JP2004361471A - Color separation optical system and projection type display device - Google Patents
Color separation optical system and projection type display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004361471A JP2004361471A JP2003156534A JP2003156534A JP2004361471A JP 2004361471 A JP2004361471 A JP 2004361471A JP 2003156534 A JP2003156534 A JP 2003156534A JP 2003156534 A JP2003156534 A JP 2003156534A JP 2004361471 A JP2004361471 A JP 2004361471A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- color
- dichroic mirror
- beam splitter
- polarization beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 79
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は投射型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、反射型ライトバルブから射出した光を偏光ビームスプリッタで偏光分離して検光し,検光した光をクロスダイクロイックプリズムで色合成した後に、投射レンズにて投射する構成の投射型表示装置が知られている(特許文献1)。
【0003】
図5はこのような従来の投射型表示装置の構成を示す図である。光源51から射出した光は、光軸に対して45度の角度を有するように斜めに配置されたB(青)光反射ダイクロイックミラー52に入射し、反射するB光と、透過するR(赤)光とG(緑)光の混合光とに色分解される。R光とG光の混合光はさらに、B光反射ダイクロイックミラー52と平行に光軸上に配置されたG光反射ダイクロイックミラー53に入射し、反射するG光と、透過するR光とに色分解される。
【0004】
B光反射ダイクロイックミラー52で反射されたB光は、反射ミラーで偏向され、偏光ビームスプリッタ54Bに入射し、偏光ビームスプリッタ54Bの偏光分離部で反射された光は、偏光ビームスプリッタ54Bの射出面近傍に配置された反射型ライトバルブ55Bに入射する。
【0005】
G光反射ダイクロイックミラー53で色分解されたG光とR光は、それぞれの光に対して配置された偏光ビームスプリッタ54G、54Rに入射し、その偏光分離部で反射されて、射出し、それぞれの射出面近傍に配置された反射型ライトバルブ55G、55Rに入射する。
【0006】
各色光用の反射型ライトバルブに入射した各色光はそれぞれの色信号によって変調されて反射、射出され、各色光用の偏光ビームスプリッタに再度入射し、偏光分離部を透過する光が検光光として取りだされ、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム56にそれぞれ異なる面から入射し色合成された後、投射レンズ57に入射して、図示しないスクリーン上にフルカラーの拡大像が投射される。
【0007】
このような投射型表示装置では光源から各色光用の反射型ライトバルブまでの光路長がR光とG光は同じであるが、B光の光路長はR光、G光の光路長より長くなってしまうため、B光の光路中にリレーレンズを配置しなくてはならなかった。
【0008】
この問題を解決するため、各色光の光路長を等しくした投射型表示装置が知られている(特許文献2、3)。この投射型表示装置は、光源からの光をB光と、R光とG光との混合光とに分離するために、2枚のダイクロイックミラーを組み合わせたクロスダイクロイックミラーを使用し、このクロスダイクロイックミラーから各色光用のライトバルブまでの光路長が等しくなるように構成されている。
【0009】
【特許文献1】
特許第2599309号公報(図13)
【0010】
【特許文献2】
特開平8−234156号公報(図1)
【0011】
【特許文献3】
特開平10−133301号公報(図1)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記投射型表示装置では光源から各色光用のライトバルブまでの各色光の光路長は等しくなるが、クロスダイクロイックミラーを使用しているため、クロスダイクロイックプリズムの組み立て調整が難しく、また投射型表示装置の光学系の調整も難しいという問題があった。
【0013】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、クロスダイクロイックミラーを使用せずに、光源からライトバルブまでの光路長が等しくなる色分解光学系および投射型表示装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために請求項1に記載の発明は、第1色光と第2色光と第3色光とを有する光源からの光を偏光分離して射出する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを射出した前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2色光と前記第3色光との混合光とに色分解し、前記第1色光と前記混合光のいずれか一方を反射して前記偏光ビームスプリッタに入射させる第1のダイクロイックミラーと、前記第1のダイクロイックミラーの前記光源からの光が入射する入射面側と透過した光が射出する射出面側とにそれぞれ配置される1/4波長位相板と、前記混合光を前記第2色光と前記第3色光とに色分解する第2のダイクロイックミラーとを有することを特徴とする色分解光学系を提供する。
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の色分解光学系において、前記第1のダイクロイックミラーから、前記第1のダイクロイックミラーと前記第2のダイクロイックミラーとで色分解された各色光が照射する被照射物までの前記各色光の光路長が等しいことを特徴とする。
【0016】
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の色分解光学系において、前記偏光ビームスプリッタはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。
【0017】
請求項4に記載の発明は、光源からの光を第1色光と第2色光と第3色光とに色分解する色分解光学系と、前記色分解された各色光を変調して射出する各色毎に配置されたライトバルブと、前記ライトバルブを射出した前記各色光を色合成する色合成光学系と、前記色合成された光を投射する投射レンズ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、前記光源からの光を偏光分離して射出する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを射出した前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2色光と前記第3色光との混合光とに色分解し、前記第1色光と前記混合光のいずれか一方を反射して前記偏光ビームスプリッタに入射させる第1のダイクロイックミラーと、前記第1のダイクロイックミラーの前記光源からの光が入射する入射面側と透過した光が射出する射出面側とにそれぞれ配置される1/4波長位相板と、前記混合光を前記第2色光と前記第3色光とに色分解する第2のダイクロイックミラーとを有することを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【0018】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の投射型表示装置において、前記第1のダイクロイックミラーから前記各色光毎に配置されたライトバルブまでの前記各色光の光路長が等しいことを特徴とする。
【0019】
請求項6に記載の発明は、請求項4または請求項5に記載の投射型表示装置において、前記偏光ビームスプリッタはワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。
【0020】
請求項7に記載の発明は、請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の投射型表示装置において、前記ライトバルブは透過型ライトバルブであることを特徴とする。
【0021】
請求項8に記載の発明は、請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の投射型表示装置において、前記ライトバルブは反射ライトバルブであることを特徴とする。
【0022】
請求項9に記載の発明は、請求項4から請求項8に記載の投射型表示装置において、前記色合成光学系はクロスダイクロイックプリズムであることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
第1実施形態について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態である投射型表示装置の平面構成図である。図1に示す方向をX軸、Y軸、Z軸と定義する。なおZ軸方向は紙面に垂直である。ランプと放物面形状の凹面鏡とから構成される光源101からX軸方向に射出されるR(赤)光、G(緑)光、B(青)光の成分を有する光源からの光は、偏光変換装置102で光軸に対して垂直で、XY平面に平行な方向に振動方向を有する偏光した光に変換される。偏光変換装置102を射出した偏光光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103に入射する。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103は、ガラス基板上に所定の間隔でアルミニウムの薄膜をグリッド状に形成した偏光ビームスプリッタである。このワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103はXY平面に垂直で、入射光の光軸に対して45度傾けられており、入射した偏光光を透過する向きにワイヤーグリッドが配置されている。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103を透過した光源からの光は、偏光度がさらに向上され、1/4波長位相板105に入射して円偏光に変換された後、光軸に対して垂直に配置されてたR光とG光とを反射し、B光を透過する特性を有するダイクロイックミラー104に入射して、ダイクロイックミラー104を反射するR光とG光との混合光と、透過するB光とに色分解される。ダイクロイックミラー104は偏光ビームスプリッタ103と後述する偏向ミラー108の間の光路のほぼ中央に配置されている。なお1/4波長位相板105は、ダイクロイックミラー104の入射面側に、その光学軸が、偏光した光源からの光の偏光方向に対して、45度傾いた方向に配置されている。
【0024】
ダイクロイックミラー104を透過したB光はその射出面側に配置した1/4波長位相板106に入射し、XY平面に垂直な方向に振動方向を有する偏光した光に変換される。1/4波長位相板106の光学軸は、1/4波長位相板105の光学軸と同じ方向になるように配置される。1/4波長位相板106を射出したB光は、偏向ミラー108で進行方向を変えてY軸方向に進行し、偏光ビームスプリッタ109Bに入射して、偏光ビームスプリッタ109Bの偏光分離部で反射されてX軸方向に射出し、B光用反射型ライトバルブ110Bに入射する。
【0025】
ダイクロイックミラー104で反射されたR光とG光との混合光は、再度1/4波長位相板105を透過してXY平面に垂直な方向に振動方向を有する偏光した光に変換される。1/4波長位相板105を射出したR光とG光の混合光は、再度ワイヤーグリッド偏光ビームプリッタ103に入射するが、偏光方向が偏光変換装置102を射出した時の光の偏光方向から90度回転しているので、ワイヤーグリッド偏光ビームプリッタ103でY軸方向に反射される。ワイヤーグリッド偏光ビームプリッタ103で反射された混合光は、光軸に対して45度の角度で配置されたG光を反射し、R光を透過させる特性を有するダイクロイックミラー107に入射し、反射してX軸方向に進むG光と、透過してY軸方向に進むR光とに色分解される。色分解されたR光とG光は、それぞれの色光毎に配置された偏光ビームスプリッタ109R、109Gに入射し、偏光分離部で反射されて偏光ビームスプリッタ109R、109Gから射出し、反射型ライトバルブ110R、110Bに入射する。ここでダイクロイックミラー107から偏光ビームスプリッタ109R、109G間での光路長はそれぞれ等しい。なお図1に示すように、ダイクロイックミラー104から各色光用の反射型ライトバルブまでの光路長は、各色光で等しくなっている。
【0026】
各色光用の反射型ライトバルブ110R、110G、110Bに入射した各色光は、各色用の信号によって変調されて反射、射出し、各色光用の偏光ビームスプリッタ109R、109G、109Bに再度入射する。偏光ビームスプリッタ109R、109G、109Bの偏光分離部では、変調された光が透過され、検光光として射出する。射出した検光光は、色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズム111にそれぞれ異なる面から入射する。クロスダイクロイックプリズム111は内部にR光反射ダイクロイック膜111RとB光反射ダイクロイック膜11BはXY平面に垂直で、互いに直交する方向に配置された複合プリズムで、入射したR光はR光反射ダイクロイッロイック膜111Rで反射、B光はB光反射ダイクロイック膜111Bで反射、G光はR光反射ダイクロイッロイック膜111RとB光反射ダイクロイック膜111Bとを透過することによって色合成される。色合成された光は、投射レンズ112に入射して、図示しないスクリ−ン上にフルカラー像が拡大投射される。
【0027】
以上説明した実施形態の投射型表示装置では、光源からの光はダイクロイックミラー104でB光と、R光とG光の混合光とに分解される。ダイクロイックミラー104は偏光ビームスプリッタ103と偏向ミラー108との間の光路のほぼ中央に配置されているため、ダイクロイックミラー104から各色光用の反射型ライトバルブまでの光路長は同じになる。すなわち、図1から明らかな様に、ダイクロイックミラー104から偏向ミラー108までの距離と、ダイクロイックミラー104からワイヤーグリッド偏光ビームプリッタ103までの距離が等しく、偏向ミラー108からB光用偏光ビームスプリッタ109B間での距離と、ワイヤーグリッド偏光ビームプリッタ103からR光用偏光ビームスプリッタ1109Rまでの距離は等しい。従ってダイクロイックミラー104から偏光ビームスプリッタまでの光路長はB光とR光とでほぼ等しくなる。またダイクロイックミラー107から偏光ビームスプリッタ109R,109Gまでの距離はそれぞれ等しい。従って本実施形態の投射型表示装置は、光源101から射出した光はR光、G光、B光の混合光としてダイクロイックミラー104に入射し、ダイクロイックミラー104から各色光用の偏光ビームスプリッタ109R,109G,109Bまでの距離は等しくなるように構成されているので、光源101から偏光ビームスプリッタ間での光路長はR光、G光、B光でほぼ等しくなる。なお偏光ビームスプリッタから反射型ライトバルブまでの距離は各色光用で、等しくなっている。従って、特定の色光の光路長が他の色光の光路長と異なることはなく、光路中にリレー光学系を配置する必要はない。なお反射型ライトバルブから投射レンズ112までの各色光の光路長も等しくなるように構成されている。
【0028】
本実施形態の投射型表示装置においては、色分解光学系として使用するダイクロイックミラーはB光を透過し、R光とG光を反射するダイクロイックミラー104と、R光を透過しG光を反射するダイクロイックミラー107の2枚であり、かつ各色光について光源から各色光用のライトバルブまでの光路長を等しくすることができるため、色合成光学系としてクロスダイクロイックプリズムを使用しても、リレー光学系を配置する必要はない。
色分解光学系として2枚のダイクロイックミラーを組み合わせたクロスダイクロイックミラーを使用しないので、光学系の調整が容易になる。
【0029】
なお本実施形態ではダイクロイックミラー104で反射されるのはR光とG光の混合光であったが、ダイクロイックミラー104をB光反射、R光とG光を透過する光学特性を有するダイクロイックミラーにしても構わない。この場合R光を透過し、G光を反射するダイクロイックミラー107はダイクロイックミラー104を透過したR光とG光の混合光の光路中に配置される。一方反射されたB光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103にて反射され、偏光ビームスプリッタ109Bを経て反射型ライトバルブ110Bに入射する。ダイクロイックミラー104を透過するR光とG光の混合光は偏向ミラー108を経てダイクロイックミラー107にてR光とG光に分解し、各色光用の偏光ビームスプリッタ109R、109Gを経由して、各色光のライトバルブ110R、110Gに入射する。このようにしてもR光、G光、B光において光源から各色光用の反射型ライトバルブまでの光路長をほぼ等しくすることができる。
【0030】
図1に示すように、各色光用の偏光ビームスプリッタ109R、109G、109Bと色合成光学系のクロスダイクロイックプリズム111との間には空間があるが、通常はこの空間にガラス基板を配置して両部材を貼り付けることにより偏光ビームスプリッタとクロスダイクロイックプリズムを一体化して使用する。本実施形態では従来のクロスダイクロイックミラーを色分解光学系に使用した投射型表示装置と比較して、偏光ビームスプリッタ109R、109G、109Bとクロスダイクロイックプリズム111との間の空間を狭くすることができる。従来は、クロスダイクロイックプリズム111の中心と各色光用の反射型ライトバルブ110R,110G,110Rまでの光路長は、クロスダイクロイックミラーと偏向ミラーの大きさおよび配置により制限を受けていた。しかし本実施形態では、偏向ミラー108とワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103の光路のほぼ中央に1/4波長位相板105、106で挟まれたダイクロイックミラー104を光軸に垂直配置しているので、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103と偏向ミラー108の間の光路長を短くすることができ、偏光ビームスプリッタ109R、109G、109Bをクロスダイクロイックプリズムに近づけることができるため、光学系を小型化し、投射型表示装置全体を小型化することができる。
(第2実施形態)
第2の実施形態を図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の第2の実施形態である投射型表示装置の平面構成図である。なお、第1の実施形態と同じ部材には同じ番号を付し、第1の実施形態と同様にX軸、Y軸、Z軸を定義する。本実施形態は、光源からの光が2枚のダイクロイックミラー104、107でR光、G光、B光に色分解されるまでの構成は第1の実施形態と同様である。そのため説明は省略する。本実施形態と、第1の実施形態とではライトバルブが異なり、本実施形態ではライトバルブとして透過型ライトバルブを使用している。
【0031】
ダイクロイックミラー104で色分解され、偏向ミラー108で偏光されたB光は偏向ミラー213に入射して90度向きを変えてB光用透過型ライトバルブ210Bに入射する。ダイクロイックミラー107で色分解されたR光とG光は、各色光毎に配置された偏向ミラー214、215にそれぞれ入射し、90度向きを変え、それぞれ透過型ライトバルブ210R、210Gに入射する。
【0032】
本実施形態の投射型表示装置は、第1実施形態と同様の構成を有しているので各色光とも同じ光路長とすることができるため、特定の色光の光路中にリレーレンズを配置する必要はない。
【0033】
各色光用の透過型ライトバルブ210R、210G、210Bは液晶パネルを偏光板で挟んだ構成になっており、入射面側に配置した偏光板を経て液晶パネルに入射した各色光は、色信号によって変調され偏光方向を変え、射出面側に配置した偏光板で検光されて検光光として取りだされる。検光された各色光は色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム211にそれぞれ異なる面から入射する。クロスダイクロイックプリズム211は第1実施形態と同じ構成である。クロスダイクロイックプリズム211で色合成され、射出された光は投射レンズ212に入射し、図示しないスクリ−ン上にフルカラー像が拡大投射される。
【0034】
透過型ライトバルブを使用し、クロスダイクロイックプリズムを合成光学系として使用した投射型表示装置においても、色分解光学系として2枚のダイクロイックミラーを使用して、光源から各色光用の透過型ライトバルブまでの光路長を各色光でほぼ等しくすることができる。
【0035】
なお本実施形態においても第1実施形態と同様に、ダイクロイックミラー104の光学特性をB光を反射し、R光とG光との混合光を透過する構成としても構わない。
(第3実施形態)
第3実施形態について図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の第3の実施形態である投射型表示装置の平面構成図である。なお、第1の実施形態と同じ部材には同じ番号を付し、第1の実施形態と同様にX軸、Y軸、Z軸を定義する。本実施形態は、全体の構成は第1の実施形態と同じであるが、第1の実施形態のワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103を、2個のプリズムを偏光分離部を介して接合した複合プリズムから構成される偏光ビームスプリッタ103aにしたことに特徴がある。
【0036】
本実施形態は、ダイクロイックミラー104の位置が第1の実施形態とは違っている。これは、ダイクロイックミラー104で反射されるR光とG光の混合光が偏光ビームスプリッタ103−aのプリズム(ガラス)中を進むのに対して、B光は偏光ビームスプリッタ109Bまで空気中を進行するので、第1の実施形態のようにダイクロイックミラー104から各色光用の反射型ライトバルブまでの距離を等しくしても、各色光の光路長は等しくならないためである。なお第1実施形態ではワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103を使用しているため、このような光路長の差が生じない。従ってダイクロイックミラー104は、偏向ミラー108とワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103との間の光路のほぼ中央に配置することができる。
【0037】
ダイクロイックミラー104からR光、G光用の反射型ライトバルブ114R,114Gまでの光路と、ダイクロイクミラー104からB光用の反射型ライトバルブ114Bまでの光路長を等しくするためには、偏光ビームスプリッタ103−aを構成するプリズムの屈折率を考慮して、ダイクロイックミラー104を配置する。プリズムを構成する光学材料の屈折率は空気の屈折率よりも大きいため、ダイクロイックミラー104を偏光ビームスプリッタ103−aの偏光分離膜と偏光ミラー108の中点よりも偏光ビームスプリッタ103−aに近い位置に配置することによって、各色光の光路長を等しくすることができる。
【0038】
本実施形態では反射型ライトバルブを使用しているが、第2の実施形態の様に透過型ライトバルブを使用しても構わない。
本実施形態において、偏向ミラー108の代わりに偏光ビームスプリッタ103−aと同じ偏光ビームスプリッタまたは偏光ビームスプリッタの偏光分離部を反射ミラーにした複合プリズムを使用しても構わない。このような構成にすることによって、1/4波位相板105、106に挟まれたダイクロイックミラー104を第1実施形態と同様に、偏光ビームスプリッタ103−aと偏向ミラー108が配置されていた位置との間の光路のほぼ中央に配置することができるため、偏光ビームスプリッタ109R、109G、109Bとクロスダイクロイックプリウムの間の距離を短くし、光学系を小型化することが可能になる。
(第4実施形態)
第4の実施形態を図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の第4の実施形態である投射型表示装置の平面構成図である。なお、第2の実施形態と同じ部材には同じ番号を付し、第2の実施形態と同様にX軸、Y軸、Z軸を定義する。
【0039】
第2の実施形態の透過型ライトバルブを使用した投射型表示装置では、光源101からの光をX軸方向に射出させたが、本実施形態ではY軸の方向に光源からの光を射出させている。
【0040】
光源101からY軸方向に射出した光は偏光変換装置102によってZ軸に平行な方向に振動する偏光した光に変換され、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103に入射する。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103はZ軸方向に偏光した光を反射する向きに配置されている。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103でX軸方向に反射された光は1/4波長位相板105を透過して、R光とG光を反射し、B光を透過させるダイクロイックミラー104に入射する。透過したB光は1/4波長位相板106を経てY軸方向に振動した偏光した光に変換される。
【0041】
ダイクロイックミラー104で反射されたR光とG光は、1/4波長位相板105に再度入射し、Y軸方向に振動する偏光した光に変換される。B光は偏向ミラー108で反射されてY軸方向に進行し、偏向ミラー213で90度向きを変えて、透過型ライトバルブ210Bに入射する。R光とG光の混合光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ103を透過して、偏向ミラー209で偏向されY軸方向に進行し、G光を反射するダイクロイックミラー107に入射し、反射されてX軸方向に進行するG光と、透過してY軸方向に進行するR光とに色分解される。色分解されたR光とG光は偏向ミラー214、215を経て透過型ライトバルブ210R、210Gにそれぞれ入射する。ダイクロイックミラー104は偏向ミラー108と209の間の光路のほぼ中央に、光軸に対して垂直に配置されている。各色光用の透過型ライトバルブ210B,210G,210Rに入射した光は変調され射出面側に配置された偏光板で検光され、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム211に入射して色合成された後、投射レンズ212で図示しないスクリーン上に投射される。
【0042】
本実施形態における投射型表示装置においても、各色光の光路長を等しくすることができるため、特定の色の光路中にリレーレンズを配置する必要はない。
【0043】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クロスダイクロイックミラーを使用せずに、光源からライトバルブまでの光路長が等しくなる投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の投射型表示装置の平面構成図。
【図2】第2の実施形態の投射型表示装置の平面構成図。
【図3】第3の実施形態の投射型表示装置の平面構成図。
【図4】第4の実施形態の投射型表示装置の平面構成図。
【図5】従来の技術を示す投射型表示装置の平面構成図
【符号の説明】
101 光源
102 偏光変換装置
103 ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
103−a 偏光ビームスプリッタ
104、107 ダイクロイックミラー
105、106 1/4波長位相板
107、108、209、213、214、215 偏向ミラー
109R、109G、109B 偏光ビームスプリッタ
110R、110G、110B 反射型ライトバルブ
210R、210G、210B 透過型ライトバルブ
111 クロスダイクロイックプリズム
112 投射レンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection display device has a configuration in which light emitted from a reflection type light valve is polarized and separated by a polarization beam splitter and analyzed, and the analyzed light is color-synthesized by a cross dichroic prism and then projected by a projection lens. Is known (Patent Document 1).
[0003]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of such a conventional projection display device. The light emitted from the
[0004]
The B light reflected by the B light reflecting
[0005]
The G light and the R light that have been color-separated by the G light reflecting dichroic mirror 53 are incident on
[0006]
Each color light incident on the reflective light valve for each color light is reflected and emitted after being modulated by each color signal, re-enters the polarization beam splitter for each color light, and the light that passes through the polarization separation unit is the analysis light. After being incident on the cross
[0007]
In such a projection display device, the optical path length from the light source to the reflective light valve for each color light is the same for R light and G light, but the optical path length for B light is longer than the optical path length for R light and G light. Therefore, a relay lens had to be arranged in the optical path of the B light.
[0008]
In order to solve this problem, projection display devices in which the optical path length of each color light is equal are known (Patent Documents 2 and 3). This projection display device uses a cross dichroic mirror combining two dichroic mirrors in order to separate light from a light source into B light and mixed light of R light and G light. The optical path lengths from the mirror to the light valve for each color light are configured to be equal.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2599309 (FIG. 13)
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-8-234156 (FIG. 1)
[0011]
[Patent Document 3]
JP-A-10-133301 (FIG. 1)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned projection type display device, the optical path length of each color light from the light source to the light valve for each color light is equal, but since the cross dichroic mirror is used, it is difficult to assemble and adjust the cross dichroic prism, and the projection type display device There is a problem that adjustment of the optical system of the display device is also difficult.
[0013]
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a color separation optical system and a projection display device in which an optical path length from a light source to a light valve is equal without using a cross dichroic mirror. With the goal.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a polarization beam splitter that separates and emits light from a light source having first color light, second color light, and third color light, and the polarization beam splitter. The light emitted from the light source is separated into the first color light and the mixed light of the second color light and the third color light, and any one of the first color light and the mixed light is reflected. A first dichroic mirror to be incident on the polarizing beam splitter; and a first dichroic mirror disposed on an incident surface side of the first dichroic mirror on which light from the light source is incident and an emission surface side on which transmitted light is emitted. A color separation optical system comprising: a four-wavelength phase plate; and a second dichroic mirror that separates the mixed light into the second color light and the third color light.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the color separation optical system according to the first aspect, each of the color lights separated from the first dichroic mirror by the first dichroic mirror and the second dichroic mirror. Are characterized in that the optical path lengths of the respective color lights to the irradiation object irradiated by the light source are equal.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the color separation optical system according to the first or second aspect, the polarization beam splitter is a wire grid polarization beam splitter.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a color separation optical system that separates light from a light source into first color light, second color light, and third color light, and each color that modulates and emits the color separated color light. A light valve disposed for each color, a color synthesizing optical system for color synthesizing the respective color lights emitted from the light valve, and a projection lens for projecting the color synthesized light, wherein A polarizing beam splitter that separates the light from the light source into polarized light and emits the light; and emits the light from the light source emitted from the polarized beam splitter to the first color light, the second color light, and the third color light. And a first dichroic mirror that reflects one of the first color light and the mixed light to be incident on the polarization beam splitter, and a light source of the first dichroic mirror. of A quarter-wave phase plate disposed on the incident surface side where light is incident and on the exit surface side where transmitted light exits, respectively, and a second plate that separates the mixed light into the second color light and the third color light And a dichroic mirror.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the projection display device according to the fourth aspect, the optical path lengths of the respective color lights from the first dichroic mirror to the light valves arranged for the respective color lights are equal. Features.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, in the projection display device according to the fourth or fifth aspect, the polarization beam splitter is a wire grid polarization beam splitter.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the projection display device according to any one of the fourth to sixth aspects, the light valve is a transmissive light valve.
[0021]
The invention according to claim 8 is the projection type display device according to any one of claims 4 to 6, wherein the light valve is a reflection light valve.
[0022]
According to a ninth aspect of the present invention, in the projection display device according to any one of the fourth to eighth aspects, the color combining optical system is a cross dichroic prism.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention. The directions shown in FIG. 1 are defined as an X axis, a Y axis, and a Z axis. The Z-axis direction is perpendicular to the paper. Light emitted from a light source having a component of R (red) light, G (green) light, and B (blue) light emitted in the X-axis direction from a
[0024]
The B light transmitted through the
[0025]
The mixed light of the R light and the G light reflected by the
[0026]
Each color light incident on the reflection type
[0027]
In the projection display device of the embodiment described above, the light from the light source is decomposed by the
[0028]
In the projection display device of the present embodiment, the dichroic mirror used as the color separation optical system transmits B light, reflects the R light and G light, and the
Since a cross dichroic mirror combining two dichroic mirrors is not used as the color separation optical system, adjustment of the optical system is facilitated.
[0029]
In this embodiment, the light reflected by the
[0030]
As shown in FIG. 1, there is a space between the
(2nd Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a second embodiment of the present invention. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are defined as in the first embodiment. The configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment until the light from the light source is separated into R light, G light, and B light by the two
[0031]
The B light that has been color-separated by the
[0032]
Since the projection display device of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, each color light can have the same optical path length. Therefore, it is necessary to arrange a relay lens in the optical path of a specific color light. There is no.
[0033]
The transmissive
[0034]
Also in a projection display device using a transmission type light valve and using a cross dichroic prism as a synthetic optical system, a transmission type light valve for each color light from a light source using two dichroic mirrors as a color separation optical system. Can be made substantially equal for each color light.
[0035]
In this embodiment, similarly to the first embodiment, the optical characteristics of the
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a third embodiment of the present invention. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are defined as in the first embodiment. In the present embodiment, the overall configuration is the same as that of the first embodiment. However, the wire grid
[0036]
This embodiment is different from the first embodiment in the position of the
[0037]
In order to make the optical path from the
[0038]
In this embodiment, a reflection type light valve is used, but a transmission type light valve may be used as in the second embodiment.
In the present embodiment, instead of the deflecting
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a fourth embodiment of the present invention. The same members as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as in the second embodiment.
[0039]
In the projection type display device using the transmissive light valve according to the second embodiment, the light from the
[0040]
Light emitted from the
[0041]
The R light and the G light reflected by the
[0042]
Also in the projection type display device according to the present embodiment, since the optical path length of each color light can be made equal, there is no need to arrange a relay lens in the optical path of a specific color.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a projection display device in which the optical path length from the light source to the light valve is equal without using a cross dichroic mirror.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a third embodiment.
FIG. 4 is a plan configuration diagram of a projection display device according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a projection display device according to the related art.
[Explanation of symbols]
101 light source
102 Polarization converter
103 wire grid polarizing beam splitter
103-a polarizing beam splitter
104, 107 dichroic mirror
105, 106 quarter-wave phase plate
107, 108, 209, 213, 214, 215 Deflection mirror
109R, 109G, 109B Polarizing beam splitter
110R, 110G, 110B Reflective light valve
210R, 210G, 210B Transmission type light valve
111 Cross dichroic prism
112 Projection lens
Claims (9)
前記偏光ビームスプリッタを射出した前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2色光と前記第3色光との混合光とに色分解し、前記第1色光と前記混合光のいずれか一方を反射して前記偏光ビームスプリッタに入射させる第1のダイクロイックミラーと、
前記第1のダイクロイックミラーの前記光源からの光が入射する入射面側と透過した光が射出する射出面側とにそれぞれ配置される1/4波長位相板と、
前記混合光を前記第2色光と前記第3色光とに色分解する第2のダイクロイックミラーとを有すること
を特徴とする色分解光学系。A polarizing beam splitter for polarizing and separating light from a light source having a first color light, a second color light, and a third color light and emitting the light;
The light from the light source emitted from the polarization beam splitter is color-separated into the first color light and a mixed light of the second color light and the third color light, and one of the first color light and the mixed light is separated. A first dichroic mirror that reflects light and makes it enter the polarization beam splitter;
A quarter-wave phase plate disposed on an incident surface side of the first dichroic mirror on which light from the light source is incident and an exit surface side on which transmitted light is emitted;
A color separation optical system comprising: a second dichroic mirror that separates the mixed light into the second color light and the third color light.
を特徴とする請求項1に記載の色分解光学系。An optical path length of each color light from the first dichroic mirror to an irradiation target irradiated with each color light separated by the first dichroic mirror and the second dichroic mirror is equal. The color separation optical system according to claim 1.
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の色分解光学系。The color separation optical system according to claim 1, wherein the polarization beam splitter is a wire grid polarization beam splitter.
前記ライトバルブを射出した前記各色光を色合成する色合成光学系と、
前記色合成された光を投射する投射レンズと、
を有する投射型表示装置において、
前記色分解光学系は、
前記光源からの光を偏光分離して射出する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタを射出した前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2色光と前記第3色光との混合光とに色分解し、前記第1色光と前記混合光のいずれか一方を反射して前記偏光ビームスプリッタに入射させる第1のダイクロイックミラーと、
前記第1のダイクロイックミラーの前記光源からの光が入射する入射面側と透過した光が射出する射出面側とにそれぞれ配置される1/4波長位相板と、
前記混合光を前記第2色光と前記第3色光とに色分解する第2のダイクロイックミラーとを有すること
を特徴とする投射型表示装置。A color separation optical system that separates light from a light source into first color light, second color light, and third color light, and a light valve that is arranged for each color that modulates and emits the color separated color light.
A color combining optical system that combines the colors of light emitted from the light valve,
A projection lens for projecting the color-combined light,
In a projection display device having
The color separation optical system,
A polarization beam splitter that separates and emits light from the light source,
The light from the light source emitted from the polarization beam splitter is color-separated into the first color light and a mixed light of the second color light and the third color light, and one of the first color light and the mixed light is separated. A first dichroic mirror that reflects light and makes it enter the polarization beam splitter;
A quarter-wave phase plate disposed on an incident surface side of the first dichroic mirror on which light from the light source is incident and an exit surface side on which transmitted light is emitted;
A projection display device comprising: a second dichroic mirror that separates the mixed light into the second color light and the third color light.
を特徴とする請求項4に記載の投射型表示装置The projection display apparatus according to claim 4, wherein the optical path lengths of the respective color lights from the first dichroic mirror to the light valves arranged for the respective color lights are equal.
を特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の投射型表示装置。The projection type display device according to claim 4, wherein the light valve is a transmission type light valve.
を特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の投射型表示装置。The projection type display device according to any one of claims 4 to 6, wherein the light valve is a reflection light valve.
を特徴とする請求項4から請求項8のいずれか1項に記載の投射型表示装置。9. The projection type display device according to claim 4, wherein the color combining optical system is a cross dichroic prism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003156534A JP2004361471A (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Color separation optical system and projection type display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003156534A JP2004361471A (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Color separation optical system and projection type display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004361471A true JP2004361471A (en) | 2004-12-24 |
Family
ID=34050590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003156534A Pending JP2004361471A (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Color separation optical system and projection type display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004361471A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016522432A (en) * | 2013-04-19 | 2016-07-28 | エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー | Hologram image generation and reconstruction |
-
2003
- 2003-06-02 JP JP2003156534A patent/JP2004361471A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016522432A (en) * | 2013-04-19 | 2016-07-28 | エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー | Hologram image generation and reconstruction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101001451B1 (en) | Illumination optical system | |
US7568805B2 (en) | Illumination unit and image projecting apparatus employing the same | |
JP2005284051A (en) | Semiconductor light emitting element, light source unit using the same, optical unit, and image display device | |
US7874677B2 (en) | Stereo projection optical system | |
JP7203317B2 (en) | Light source device and projection type image display device | |
CN109324467B (en) | Light source device and projection display device | |
JP2000227635A (en) | Projection type display device | |
JP3609715B2 (en) | Color separation / synthesis device and liquid crystal projector using the same | |
WO2002001289A1 (en) | Projector | |
WO2016080295A1 (en) | Light source device and projector | |
JP2007322584A (en) | Lighting device and projection type video display device using the same | |
JP2005321544A (en) | Projection type display device | |
JP2004233961A (en) | Projection type display apparatus | |
JP2011209396A (en) | Projector | |
JP2004361471A (en) | Color separation optical system and projection type display device | |
JPH08220475A (en) | Polarized illumination device and projection display device using the same | |
JP2001343611A (en) | Polarization illumination device and projection type display device | |
US20050151931A1 (en) | Lighting optical system | |
JP2000258839A (en) | Projection device | |
JPH0815525A (en) | Polarization beam splitter and liquid crystal projector | |
JP2005049373A (en) | projector | |
JP2002122812A (en) | Illumination optical device and projection display device | |
JP2001228440A (en) | Projection display device | |
JP2006145621A (en) | Optical unit and projection type image display apparatus using the same | |
JPH10133301A (en) | Three-color resolution optical system and full-color projection device using it |