 35 form an optical image as a change in the light scattering state, and the light emitted from each of the liquid crystal panels 33, 34, 35 is a color combining optic composed of two dichroic mirrors 36, 37 and a plane mirror 38. The light enters the device, is combined into one light, and enters the projection lens 39. Thus, the optical images formed on the three liquid crystal panels are enlarged and projected on the screen by the projection lens 39.

【0009】図13に示した色合成光学系の他に、接合
面がX字状となるように4個の直角プリズムを貼り合わ
せ、接合面にダイクロイック多層膜を設けた色合成光学
装置が知られている。また、3つの撮像素子を用いたビ
デオカメラでは、撮像レンズから出射する光を3つの原
色光に分解するために、3個の三角プリズムを組み合わ
せ、プリズムにダイクロイック多層膜を蒸着ミラーした
色分解プリズムが用いられている(例えば、特公昭38
−23724号公報、特開昭50−159618号公
報)。この色分解プリズムも色合成光学装置として利用
できる。
In addition to the color synthesizing optical system shown in FIG. 13, there is known a color synthesizing optical device in which four right-angle prisms are bonded so that the bonding surface has an X shape, and a dichroic multilayer film is provided on the bonding surface. Have been. In a video camera using three image pickup devices, a color separation prism in which three triangular prisms are combined and a dichroic multilayer film is vapor-deposited on the prism to separate light emitted from the image pickup lens into three primary color lights. (For example, Japanese Patent Publication No. 38
No. 23724, JP-A-50-159618). This color separation prism can also be used as a color combining optical device.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ダイクロイックミラー
には、分光透過率特性がS偏光とP偏光とで異なり、分
光透過率特性のカットオフ波長(透過率が50%となる
波長)が入射角により変化するという性質がある。偏光
状態を変調する方式のライトバルブを用いる場合には、
ライトバルブから直線偏光が出射するので、色合成ダイ
クロイックミラーにS偏光またはP偏光の一方のみを入
射させることができ、PS差による効率低下の問題は生
じない。しかし、高分子分散液晶を用いたライトバルブ
を用いる場合には、ライトバルブから自然光が出射し、
色合成ダイクロイックミラーにS偏光とP偏光の両方が
入射するので、分光透過率特性のPS差が大きい場合に
は色合成光学装置の効率が低くなる。高分子分散液晶を
用いる投写型表示装置は、偏光板を用いる投写型表示装
置に比べて装置全体の効率が高いとされているが、色分
解光学系と色合成光学系の総合効率が低い場合には、装
置全体のエネルギー効率が低くなってしまうという問題
がある。
In a dichroic mirror, the spectral transmittance characteristic differs between S-polarized light and P-polarized light, and the cut-off wavelength (wavelength at which the transmittance becomes 50%) of the spectral transmittance characteristic depends on the incident angle. It has the property of changing. When using a light valve that modulates the polarization state,
Since linearly polarized light is emitted from the light valve, only one of S-polarized light and P-polarized light can be made incident on the color synthesizing dichroic mirror, and there is no problem of efficiency reduction due to PS difference. However, when a light valve using a polymer dispersed liquid crystal is used, natural light is emitted from the light valve,
Since both the S-polarized light and the P-polarized light are incident on the color combining dichroic mirror, the efficiency of the color combining optical device decreases when the PS difference in the spectral transmittance characteristics is large. Projection-type display devices using polymer-dispersed liquid crystals are said to have higher overall efficiency than projection-type display devices using polarizing plates, but the overall efficiency of the color separation optical system and the color synthesis optical system is low. However, there is a problem that the energy efficiency of the entire device is reduced.

【0011】ダイクロイックミラーには、平板型とプリ
ズム型がある。プリズム型ダイクロイックミラーは平板
型ダイクロイックミラーに比べて、入射角依存性が大き
く、高価である。そこで、色合成光学装置には平板型ダ
イクロイックミラーを用いたい。しかし、平板型ダイク
ロイックミラーには、反射面の平面度と非点隔差による
解像度への影響が問題となる。反射面の平面度を良好に
するにはガラス基板を厚くすると良いが、ガラス基板が
厚くなるほど非点隔差が大きくなり、解像度が低下す
る。
The dichroic mirror includes a flat type and a prism type. The prism type dichroic mirror has higher incidence angle dependence and is more expensive than the flat plate type dichroic mirror. Therefore, it is desirable to use a flat dichroic mirror for the color combining optical device. However, the flat dichroic mirror has a problem in that the flatness of the reflecting surface and the astigmatism affect the resolution. To improve the flatness of the reflection surface, it is preferable to increase the thickness of the glass substrate. However, as the thickness of the glass substrate increases, the astigmatic difference increases and the resolution decreases.

【0012】この問題に対し、平板型ダイクロイックミ
ラーへの入射光に対する入射角を小さくする構成が提案
されている(特開平7−51419号公報)。しかし、
この構成は、ライトバルブから投写レンズまでの光路が
長くなるため、投写レンズのバックフォーカスを長くす
る必要があり、そのために投写レンズが高価になるとい
う問題があった。
To cope with this problem, a configuration has been proposed in which the angle of incidence of incident light on a flat dichroic mirror is reduced (Japanese Patent Laid-Open No. 7-51419). But,
In this configuration, since the optical path from the light valve to the projection lens becomes long, the back focus of the projection lens needs to be lengthened, which causes a problem that the projection lens becomes expensive.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明の色合成光学装置は、第1の色光と第2の色光と
を2色合成光に合成する平板状の第1のダイクロイック
ミラーと、2色合成光と第3の色光とを3色合成光に合
成する平板状の第2のダイクロイックミラーと、垂直に
入射する3色合成光を透過させ斜めに入射する第3の色
光を反射させる平板状の入射角選択性ミラーとを備え、
第3の色光は入射角選択性ミラーに斜めに入射し、第2
のダイクロイックミラーで反射され入射角選択性ミラー
を垂直に透過するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve this problem, a color synthesizing optical device according to the present invention comprises a first flat dichroic mirror for synthesizing a first color light and a second color light into a two-color synthesized light. A second dichroic mirror having a flat plate shape that combines the two-color combined light and the third color light into the three-color combined light, and a third color light that transmits the vertically incident three-color combined light and obliquely enters the three-color combined light. A flat-plate incident angle selective mirror for reflection,
The third color light is obliquely incident on the incident angle selective mirror,
Is reflected by the dichroic mirror and vertically transmitted through the incident angle selective mirror.

【0014】本発明の色合成光学装置はライトバルブを
用いた投写型表示装置に用いることができる。
The color synthesizing optical device of the present invention can be used for a projection type display device using a light valve.

【0015】本発明の色合成光学装置は、光の進む方向
を逆にして、色分解光学装置として利用することもで
き、色分解光学装置は撮像装置に用いることができる。
The color synthesizing optical device of the present invention can be used as a color separating optical device by reversing the traveling direction of light, and the color separating optical device can be used for an image pickup device.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図10を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0017】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1における色合成光学装置の構成を示したものであ
り、同図において、41は青反射ダイクロイックミラ
ー、42は赤反射ダイクロイックミラー、43は入射角
選択性ミラーである。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a configuration of a color synthesizing optical apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 41 denotes a blue reflecting dichroic mirror, and 42 denotes a red reflecting dichroic mirror. , 43 are incident angle selective mirrors.

【0018】2枚のダイクロイックミラー41,42が
V字状となるように所定の光軸44に対して斜めに配置
され、入射角選択性ミラー43が光軸44に対して垂直
に配置され、ている。2枚のダイクロイックミラー4
1,42のそれぞれの法線45,46と光軸44とのな
す角はいずれも30°である。
Two dichroic mirrors 41 and 42 are arranged obliquely with respect to a predetermined optical axis 44 so as to form a V-shape, and an incident angle selective mirror 43 is arranged perpendicularly to the optical axis 44. ing. Two dichroic mirrors 4
The angles between the normals 45 and 46 of the optical axes 1 and 42 and the optical axis 44 are all 30 °.

【0019】青反射ダイクロイックミラー41は、ガラ
ス基板47の赤反射ダイクロイックミラー42側の面に
青色光を反射し、赤色光と緑色光とを透過する光学多層
膜48を蒸着し、他方の面に反射防止膜49を蒸着した
ものである。青反射ダイクロイックミラー41の入射角
30°における分光透過率特性を図2に示す。青反射ダ
イクロイックミラー41のカットオフ波長(透過率が5
0%となる波長)は500nmである。
The blue reflection dichroic mirror 41 is formed by depositing an optical multilayer film 48 for reflecting blue light and transmitting red light and green light on the surface of the glass substrate 47 on the side of the red reflection dichroic mirror 42, and on the other surface. The antireflection film 49 is deposited. FIG. 2 shows the spectral transmittance characteristics of the blue reflection dichroic mirror 41 at an incident angle of 30 °. Cutoff wavelength of blue reflection dichroic mirror 41 (transmittance is 5
The wavelength at which 0% is reached is 500 nm.

【0020】赤反射ダイクロイックミラー42は、ガラ
ス基板50の入射角選択性ミラー43側の面に赤色光を
反射し、緑色光と青色光とを透過する光学多層膜51を
蒸着し、他方の面に反射防止膜52を蒸着したものであ
る。赤反射ダイクロイックミラー42の入射角30°に
おける分光透過率特性を図3に示す。赤反射ダイクロイ
ックミラー42のカットオフ波長は600nmである。
The red reflecting dichroic mirror 42 is formed by depositing an optical multilayer film 51 for reflecting red light and transmitting green light and blue light on the surface of the glass substrate 50 on the side of the incident angle selective mirror 43, and the other surface. An anti-reflection film 52 is deposited on the substrate. FIG. 3 shows the spectral transmittance characteristics of the red reflection dichroic mirror 42 at an incident angle of 30 °. The cutoff wavelength of the red reflection dichroic mirror 42 is 600 nm.

【0021】入射角選択性ミラー43は、ガラス基板5
3の赤反射ダイクロイックミラー側の面に光学多層膜5
4を蒸着し、他方の面に反射防止膜55を蒸着したもの
である。光学多層膜54は二酸化チタンと二酸化シリコ
ンとを交互に積層したものである。入射角選択性ミラー
43の分光透過率特性を図4に示す。一点鎖線は入射角
が0°の場合、破線は入射角が60°のS偏光の場合、
実線は入射角が60°のP偏光の場合である。垂直入射
の場合には、赤、緑、青の自然光がすべて効率良く透過
し、入射角が60°の場合には赤色光が効率良く反射す
る。
The incident angle selective mirror 43 is provided on the glass substrate 5.
3 is an optical multilayer film 5 on the surface on the red reflection dichroic mirror side.
4, and an antireflection film 55 is deposited on the other surface. The optical multilayer film 54 is formed by alternately stacking titanium dioxide and silicon dioxide. FIG. 4 shows the spectral transmittance characteristics of the incident angle selective mirror 43. The dashed line indicates the case where the incident angle is 0 °, and the broken line indicates the case where the incident angle is 60 ° for S-polarized light.
The solid line is for P-polarized light at an incident angle of 60 °. In the case of normal incidence, red, green, and blue natural light are all transmitted efficiently, and when the incident angle is 60 °, red light is efficiently reflected.

【0022】垂直入射の場合に所定の波長領域で短波長
側に透過帯、長波長側に反射帯を有する光学多層膜を考
えると、入射角が大きくなるとカットオフ波長が短波長
側にシフトするため、ある波長領域において垂直入射の
場合には透過率が高く、斜め入射の場合には反射率が低
くなる。この性質を利用すると、斜め入射の場合には所
望の色光を反射させ、垂直入射の場合には赤、緑、青の
色光を透過させる入射角選択性ミラーを実現することが
できる。
Considering an optical multilayer film having a transmission band on the short wavelength side and a reflection band on the long wavelength side in a predetermined wavelength region in the case of normal incidence, the cutoff wavelength shifts to the short wavelength side as the incident angle increases. Therefore, in a certain wavelength region, the transmittance is high in the case of vertical incidence, and the reflectance is low in the case of oblique incidence. By utilizing this property, it is possible to realize an incident angle selective mirror that reflects desired color light in the case of oblique incidence and transmits red, green, and blue color light in the case of vertical incidence.

【0023】緑色光の入射光軸61に沿って入射した緑
色光62は青反射ダイクロイックミラー41を透過し、
青色光の入射光軸63に沿って入射した青色光64は青
反射ダイクロイックミラー41で反射されるので、緑色
光62と青色光64とが合成されて2色合成光65とな
り、2色合成光65は赤反射ダイクロイックミラー42
に入射する。赤色光の入射光軸66に沿って入射した赤
色光67は入射角選択性ミラー43で反射され、その反
射光68は赤反射ダイクロイックミラー42に入射す
る。2色合成光65は赤反射ダイクロイックミラー42
を透過し、赤色光68は赤反射ダイクロイックミラー4
2で反射されるので、2色合成光65と赤色光68とが
合成されて3色合成光69となる。3色合成光69は入
射角選択性ミラー43を透過し、出力光70となって光
軸44に沿って出射する。こうして、赤、緑、青の3つ
の色光62,64,67が1つの光70に合成される。
The green light 62 incident along the incident light axis 61 of the green light passes through the blue reflecting dichroic mirror 41,
The blue light 64 incident along the incident optical axis 63 of the blue light is reflected by the blue reflecting dichroic mirror 41, so that the green light 62 and the blue light 64 are combined to form a two-color combined light 65, which is a two-color combined light. 65 is a red reflection dichroic mirror 42
Incident on. The red light 67 incident along the incident optical axis 66 of the red light is reflected by the incident angle selective mirror 43, and the reflected light 68 enters the red reflection dichroic mirror 42. The two-color composite light 65 is applied to the red reflection dichroic mirror 42.
And the red light 68 is transmitted through the red reflecting dichroic mirror 4.
Since the light is reflected by 2, the two-color combined light 65 and the red light 68 are combined to form a three-color combined light 69. The three-color combined light 69 passes through the incident-angle selective mirror 43 and becomes the output light 70 and exits along the optical axis 44. In this way, the three color lights 62, 64, and 67 of red, green, and blue are combined into one light 70.

【0024】2枚のダイクロイックミラー41,42の
基準入射角(光軸とダイクロイックミラーとのなす角)
はすべて30°、赤色光の入射角選択性ミラー43への
最初の基準入射角は60°、3色合成光の入射角選択性
ミラー43への基準入射角は0°である。なお、赤色光
の入射角選択性ミラー43への基準入射角は赤反射ダイ
クロイックミラー42の基準入射角の2倍である。
Reference angle of incidence of two dichroic mirrors 41 and 42 (angle between optical axis and dichroic mirror)
Are all 30 °, the initial reference incident angle of the red light on the incident angle selective mirror 43 is 60 °, and the reference incident angle of the three-color composite light on the incident angle selective mirror 43 is 0 °. The reference angle of incidence of the red light on the incident angle selective mirror 43 is twice the reference angle of incidence of the red reflection dichroic mirror 42.

【0025】ダイクロイックミラーのカットオフ波長は
S偏光とP偏光とで異なり、入射角が大きいほど両者の
差が大きくなる。また、入射角が大きくなるにつれてカ
ットオフ波長が短波長側に移動するが、入射角が大きく
なるほどカットオフ波長の入射角依存性が大きくなる。
この2つの性質により、基準入射角が大きい場合には、
赤、緑、青の3つの自然光を合成するときの効率が低く
なる。そこで、基準入射角を従来例に示した45°から
30°にすれば、カットオフ波長のPS差と入射角依存
性をともに小さくすることができるので、赤、緑、青の
3つの自然光を効率良く合成することができる。
The cutoff wavelength of the dichroic mirror differs between S-polarized light and P-polarized light. The difference between the two increases as the incident angle increases. Also, as the incident angle increases, the cutoff wavelength moves to the shorter wavelength side, but as the incident angle increases, the incident angle dependence of the cutoff wavelength increases.
Due to these two properties, when the reference incident angle is large,
Efficiency when combining three natural lights of red, green, and blue is reduced. Therefore, if the reference incident angle is changed from 45 ° shown in the conventional example to 30 °, both the PS difference of the cutoff wavelength and the incident angle dependency can be reduced, so that the three natural lights of red, green and blue can be used. It can be synthesized efficiently.

【0026】色合成光学装置に入射する光の拡がり角が
小さい場合には、2枚のダイクロイックミラー41,4
2の基準入射角を30°にすると、色合成光学装置の光
路長が最も短くなる。入射光の拡がり角が大きい場合に
は、2枚のダイックロイックミラー41,42の基準入
射角を25°以上35°以下にすると良い。入射角選択
性ミラー43に近いダイクロイックミラー42の基準入
射角が25°より小さい場合、入射角選択性ミラー43
は、斜め入射では反射して垂直入射では透過する色光の
波長帯域を確保することが困難となる。また、基準入射
角が35°より大きい場合には、後述のように、2枚の
ダイクロイックミラーの非点隔差を確保できないか、ま
たは反射面の平面度を確保できなくなる。さらに、上記
範囲を満足しない場合には、3つの色光が2枚のダイク
ロイックミラー41,42で遮蔽されないようにする必
要があるため、投写レンズに必要なバックフォーカスが
長くなり、投写レンズが高価になってしまう。
When the divergence angle of light incident on the color synthesizing optical device is small, two dichroic mirrors 41 and 4 are used.
When the reference incident angle of No. 2 is 30 °, the optical path length of the color combining optical device becomes the shortest. When the divergence angle of the incident light is large, the reference incident angles of the two dichroic mirrors 41 and 42 are preferably set to 25 ° or more and 35 ° or less. When the reference incident angle of the dichroic mirror 42 close to the incident angle selective mirror 43 is smaller than 25 °, the incident angle selective mirror 43
However, it is difficult to secure a wavelength band of color light reflected at oblique incidence and transmitted at vertical incidence. On the other hand, when the reference incident angle is larger than 35 °, as described later, the astigmatic difference between the two dichroic mirrors cannot be secured, or the flatness of the reflecting surface cannot be secured. Further, when the above range is not satisfied, it is necessary to prevent the three color lights from being shielded by the two dichroic mirrors 41 and 42, so that the back focus required for the projection lens becomes long and the projection lens becomes expensive. turn into.

【0027】平板型ダイクロイックミラーは、非点隔差
によりメリディオナル方向とサジタル方向で最適像点が
異なるという問題がある。厚さt、屈折率nのガラス基
板の非点隔差dは、次式で与えられる(久保田広、「光
学」、岩波書店、1979年9月25日第10刷発行、
第130ページ〜第131ページ)。
The flat type dichroic mirror has a problem that the optimum image point differs between the meridional direction and the sagittal direction due to astigmatism. The astigmatic difference d of a glass substrate having a thickness t and a refractive index n is given by the following equation (Hiroshi Kubota, "Optics", Iwanami Shoten, 10th printing, September 25, 1979,
(Pages 130 to 131).

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】ここで、θ1 は空気中の入射角、θ2 はガ
ラス基板中の屈折角であり、次のスネルの法則が成り立
つ。
Here, θ 1 is the incident angle in air, and θ 2 is the refraction angle in the glass substrate, and the following Snell's law holds.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】(数1)より、非点隔差を小さくするに
は、ガラス基板を薄くすれば良いことが分かる。しか
し、ガラス基板を薄くすると、ガラス基板が反り易くな
り、解像度の低下とコンバージェンスずれが問題とな
る。従って、ガラス基板は、反らないだけの厚さにし、
同時に非点隔差を小さくする必要がある。
(Equation 1) shows that the astigmatism difference can be reduced by reducing the thickness of the glass substrate. However, when the glass substrate is made thinner, the glass substrate is easily warped, which causes a problem of a reduction in resolution and a convergence deviation. Therefore, the glass substrate should be thick enough not to warp,
At the same time, it is necessary to reduce the astigmatic difference.

【0032】(数1)より、入射角が小さいほど非点隔
差が小さいことが分かる。例えば、n=1.52とする
と、入射角45°の場合の非点隔差に対する入射角30
°の場合の非点隔差の比は41%となる。そのため、非
点隔差が同一であれば、ガラス基板を2.4倍厚くする
ことができ、ガラス基板が反りにくくなる。
It can be seen from Equation 1 that the smaller the incident angle, the smaller the astigmatic difference. For example, if n = 1.52, the incident angle 30 with respect to the astigmatic difference at an incident angle of 45 °
In the case of °, the ratio of the astigmatic difference is 41%. Therefore, if the astigmatism is the same, the glass substrate can be 2.4 times thicker, and the glass substrate is less likely to warp.

【0033】なお、入射角選択性ミラーには光が垂直に
入射するので、ガラス基板を厚くしても非点隔差は生じ
ない。そこで、入射角選択性ミラーは、基板厚を厚くし
て反射面の平面度を良好にすると良い。
Since the light is incident perpendicularly on the incident angle selective mirror, no astigmatic difference occurs even if the glass substrate is made thick. Therefore, it is preferable that the incident angle selective mirror be made thicker to improve the flatness of the reflection surface.

【0034】ガラス製のプリズムを用いた色合成光学装
置は、ガラスプリズムの加工、接合の作業が複雑になる
ために、大幅なコスト高を招く。しかし、本発明の色合
成光学装置は、ガラス基板がガラスプリズムに比べて圧
倒的に安価であるので、ガラスプリズムを用いた色合成
光学装置に比べて圧倒的に安価になる。
The color synthesizing optical apparatus using a glass prism causes a great increase in cost because the work of processing and joining the glass prism becomes complicated. However, the color combining optical device of the present invention is overwhelmingly cheaper than a glass prism because the glass substrate is much cheaper than a color combining optical device using a glass prism.

【0035】図14に示した従来の投写型表示装置の構
成において、色合成ダイクロイックミラーの基準入射角
を小さくすると、色合成光学装置を通過する光の光路長
が長くなる。この場合、投写レンズに必要なバックフォ
ーカスを長くする必要があり、投写レンズがコスト高に
なる。これに対して、本発明の色合成光学装置では入射
角選択性ミラー43を用いることにより、色合成光学装
置を通過する光の光路長がそれほど長くならず、従来と
ほぼ同じとなる。
In the configuration of the conventional projection display device shown in FIG. 14, when the reference angle of incidence of the color combining dichroic mirror is reduced, the optical path length of light passing through the color combining optical device becomes longer. In this case, it is necessary to lengthen the back focus required for the projection lens, which increases the cost of the projection lens. On the other hand, in the color synthesizing optical device of the present invention, by using the incident angle selective mirror 43, the optical path length of the light passing through the color synthesizing optical device does not become so long and becomes almost the same as the conventional one.

【0036】色合成光学装置の具体的な構成を図5,図
6に示す。図5は側断面図、図6は平面図である。2枚
のダイクロイックミラー41,42、入射角選択性ミラ
ー43をいずれも枠体71,72,73に取り付け、枠
体71,72,73は2つの側板74,75に挟まれる
ようにビスにより取り付けている。こうすれば、2枚の
ダイクロイックミラー41,42、入射角選択性ミラー
43を精密に保持固定することができる。
FIGS. 5 and 6 show a specific configuration of the color combining optical device. FIG. 5 is a side sectional view, and FIG. 6 is a plan view. Each of the two dichroic mirrors 41 and 42 and the incident angle selective mirror 43 is mounted on frames 71, 72 and 73, and the frames 71, 72 and 73 are mounted with screws so as to be sandwiched between two side plates 74 and 75. ing. In this way, the two dichroic mirrors 41 and 42 and the incident angle selective mirror 43 can be held and fixed precisely.

【0037】(実施の形態2)図7は本発明の実施の形
態2における色分解光学装置の構成を示したものであ
り、同図において、82は入射角選択性ミラー、85は
赤反射ダイクロイックミラー、90は青反射ダイクロイ
ックミラーである。図7に示した色分解光学装置の構成
は、図1に示した色合成光学装置の構成と全く同一であ
る。
(Embodiment 2) FIG. 7 shows a configuration of a color separation optical apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 7, reference numeral 82 denotes an incident angle selective mirror, and 85 denotes a red reflection dichroic. The mirror 90 is a blue reflecting dichroic mirror. The configuration of the color separation optical device shown in FIG. 7 is exactly the same as the configuration of the color synthesis optical device shown in FIG.

【0038】光軸81に沿って入射角選択性ミラー82
に入射した入力光83は、垂直に透過し、その透過光8
4は、赤反射ダイクロイックミラー85に入射し、反射
される赤色光86と、透過する緑色光と青色光の合成光
87とに分解される。赤反射ダイクロイックミラー85
で反射された赤色光86は、入射角選択性ミラー82に
斜めに入射し、反射されて、赤色出力光88となって赤
出力光軸89に沿って出射する。赤反射ダイクロイック
ミラー85を透過した緑色光と青色光の合成光87は、
青反射ダイクロイックミラー90に入射し、青色光は反
射されて、青色出力光91となって青出力光軸92に沿
って出射し、緑色光は透過して、緑色出力光93となっ
て緑出力光軸94に沿って出射する。
An incident angle selective mirror 82 along the optical axis 81
The input light 83 that has entered the vertical direction is transmitted vertically, and the transmitted light 8
4 enters a red reflecting dichroic mirror 85 and is decomposed into a red light 86 to be reflected and a combined light 87 of transmitted green light and blue light. Red reflective dichroic mirror 85
The red light 86 reflected by the incident light is obliquely incident on the incident angle selective mirror 82, is reflected, becomes red output light 88, and emerges along the red output optical axis 89. The combined light 87 of the green light and the blue light transmitted through the red reflection dichroic mirror 85 is
The light enters the blue reflection dichroic mirror 90, the blue light is reflected, becomes blue output light 91 and exits along the blue output optical axis 92, and the green light is transmitted and becomes the green output light 93 to produce the green output light 93. The light exits along the optical axis 94.

【0039】図1に示した色合成光学装置と同様に、2
枚のダイクロイックミラー85,90の基準入射角が小
さいために、カットオフ波長のPS差と入射角依存性と
が小さくなり、非点隔差も小さくなる。前者の作用によ
り入射光を効率良く赤、緑、青の3つの原色光に分解す
ることができ、後者の作用により色分解光学装置で発生
する解像度の低下を低減することができる。本発明の色
分解光学装置は、解像度の低下が非常に小さく、さらに
プリズム型ダイクロイックミラーを用いた色分解光学装
置に比べて圧倒的に安価である。また、入射角選択性ミ
ラー82を用いることにより、色分解光学装置を通過す
る光の光路長がそれほど長くならず、従来とほぼ同じと
なる。
As in the color combining optical device shown in FIG.
Since the reference incident angles of the dichroic mirrors 85 and 90 are small, the PS difference of the cutoff wavelength and the incident angle dependence are small, and the astigmatic difference is also small. By the former function, the incident light can be efficiently separated into three primary color lights of red, green, and blue, and the lower function can reduce a decrease in resolution generated by the color separation optical device. The color separation optical device of the present invention has a very small reduction in resolution and is overwhelmingly inexpensive as compared with a color separation optical device using a prism type dichroic mirror. Further, by using the incident angle selective mirror 82, the optical path length of the light passing through the color separation optical device is not so long, which is almost the same as the conventional one.

【0040】(実施の形態3)図8は本発明の実施の形
態3における投写型表示装置の構成を示したものであ
り、同図において、102はランプ、109,110は
色分解用ダイクロイックミラー、119,120,12
1は液晶パネル、122は色合成光学装置、123,1
24は色合成用ダイクロイックミラー、125は入射角
選択性ミラー、126は投写レンズである。色合成光学
装置122は図1に示したものと同一の構成である。
(Embodiment 3) FIG. 8 shows the configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 102 denotes a lamp, and 109 and 110 denote dichroic mirrors for color separation. , 119, 120, 12
1 is a liquid crystal panel, 122 is a color combining optical device, and 123 and 1
24 is a dichroic mirror for color synthesis, 125 is an incident angle selective mirror, and 126 is a projection lens. The color synthesizing optical device 122 has the same configuration as that shown in FIG.

【0041】ランプ102、凹面鏡103、フィルタ1
04、コールドミラー105、第1リレーレンズ10
6、第2リレーレンズ107で光源が構成されている。
ランプ102は、メタルハライドランプであり、赤、
緑、青の三原色を含む光を放射する。凹面鏡103は楕
円面鏡であり、ガラス基材の内面に可視光を反射し、赤
外光を透過させる光学多層膜を蒸着したものである。ラ
ンプ102は発光体の中心が凹面鏡103の第1焦点に
位置するように配置されている。フィルタ104は、ガ
ラス基板の一方の面に可視光を透過させ、赤外光と紫外
光とを反射させる光学多層膜を蒸着し、他方の面に反射
防止膜を蒸着したものである。コールドミラー105
は、ガラス基板に可視光を反射し、赤外光を透過させる
光学多層膜を蒸着したものであり、凹面鏡103の光軸
108に対して45°傾いて配置されている。第1リレ
ーレンズ106は凹面鏡103の第2焦点に配置されて
いる。
Lamp 102, concave mirror 103, filter 1
04, cold mirror 105, first relay lens 10
6. The second relay lens 107 constitutes a light source.
The lamp 102 is a metal halide lamp,
It emits light containing the three primary colors of green and blue. The concave mirror 103 is an elliptical mirror, and is formed by depositing an optical multilayer film that reflects visible light and transmits infrared light on the inner surface of a glass substrate. The lamp 102 is arranged such that the center of the light emitter is located at the first focal point of the concave mirror 103. The filter 104 is formed by depositing an optical multilayer film that transmits visible light and reflects infrared light and ultraviolet light on one surface of a glass substrate, and deposits an antireflection film on the other surface. Cold mirror 105
Is formed by depositing an optical multilayer film that reflects visible light and transmits infrared light on a glass substrate, and is disposed at an angle of 45 ° with respect to the optical axis 108 of the concave mirror 103. The first relay lens 106 is disposed at the second focal point of the concave mirror 103.

【0042】ランプ102から出た光は凹面鏡103に
より集光されて、コールドミラー104で反射された
後、第1リレーレンズ106、第2リレーレンズ107
の順に透過し、色分解光学装置に入射する。
The light emitted from the lamp 102 is condensed by the concave mirror 103 and reflected by the cold mirror 104, and thereafter, the first relay lens 106 and the second relay lens 107.
And then enter the color separation optical device.

【0043】色分解光学装置は、青透過ダイクロイック
ミラー109、緑反射ダイクロイックミラー110、第
3リレーレンズ111、第4リレーレンズ112、3枚
の平面ミラー113,114,115、フィールドレン
ズ116,117,118で構成されている。光源から
出射した光は青透過ダイクロイックミラー109に入射
し、青色光は透過し、赤色光と緑色光とは反射される。
青透過ダイクロイックミラー109を透過した光は平面
ミラー113で反射され、フィールドレンズ116を透
過して、青の液晶パネル119に入射する。青透過ダイ
クロイックミラー109で反射された光は緑反射ダイク
ロイックミラー110に入射し、緑色光は反射し、赤色
光は透過する。緑色光は、フィールドレンズ117を透
過して緑の液晶パネル120に入射し、赤色光は第3リ
レーレンズ112、平面ミラー114、第4リレーレン
ズ112、平面ミラー115、フィールドレンズ118
の順に透過した後、赤の液晶パネル121に入射する。
The color separation optical device includes a blue transmission dichroic mirror 109, a green reflection dichroic mirror 110, a third relay lens 111, a fourth relay lens 112, three plane mirrors 113, 114, 115, field lenses 116, 117, 118. Light emitted from the light source enters the blue transmission dichroic mirror 109, blue light is transmitted, and red light and green light are reflected.
The light transmitted through the blue transmission dichroic mirror 109 is reflected by the plane mirror 113, passes through the field lens 116, and enters the blue liquid crystal panel 119. The light reflected by the blue transmission dichroic mirror 109 enters the green reflection dichroic mirror 110, where green light is reflected and red light is transmitted. The green light passes through the field lens 117 and is incident on the green liquid crystal panel 120, and the red light is the third relay lens 112, the plane mirror 114, the fourth relay lens 112, the plane mirror 115, and the field lens 118.
, And then enters the red liquid crystal panel 121.

【0044】凹面鏡103はランプ102の発光体に対
応する像を第1リレーレンズ106の位置に形成し、さ
らに第2リレーレンズ107は第1リレーレンズ106
上の発光体像に対応する像を青の液晶パネル119上、
緑の液晶パネル120上、第3リレーレンズ121上に
形成する。第3リレーレンズ111は第2リレーレンズ
107上の物体に対応する実像を第4リレーレンズ11
2の位置に形成する。第4リレーレンズ112は第3リ
レーレンズ111上の発光体像を赤の液晶パネル121
上に形成する。第1リレーレンズ106と第2リレーレ
ンズ107が拡がろうとする光を収束光に変換するの
で、ランプ102から放射される光を効率良く青の液晶
パネル119、緑の液晶パネル120、第3リレーレン
ズ111に導くことができる。また、光源から液晶パネ
ル119,120,121までの光路長は青の光路と緑
の光路に比較して赤の光路だけ長いが、第3リレーレン
ズ111と第4リレーレンズ112が外に拡がろうとす
る光を収束光に変換するので、第3リレーレンズ111
から放射される光を効率良く赤の液晶パネル121に導
くことができる。
The concave mirror 103 forms an image corresponding to the luminous body of the lamp 102 at the position of the first relay lens 106, and the second relay lens 107 forms the image corresponding to the first relay lens 106.
An image corresponding to the luminous body image above is displayed on a blue liquid crystal panel 119,
It is formed on the green liquid crystal panel 120 and the third relay lens 121. The third relay lens 111 converts a real image corresponding to an object on the second relay lens 107 into a fourth relay lens 11.
Formed at position 2. The fourth relay lens 112 converts the illuminant image on the third relay lens 111 into a red liquid crystal panel 121.
Form on top. Since the first relay lens 106 and the second relay lens 107 convert the light that is about to spread into convergent light, the light radiated from the lamp 102 can be efficiently converted into a blue liquid crystal panel 119, a green liquid crystal panel 120, and a third relay. It can be guided to the lens 111. Further, the optical path length from the light source to the liquid crystal panels 119, 120 and 121 is longer by the red optical path than the blue optical path and the green optical path, but the third relay lens 111 and the fourth relay lens 112 extend outward. Since the light to be converted is converted into convergent light, the third relay lens 111
Light emitted from the liquid crystal panel 121 can be efficiently guided to the red liquid crystal panel 121.

【0045】3枚の液晶パネル119,120,121
を透過した光は、色合成光学装置122に入射し、1つ
の光に合成される。色合成光学装置122は図1に示し
たものと同一であり、青反射ダイクロイックミラー12
3、赤反射ダイクロイックミラー124、入射角選択性
ミラー125により構成されている。色合成光学装置1
22により1つに合成された光は投写レンズ126を透
過して、スクリーン上に到達する。こうして、3枚の液
晶パネル119,120,121に形成された光学像は
投写レンズ126によりスクリーン上に拡大投写され
る。
The three liquid crystal panels 119, 120, 121
Is transmitted to the color combining optical device 122 and is combined into one light. The color synthesizing optical device 122 is the same as that shown in FIG.
3. It comprises a red reflecting dichroic mirror 124 and an incident angle selective mirror 125. Color synthesis optical device 1
The light combined into one by the 22 passes through the projection lens 126 and reaches the screen. Thus, the optical images formed on the three liquid crystal panels 119, 120, and 121 are enlarged and projected on the screen by the projection lens 126.

【0046】3枚の液晶パネル119,120,121
は、透過型の高分子分散液晶パネルである。2枚のガラ
ス基板の間にネマティック液晶と高分子とを混ぜ、ネマ
ティック液晶の常光線に対する屈折率と高分子の屈折率
は等しくしている。ガラス基板の液晶層側には透明電極
が設けられている。電圧を印加しない場合には、液晶分
子がランダムな方向に向き、ガラス基板に垂直に入射す
る光に対して液晶分子の屈折率と高分子の屈折率が等し
くないために、光が散乱する。液晶層に電圧を印加する
と、液晶分子がガラス基板に垂直に配列され、液晶分子
の屈折率と高分子の屈折率が等しくなるため、光は直進
する。こうして、液晶層に印加する電圧を制御すること
により、液晶層に散乱状態の変化として光学像を形成す
ることができる。投写レンズ126の瞳により、液晶パ
ネルから出射する光のうち一定の拡がり角の光だけが透
過するので、散乱状態の変化として形成された光学像は
スクリーン上の輝度変化の光学像に変換することができ
る。高分子分散液晶パネルは、ツイストネマティック液
晶に必要な偏光板が不要であるため、効率が良い。
Three liquid crystal panels 119, 120, 121
Is a transmission type polymer dispersed liquid crystal panel. A nematic liquid crystal and a polymer are mixed between two glass substrates so that the refractive index of the nematic liquid crystal with respect to ordinary light is equal to the refractive index of the polymer. A transparent electrode is provided on the liquid crystal layer side of the glass substrate. When no voltage is applied, light is scattered because the liquid crystal molecules are oriented in random directions and the refractive index of the liquid crystal molecules is not equal to the refractive index of the polymer with respect to the light perpendicularly incident on the glass substrate. When a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the glass substrate, and the refractive index of the liquid crystal molecules becomes equal to the refractive index of the polymer, so that light goes straight. Thus, by controlling the voltage applied to the liquid crystal layer, an optical image can be formed on the liquid crystal layer as a change in the scattering state. The pupil of the projection lens 126 transmits only light having a certain divergence angle out of the light emitted from the liquid crystal panel, so that the optical image formed as a change in the scattering state is converted into an optical image of a change in luminance on the screen. Can be. The polymer-dispersed liquid crystal panel is efficient because a polarizing plate required for twisted nematic liquid crystal is not required.

【0047】色合成光学装置122を構成する2枚のダ
イクロイックミラー123,124の基準入射角が30
°であることから、色分解光学装置を構成する2枚のダ
イクロイックミラー109,110の基準入射角も30
°にすることができる。色分解光学装置は、ダイクロイ
ックミラー109,110への入射角が小さいために、
効率良く均一性の良好な赤、緑、青の原色光を得ること
ができる。また、前述のように、色合成装置122もカ
ットオフ波長のPS差と入射角依存性が小さいので、投
写型表示装置の効率は高い。さらに、色合成光学装置1
22は2枚のダイクロイックミラー123,124の基
板厚を厚くしても非点隔差が小さいので、ダイクロイッ
クミラー123,124による解像度低下は小さい。ま
た、色合成光学装置の光路長は従来と同じであるため、
投写レンズが従来より高価になることはない。こうし
て、光出力が大きく、高解像度で安価な投写型表示装置
を提供することができる。
The reference incident angle of the two dichroic mirrors 123 and 124 constituting the color synthesizing optical device 122 is 30.
°, the reference incident angles of the two dichroic mirrors 109 and 110 constituting the color separation optical device are also 30.
° can be. Since the color separation optical device has a small incident angle to the dichroic mirrors 109 and 110,
Red, green, and blue primary color light with good uniformity can be efficiently obtained. Further, as described above, the color combining device 122 also has a small PS difference of the cutoff wavelength and small dependence on the incident angle, so that the efficiency of the projection display device is high. Further, the color combining optical device 1
In No. 22, since the astigmatic difference is small even if the substrate thickness of the two dichroic mirrors 123 and 124 is increased, the reduction in resolution by the dichroic mirrors 123 and 124 is small. Also, since the optical path length of the color combining optical device is the same as the conventional one,
The projection lens will not be more expensive than before. Thus, it is possible to provide a low-cost, high-resolution projection display device with high light output.

【0048】(実施の形態4)図9は本発明の実施の形
態4における投写型表示装置の構成を示したものであ
り、同図において136は投写レンズ、139は色分解
合成光学装置、146,147,148は液晶パネルで
ある。
(Embodiment 4) FIG. 9 shows a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 136 denotes a projection lens, 139 denotes a color separation / synthesis optical apparatus, and 146. , 147 and 148 are liquid crystal panels.

【0049】光源を構成するランプ132、凹面鏡13
3、フィルタ134、コールドミラー135はそれぞれ
図8に示したものと同一である。光源から出射した光は
投写レンズ136の中央部に配置された平面ミラー13
7で反射され後群レンズ138を透過して、色分解合成
光学装置139に入射し、赤、緑、青の原色光に分解さ
れる。色分解合成光学装置139は、図1に示したもの
と同一であり、青反射ダイクロイックミラー140、赤
反射ダイクロイックミラー141、入射角選択性ミラー
142で構成されている。色分解合成光学装置139か
ら出射する各原色光は、それぞれフィールドレンズ14
3,144,145を透過した後、液晶パネル146,
147,148に入射する。
The lamp 132 and the concave mirror 13 constituting the light source
3, the filter 134 and the cold mirror 135 are the same as those shown in FIG. The light emitted from the light source is transmitted to a plane mirror 13 disposed at the center of the projection lens 136.
The light is reflected by the lens 7, passes through the rear group lens 138, enters the color separation / synthesis optical device 139, and is separated into red, green, and blue primary color lights. The color separation / synthesis optical device 139 is the same as that shown in FIG. 1, and includes a blue reflection dichroic mirror 140, a red reflection dichroic mirror 141, and an incident angle selective mirror 142. The primary color lights emitted from the color separation / synthesis optical device 139 are respectively
3, 144, 145, then the liquid crystal panel 146,
147 and 148.

【0050】3つの液晶パネル146,147,148
は、いずれも高分子分散液晶を用いた反射型の液晶パネ
ルであり、散乱状態の変化として光学像を形成する。各
液晶パネル146,147,148からの出射光は、フ
ィールドレンズ143,144,145を透過し、色分
解合成光学装置139に入射して1つの光に合成された
後、投写レンズ149に入射する。投写レンズ149の
平面ミラー137の近傍に絞り150が配置されてお
り、この絞り150により液晶パネル146,147,
148に形成された光散乱状態の変化した光学像を輝度
変化の光学像に変換し、スクリーン上に拡大投写するこ
とができる。
Three liquid crystal panels 146, 147, 148
Are reflective liquid crystal panels using polymer-dispersed liquid crystal, and form an optical image as a change in the scattering state. Light emitted from each of the liquid crystal panels 146, 147, and 148 passes through the field lenses 143, 144, and 145, enters the color separation / synthesis optical device 139, is combined into one light, and then enters the projection lens 149. . An aperture 150 is arranged near the plane mirror 137 of the projection lens 149, and the aperture 150 causes the liquid crystal panels 146, 147,
The optical image with the changed light scattering state formed at 148 can be converted into an optical image with a change in luminance, and can be enlarged and projected on a screen.

【0051】図9に示した色分解合成光学装置139
は、色分解と色合成とを兼ねている。色分解合成光学装
置139を構成する2枚のダイクロイックミラー14
0,141の基準入射角が30°と小さいために、図8
に示した投写型表示装置と同様に、光出力が大きく、高
解像度で安価な投写型表示装置を提供することができ
る。
The color separation / synthesis optical device 139 shown in FIG.
Has both color separation and color synthesis. Two dichroic mirrors 14 constituting the color separation / synthesis optical device 139
Since the reference incident angle of 0,141 is as small as 30 °, FIG.
As in the case of the projection type display device shown in (1), it is possible to provide an inexpensive projection type display device having high light output, high resolution, and high resolution.

【0052】なお、図9に示した投写型表示装置には、
散乱状態の変化として光学像を形成するライトバルブ、
微少ミラーを用いて光反射方向の変化として光学像を形
成するライトバルブ、回折を利用して反射光の配光特性
の変化として光学像を形成するライトバルブなどを用い
ることができる。
The projection type display device shown in FIG.
A light valve that forms an optical image as a change in the scattering state,
A light valve that forms an optical image as a change in the direction of light reflection using a minute mirror, a light valve that forms an optical image as a change in the light distribution characteristic of reflected light using diffraction, and the like can be used.

【0053】(実施の形態5)図10は本発明の実施形
態5における投写型表示装置の構成を示したものであ
り、同図において、165は前置偏光子、166は偏光
ビームスプリッタ、170は色分解合成光学装置、17
1,172,173は液晶パネル、174は投写レンズ
である。
(Embodiment 5) FIG. 10 shows a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 10, reference numeral 165 denotes a front polarizer, 166 denotes a polarizing beam splitter, and 170 denotes a polarizing beam splitter. Is a color separation / synthesis optical device, 17
1, 172 and 173 are liquid crystal panels and 174 is a projection lens.

【0054】光源を構成するランプ161、凹面鏡16
2、フィルタ163、コールドミラー164はそれぞれ
図8に示したものと同一である。光源から出射した光
は、前置偏光子165を透過し、偏光ビームスプリッタ
166に入射する。偏光ビームスプリッタ166は、2
つのガラス製プリズム167,168の接合面に偏光選
択性を有する多層膜169を着けたものであり、P偏光
成分を透過させ、S偏光成分を反射させる。前置偏光子
165は、偏光ビームスプリッタ166と同様の構成で
あり、偏光ビームスプリッタ166の主平面(多層膜1
69の法線と光軸とを含む面)と前置偏光子165の主
平面とが直交するように配置されている。偏光ビームス
プリッタ166を出射した光は、色分解合成光学装置1
70に入射し、赤、緑、青の原色光に分解され、各原色
光はそれぞれ赤用、緑用、青用の液晶パネル171,1
72,173に入射する。色分解合成光学装置170は
図9に示したものと同一である。
The lamp 161 and the concave mirror 16 constituting the light source
2, the filter 163 and the cold mirror 164 are the same as those shown in FIG. The light emitted from the light source passes through the pre-polarizer 165 and enters the polarization beam splitter 166. The polarization beam splitter 166
A multilayer film 169 having polarization selectivity is attached to the joint surface between the two glass prisms 167 and 168, and transmits a P-polarized component and reflects an S-polarized component. The pre-polarizer 165 has the same configuration as the polarization beam splitter 166, and has a main plane (the multilayer film 1) of the polarization beam splitter 166.
The plane including the normal line of 69 and the optical axis) and the main plane of the pre-polarizer 165 are arranged to be orthogonal to each other. The light emitted from the polarization beam splitter 166 is transmitted to the color separation / synthesis optical device 1.
70, and is decomposed into red, green, and blue primary color lights, and the primary color lights are respectively used for red, green, and blue liquid crystal panels 171, 1.
72, 173. The color separation / synthesis optical device 170 is the same as that shown in FIG.

【0055】液層パネル171,172,173は、反
射電極を有し、ネマティック液晶を垂直配向させた反射
型の液晶パネルであり、映像信号に応じて復屈折性の変
化として光学像を形成する。液晶パネルは、復屈折性の
大きさにより入射S偏光成分をP偏光成分に変換する。
Each of the liquid layer panels 171, 172, and 173 is a reflection type liquid crystal panel having a reflection electrode and vertically aligned nematic liquid crystal, and forms an optical image as a change in birefringence according to a video signal. . The liquid crystal panel converts an incident S-polarized component into a P-polarized component depending on the magnitude of the birefringence.

【0056】3つの液晶パネル171,172,173
から出射する光は、色分解合成光学装置170に入射
し、1つの光に合成され、偏光ビームスプリッタ166
に入射し、P偏光成分は透過して投写レンズ174に入
射する。こうして、液晶パネル171,172,173
に復屈折性の変化として形成された光学像は投写レンズ
174によりスクリーン上に拡大投写される。
Three liquid crystal panels 171, 172, 173
The light emitted from the light beam enters the color separation / synthesis optical device 170, is synthesized into one light, and is polarized by the polarization beam splitter 166.
, And the P-polarized component is transmitted and enters the projection lens 174. Thus, the liquid crystal panels 171, 172, 173
The optical image formed as a change in birefringence is enlarged and projected on a screen by a projection lens 174.

【0057】前置偏光子165は投写画像のコントラス
トを高くするために用いる。これは、偏光ビームスプリ
ッタは一般にP偏光透過率が100%に近くないので、
前置偏光子165を用いない場合には、偏光ビームスプ
リッタ166から反射して出射する光は理想的にはS偏
光成分のみである必要があるのに、そこにP偏光成分が
混じってしまう。前置偏光子165を用いることによ
り、液晶パネルに入射する光に混じるP偏光成分を大幅
に低減することができる。
The front polarizer 165 is used to increase the contrast of the projected image. This is because a polarizing beam splitter generally has a P-polarized transmittance that is not close to 100%.
When the pre-polarizer 165 is not used, the light reflected and emitted from the polarization beam splitter 166 ideally needs to be only the S-polarized component, but the P-polarized component is mixed therein. By using the pre-polarizer 165, the P-polarized light component mixed with the light incident on the liquid crystal panel can be significantly reduced.

【0058】色分解合成光学装置の2枚のダイクロイッ
クミラー140,141は、色分解時にはS偏光の光が
入射し、色合成時にはP偏光の光が入射する。これは、
図8に示した色合成光学装置122、図9に示した色分
解合成光学装置139もS偏光の光とP偏光の光とが入
射することと共通している。
The two dichroic mirrors 140 and 141 of the color separation / synthesis optical device receive S-polarized light during color separation and P-polarized light during color synthesis. this is,
The color combining optical device 122 shown in FIG. 8 and the color separating / combining optical device 139 shown in FIG. 9 also have the common feature that the S-polarized light and the P-polarized light enter.

【0059】図10に示した投写型表示装置も、図8、
図に示したのと同じ構成の色分解合成光学装置を用いる
ため、図8、図9に示した投写型表示装置の場合の同様
に、光出力が大きく、高解像度で安価な投写型表示装置
を提供することができる。
The projection type display device shown in FIG.
Since the color separation / synthesis optical device having the same configuration as that shown in the drawing is used, the projection display device having a large light output, a high resolution and a low cost, as in the case of the projection display devices shown in FIGS. Can be provided.

【0060】(実施の形態6)図11は本発明の実施の
形態6における撮像装置の構成を示したものであり、同
図において、181は色分解光学装置、185は撮像レ
ンズ、186,187,188は撮像素子である。
(Embodiment 6) FIG. 11 shows the configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 11, reference numeral 181 denotes a color separation optical apparatus, 185 denotes an image pickup lens, 186 and 187. , 188 are imaging devices.

【0061】色分解光学装置181は図7に示したもの
と同一の構成であり、入射角選択性ミラー182、赤反
射ダイクロイックミラー183、青反射ダイクロイック
ミラー184で構成されている。被写体から出射した光
は撮像レンズ185に入射し、その出射光は色分解光学
装置181に入射し、赤、緑、青の原色光に分解された
後、対応する撮像素子186,187,188に入射す
る。
The color separation optical device 181 has the same configuration as that shown in FIG. 7, and comprises an incident angle selective mirror 182, a red reflection dichroic mirror 183, and a blue reflection dichroic mirror 184. The light emitted from the subject enters the imaging lens 185, and the emitted light enters the color separation optical device 181 and is separated into red, green, and blue primary color lights, and then is sent to the corresponding imaging elements 186, 187, and 188. Incident.

【0062】色分解光学装置を構成するダイクロイック
ミラー183,184の基準入射角が30°と小さいた
めに、解像度の低下が少なく、平板型ダイクロイックミ
ラーはプリズム型ダイクロイックミラーに比べて安価で
ある。また、入射角選択性ミラー182を用いることに
より、撮像レンズのバックフォーカスが短くなるので、
撮像レンズも安価に構成できる。
Since the reference incident angles of the dichroic mirrors 183 and 184 constituting the color separation optical device are as small as 30 °, the reduction in resolution is small, and the flat type dichroic mirror is less expensive than the prism type dichroic mirror. Also, by using the incident angle selective mirror 182, the back focus of the imaging lens is shortened.
The imaging lens can also be configured at low cost.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上のように本発明の色合成装置は、ダ
イクロイックミラーへの入射角を小さくすることができ
るので、分光透過率特性のPS差を小さくすることがで
き、また反射面の平面度を確保するためにガラス基板を
厚くしても非点隔差を小さくすることができ、3枚のガ
ラス基板の両面にそれぞれ光学薄膜を着けたものである
ので、解像度が高く、効率が高く、安価である。また、
入射角選択性ミラーを用いることにより、色合成光学装
置の光路長の長大化を防げるため、組み合わせて用いる
投写レンズが安価になる。
As described above, the color synthesizing apparatus of the present invention can reduce the angle of incidence on the dichroic mirror, so that the PS difference in spectral transmittance characteristics can be reduced, and the plane of the reflecting surface can be reduced. The astigmatism can be reduced even if the glass substrate is thickened in order to secure the degree, and the optical thin film is attached to both sides of the three glass substrates, so that the resolution is high, the efficiency is high, It is cheap. Also,
By using the incident angle selective mirror, it is possible to prevent the optical path length of the color synthesizing optical device from being lengthened, so that the projection lens used in combination is inexpensive.

【0064】本発明の色分解光学装置も、色合成光学装
置と同様の作用により、解像度が高く、効率が高く、光
路長が短く、安価である。
The color separation optical device of the present invention also has a high resolution, a high efficiency, a short optical path length, and is inexpensive by the same operation as the color synthesis optical device.

【0065】本発明の色合成光学装置を用いれば、高効
率で高解像度の安価な投写型表示装置を提供することが
できる。また、本発明の色分解光学装置を用いれば、高
効率で高解像度で安価な撮像装置を提供することができ
る。
By using the color synthesizing optical device of the present invention, it is possible to provide an inexpensive projection display device with high efficiency and high resolution. Further, by using the color separation optical device of the present invention, it is possible to provide a high-efficiency, high-resolution, and inexpensive imaging device.

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

【図1】本発明の実施の形態1の色合成光学装置の構成
を示す概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a color combining optical device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1の色合成光学装置に用い
る青反射ダイクロイックミラーの分光透過率特性の一例
を示す特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating an example of a spectral transmittance characteristic of a blue reflection dichroic mirror used in the color combining optical device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1の色合成光学装置に用い
る赤反射ダイクロイックミラーの分光透過率特性の一例
を示す特性図
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of a spectral transmittance characteristic of a red reflection dichroic mirror used in the color combining optical device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1の色合成光学装置に用い
る入射角選択性ミラーの分光透過率特性の一例を示す特
性図
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of a spectral transmittance characteristic of an incident angle selective mirror used in the color combining optical device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態1の色合成光学装置の具体
構成を示す側断面図
FIG. 5 is a side sectional view showing a specific configuration of the color combining optical device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態1の色合成光学装置の具体
構成を示す平面図
FIG. 6 is a plan view showing a specific configuration of the color combining optical device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態2の色分解光学装置の構成
を示す概略構成図
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a color separation optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態3の投写型表示装置の構成
を示す概略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態4の投写型表示装置の構成
を示す概略構成図
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a projection display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態5の投写型表示装置の構
成を示す概略構成図
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態5の撮像装置の構成を示
す概略構成図
FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】高分子分散液晶パネルの構成例を示す概略構
成図
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a polymer dispersed liquid crystal panel.

【図13】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional projection display device.

【図14】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 青反射ダイクロイックミラー 42 赤反射ダイクロイックミラー 43 入射角選択性ミラー 71,72,73 枠体 82 入射角選択性ミラー 85 赤反射ダイクロイックミラー 90 青反射ダイクロイックミラー 102 ランプ 109,110,123,124 ダイクロイックミラ
ー 119,120,121 液晶パネル 122 色合成光学装置 125 入射角選択性ミラー 126 投写レンズ 132 ランプ 139 色分解合成光学装置 140,141 ダイクロイックミラー 142 入射角選択性ミラー 146,147,148 液晶パネル 149 投写レンズ 161 ランプ 165 前置偏光子 166 偏光ビームスプリッタ 170 色分解合成光学装置 171,172,173 液晶パネル 174 投写レンズ 181 色分解光学装置 185 撮像レンズ 182 入射角選択性ミラー 183,184 ダイクロイックミラー 186,187,188 撮像素子
41 Blue reflection dichroic mirror 42 Red reflection dichroic mirror 43 Incident angle selective mirror 71, 72, 73 Frame 82 Incident angle selective mirror 85 Red reflective dichroic mirror 90 Blue reflective dichroic mirror 102 Lamp 109, 110, 123, 124 Dichroic mirror 119, 120, 121 Liquid crystal panel 122 Color combining optical device 125 Incident angle selective mirror 126 Projection lens 132 Lamp 139 Color separation / combining optical device 140, 141 Dichroic mirror 142 Incident angle selective mirror 146, 147, 148 Liquid crystal panel 149 Projection lens 161 Lamp 165 Pre-polarizer 166 Polarizing beam splitter 170 Color separation / synthesis optical device 171, 172, 173 Liquid crystal panel 174 Projection lens 181 Color separation optical device 185 Imaging lens 182 Incident angle selective mirror 183, 184 Dichroic mirror 186, 187, 188 Image sensor

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の色光を透過させ第2の色光を反射さ
せて2色合成光に合成する平板状の第1のダイクロイッ
クミラーと、前記2色合成光を透過させ第3の色光を反
射させて3色合成光に合成する平板状の第2のダイクロ
イックミラーと、垂直に入射する前記3色合成光を透過
させ斜めに入射する前記第3の色光を反射させる平板状
の入射角選択性ミラーとを備え、前記第3の色光は前記
入射角選択性ミラーに斜めに入射し前記第2のダイクロ
イックミラーで反射され前記入射角選択性ミラーを垂直
に透過するようにした色合成光学装置。
1. A flat first dichroic mirror that transmits a first color light and reflects a second color light to synthesize a two-color synthesized light, and transmits the two-color synthesized light and transmits a third color light. A flat second dichroic mirror that reflects and combines the three-color combined light, and a flat incident angle selection that transmits the vertically incident three-color combined light and reflects the obliquely incident third-color light A color mirror, wherein the third color light is obliquely incident on the incident angle selective mirror, reflected by the second dichroic mirror, and vertically transmitted through the incident angle selective mirror. .
【請求項2】入射角選択性ミラーの法線と第1のダイク
ロイックミラーの法線とのなす角は25°以上35°以
下である請求項1記載の色合成光学装置。
2. The color synthesizing optical device according to claim 1, wherein an angle between a normal line of the incident angle selective mirror and a normal line of the first dichroic mirror is not less than 25 ° and not more than 35 °.
【請求項3】入射角選択性ミラーの法線と第2のダイク
ロイックミラーの法線とのなす角は25°以上35°以
下である請求項1記載の色合成光学装置。
3. The color synthesizing optical device according to claim 1, wherein an angle between a normal line of the incident angle selective mirror and a normal line of the second dichroic mirror is not less than 25 ° and not more than 35 °.
【請求項4】第1のダイクロイックミラーと第2のダイ
クロイックミラーとをV字状に配置した請求項1記載の
色合成光学装置。
4. The color combining optical device according to claim 1, wherein the first dichroic mirror and the second dichroic mirror are arranged in a V-shape.
【請求項5】第3の色光は赤色光である請求項1記載の
色合成光学装置。
5. The color combining optical device according to claim 1, wherein the third color light is red light.
【請求項6】垂直に入射する第1の色光と第2の色光と
第3の色光とは透過させ斜めに入射する前記第3の色光
は反射させる平板状の入射角選択性ミラーと、前記第1
の色光と前記第2の色光とは透過させ前記第3の色光は
反射させる平板状の第1のダイクロイックミラーと、前
記第1の色光は透過させ前記第2の色光は反射させる平
板状の第2のダイクロイックミラーとを備え、前記第1
の色光は前記入射角選択性ミラーを垂直に透過し前記第
1および第2のダイクロイックミラーを順に透過し、前
記第2の色光は前記入射角選択性ミラーを垂直に透過し
前記第1のダイクロイックミラーを透過し前記第2のダ
イクロイックミラーで反射され、前記第3の色光は前記
入射角選択性ミラーを垂直に透過し前記第1のダイクロ
イックミラーで反射され前記入射角選択性ミラーで反射
されるようにした色分解光学装置。
6. A flat incident angle selective mirror that transmits first color light, second color light, and third color light that are incident vertically and reflects the third color light that is incident obliquely, First
And a flat dichroic mirror that transmits the second color light and reflects the third color light, and a flat first dichroic mirror that transmits the first color light and reflects the second color light. And a second dichroic mirror.
Is vertically transmitted through the incident angle selective mirror and sequentially transmitted through the first and second dichroic mirrors, and the second color light is vertically transmitted through the incident angle selective mirror and is transmitted through the first dichroic mirror. The third color light is transmitted through the mirror, reflected by the second dichroic mirror, vertically transmitted through the incident angle selective mirror, reflected by the first dichroic mirror, and reflected by the incident angle selective mirror. Color separation optical device.
【請求項7】入射角選択性ミラーの法線と第1のダイク
ロイックミラーの法線とのなす角は25°以上35°以
下である請求項6記載の色分解光学装置。
7. The color separation optical device according to claim 6, wherein an angle between a normal to the incident angle selective mirror and a normal to the first dichroic mirror is not less than 25 ° and not more than 35 °.
【請求項8】入射角選択性ミラーの法線と第2のダイク
ロイックミラーの法線とのなす角は25°以上35°以
下である請求項6記載の色分解光学装置。
8. The color separation optical device according to claim 6, wherein an angle between a normal to the incident angle selective mirror and a normal to the second dichroic mirror is not less than 25 ° and not more than 35 °.
【請求項9】第1のダイクロイックミラーと第2のダイ
クロイックミラーとをV字状に配置した請求項6記載の
色分解光学装置。
9. The color separation optical device according to claim 6, wherein the first dichroic mirror and the second dichroic mirror are arranged in a V-shape.
【請求項10】第3の色光は赤色光である請求項6記載
の色分解光学装置。
10. The color separation optical device according to claim 6, wherein the third color light is red light.
【請求項11】赤、緑、青の色成分を含む光を放射する
光源と、前記光源からの放射光を赤、緑、青の3つの原
色光に分解する色分解手段と、前記各原色光がそれぞれ
入射し電気信号により光学像を形成する3つのライトバ
ルブと、前記3つのライトバルブからの出射光を1つの
光に合成する色合成手段と、前記色合成手段からの出射
光が入射し前記ライトバルブに形成された光学像をスク
リーン上に投写する投写レンズとを備え、前記色合成手
段として請求項1記載の色合成光学装置を用いた投写型
表示装置。
11. A light source that emits light containing red, green, and blue color components, color separation means for separating light emitted from the light source into three primary color lights of red, green, and blue; Three light valves, each of which receives light and forms an optical image by an electric signal, color combining means for combining light emitted from the three light valves into one light, and light emitted from the color combining means. And a projection lens for projecting an optical image formed on the light valve onto a screen, and using the color combining optical device according to claim 1 as the color combining means.
【請求項12】色分解手段は、平板状の第1の色分解ダ
イクロイックミラーと、平板状の第2の色分解ダイクロ
イックミラーとを備え、前記第1の色分解ダイクロイッ
クミラーは光源からの出射光から赤、緑、青のうちの1
色を分離し、前記第2の色分解ダイクロイックミラーは
前記第1の色分解ダイクロイックミラーで分離されなか
った2色から1色を分離するようにした請求項11記載
の投写型表示装置。
12. A color separation means comprising a first plate-shaped color separation dichroic mirror and a second plate-shaped color separation dichroic mirror, wherein said first color separation dichroic mirror emits light from a light source. From red, green and blue
12. The projection display apparatus according to claim 11, wherein colors are separated, and said second color separation dichroic mirror separates one color from two colors not separated by said first color separation dichroic mirror.
【請求項13】色分解手段を構成する2枚の色分解ダイ
クロイックミラーは、いずれも色合成光学装置の第2の
ダイクロイックミラーと平行である請求項11記載の投
写型表示装置。
13. The projection display according to claim 11, wherein each of the two color separation dichroic mirrors constituting the color separation means is parallel to the second dichroic mirror of the color synthesizing optical device.
【請求項14】第2の色分解ダイクロイックミラーから
対応するライトバルブまでの光路に光伝達手段を備え、
前記光伝達光学手段は、入力部収束レンズと、中央部収
束レンズと出力部収束レンズと、前記入力部収束レンズ
と前記中央部収束レンズとの間に配置される第1の平面
ミラーと、前記中央部収束レンズと前記出力部収束レン
ズとの間に配置される第2の平面ミラーとを備え、前記
入力部収束レンズは光源に対応する像を前記中央部収束
レンズの位置に形成し、前記中央部収束レンズは前記入
力部収束レンズに対応する像を前記出力部収束レンズの
位置に形成する請求項11記載の投写型表示装置。
14. A light transmission means in an optical path from a second color separation dichroic mirror to a corresponding light valve,
The light transmitting optical unit includes an input part convergent lens, a central part convergent lens and an output part convergent lens, a first plane mirror disposed between the input part convergent lens and the central part convergent lens, A second plane mirror disposed between a central convergent lens and the output convergent lens, wherein the input convergent lens forms an image corresponding to a light source at the position of the central convergent lens, 12. The projection display according to claim 11, wherein the central convergent lens forms an image corresponding to the input convergent lens at the position of the output convergent lens.
【請求項15】3つのライトバルブはいずれも高分子分
散液晶パネルである請求項11記載の投写型表示装置。
15. The projection display device according to claim 11, wherein each of the three light valves is a polymer dispersed liquid crystal panel.
【請求項16】赤、緑、青の色成分を含む光を放射する
光源と、映像信号に応じて光学的特性の変化として光学
像を形成する3つの反射型のライトバルブと、前記光源
からの放射光を赤、緑、青の3つの原色光に分解し前記
3つのライトバルブに前記原色光を入射させると共に前
記3つのライトバルブからの出射光を1つの光に合成す
る色分解合成手段と、前記色分解合成手段からの出射光
が入射し前記ライトバルブに形成された光学像をスクリ
ーン上に投写する投写レンズとを備え、前記色分解合成
手段として請求項1記載の色合成光学装置を用いた投写
型表示装置。
16. A light source that emits light containing red, green, and blue color components, three reflective light valves that form an optical image as a change in optical characteristics according to a video signal, and the light source Color separation / combination means for decomposing the emitted light into three primary color lights of red, green and blue, causing the primary light to enter the three light valves, and combining the light emitted from the three light valves into one light. 2. The color combining optical device according to claim 1, further comprising: a projection lens configured to project an optical image formed on the light valve onto a screen by receiving light emitted from the color separating / combining unit, and the color separating / combining unit. A projection display device using the same.
【請求項17】3つのライトバルブはいずれも高分子分
散液晶パネルである請求項16記載の投写型表示装置。
17. The projection display device according to claim 16, wherein each of the three light valves is a polymer dispersed liquid crystal panel.
【請求項18】3つのライトバルブはいずれも光反射方
向の変化として光学像を形成するライトバルブである請
求項16記載の投写型表示装置。
18. The projection display device according to claim 16, wherein all of the three light valves are light valves that form an optical image as a change in a light reflection direction.
【請求項19】赤、緑、青の色成分を含む光を放射する
光源と、映像信号に応じて復屈折性の変化として光学像
を形成する3つの反射型のライトバルブと、前記光源か
らの出射光が入射し直進するP偏光成分と反射するS偏
光成分に分離する偏光ビームスプリッタと、前記S偏光
成分を赤、緑、青の3つの原色光に分解し前記3つのラ
イトバルブに前記原色光を入射させると共に前記3つの
ライトバルブからの出射光を1つの光に合成する色分解
合成手段と、前記ライトバルブに形成された光学像をス
クリーン上に投写する投写レンズとを備え、前記色分解
合成手段からの出射光を前記偏光ビームスプリッタに入
射させ、入射光に含まれるP偏光成分は直進して前記投
写レンズに入射するようにし、前記色分解合成手段とし
て請求項1記載の色合成光学装置を用いた投写型表示装
置。
19. A light source that emits light containing red, green, and blue color components, three reflection-type light valves that form an optical image as a change in birefringence in accordance with a video signal, and And a polarization beam splitter that separates into a P-polarized component and a reflected S-polarized component, into which the outgoing light enters, and decomposes the S-polarized component into three primary colors of red, green, and blue, and applies the three light valves to the three light valves. A color separation / synthesis unit that emits primary color light and combines light emitted from the three light valves into one light; and a projection lens that projects an optical image formed on the light valve onto a screen, 2. The color separation / synthesis unit according to claim 1, wherein light emitted from the color separation / synthesis unit is incident on the polarization beam splitter, and a P-polarized light component included in the incident light goes straight and enters the projection lens. Projection display device using a composite optical device.
【請求項20】3つの撮像素子と、被写体に対応する像
を形成する撮像レンズと、前記撮像レンズからの出射光
を赤、緑、青の3つの原色光に分解する色分解光学装置
とを備え、前記色分解光学装置として請求項6記載の色
分解光学装置を用いた撮像装置。
20. An image pickup device comprising: an image pickup element for forming an image corresponding to a subject; and a color separation optical device for separating light emitted from the image pickup lens into three primary color lights of red, green and blue. An imaging apparatus comprising: the color separation optical device according to claim 6 as the color separation optical device.
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