JP3205693B2 - Optical element and projection type liquid crystal display device having the same - Google Patents
Optical element and projection type liquid crystal display device having the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光源からの光を高効
率に利用し、照度の均一性が高い照射光を与える光学素
子と、該光学素子を用いた投写型液晶表示装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element which uses light from a light source with high efficiency and provides irradiation light with high illuminance uniformity, and a projection type liquid crystal display device using the optical element.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶パネルで形成した映像をスクリーン
等に投写表示する投写型液晶表示装置(以下、液晶プロ
ジェクタと称す)の液晶パネルには、分散型液晶を用い
た反射型液晶パネルが知られている。この一例としては
特開平4−194921号公報の図1に示されているよ
うに、開口絞りとミラーを備え、光源からの照射光をミ
ラーを介して液晶パネルに照射し、液晶パネルからの反
射光を開口絞りを介して投写レンズによりスクリーン上
に投写する、いわゆるシュリーレン光学系を構成したも
のがある。2. Description of the Related Art A reflection type liquid crystal panel using a dispersion type liquid crystal is known as a liquid crystal panel of a projection type liquid crystal display device (hereinafter, referred to as a liquid crystal projector) for projecting and displaying an image formed by a liquid crystal panel on a screen or the like. ing. As an example of this, as shown in FIG. 1 of JP-A-4-194921, an aperture stop and a mirror are provided, and irradiation light from a light source is irradiated on a liquid crystal panel through a mirror, and reflected from the liquid crystal panel. There is a so-called Schlieren optical system in which light is projected on a screen by a projection lens via an aperture stop.
【0003】こうした液晶プロジェクタは、TN(ツイ
ストネマティック)型の液晶パネルを使用したものに比
べて、偏光板を必要としないのでスクリーン上でより明
るい画像が得られる。また、透過型の液晶パネルに比べ
て光学系を小型化できると云う利点もある。[0003] Such a liquid crystal projector does not require a polarizing plate as compared with a projector using a TN (twisted nematic) liquid crystal panel, so that a brighter image can be obtained on a screen. There is also an advantage that the optical system can be made smaller than a transmissive liquid crystal panel.
【0004】ところで、液晶プロジェクタにおいては、
光源光を高効率で利用することと、スクリーン上での照
度むらを低減することが重要となる。In a liquid crystal projector,
It is important to use the light from the light source with high efficiency and to reduce the illuminance unevenness on the screen.
【0005】光源光の利用効率の向上とスクリーン上で
の照度むらの改善手段としては、2枚のレンズアレイか
ら構成されるインテグレータが知られおり、特開平3−
111806号公報にこのインテグレータ光学系を用い
た液晶プロジェクタの構成が述べられている。As a means for improving the efficiency of use of light from a light source and for improving uneven illuminance on a screen, an integrator comprising two lens arrays is known.
Japanese Patent Application Publication No. 111806 discloses a configuration of a liquid crystal projector using the integrator optical system.
【0006】前記インテグレータは、光源からの光束を
第1のレンズアレイによって複数の光束に分割し、第2
レンズアレイによりこれらの光束を拡大しながら液晶パ
ネルの表示領域に重畳結像させるものである。The integrator divides a light beam from a light source into a plurality of light beams by a first lens array,
These light beams are superimposed and formed on the display area of the liquid crystal panel while being enlarged by the lens array.
【0007】この方法では、分割後の照度むらが小さい
光束を重畳するため均一性の高い照射光が得られ、スク
リーン上での照度むらが大幅に改善される。また、第1
レンズアレイの各開口を液晶パネルの表示領域と相似の
矩形とすれば、分割後の光束は表示領域にもれなく照射
されるため照射光の効率が向上し、光源光の利用効率を
向上することができる。In this method, a light beam having a small illuminance non-uniformity after division is superimposed, so that irradiation light with high uniformity is obtained, and the illuminance non-uniformity on the screen is greatly improved. Also, the first
If each opening of the lens array has a rectangular shape similar to the display area of the liquid crystal panel, the luminous flux after division is radiated to the display area without leakage, so that the efficiency of irradiation light is improved, and the efficiency of light source light utilization is improved. it can.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記インテグ
レータを使用した場合は、第2のレンズアレイが見かけ
上、大きな光源となり光束の平行性が劣化してしまう。
そのため、液晶パネルに入射した光束を全て投写利用し
ようとすると、かなり大きい投写レンズが必要となり、
その結果、プロジェクタが大型化してコストアップにつ
ながる。However, when the integrator is used, the second lens array apparently becomes a large light source, and the parallelism of the light beam is deteriorated.
Therefore, to project and use all light beams incident on the liquid crystal panel, a considerably large projection lens is required,
As a result, the size of the projector is increased, which leads to an increase in cost.
【0009】さらに、前記のシュリーレン光学系を構成
するプロジェクタでは、液晶パネルに入射する光束の平
行性が劣化した場合、光源光を高効率で利用しようとす
ると開口絞りの径を十分に大きく、即ち、F値を小さく
する設定する必要がある。しかし、F値を小さくすると
実用上必要なコントラストが実現できなくなると云う問
題が生じる。Further, in the projector constituting the above-mentioned schlieren optical system, when the parallelism of the light beam incident on the liquid crystal panel is deteriorated, the diameter of the aperture stop is made sufficiently large in order to use the light from the light source with high efficiency. , F value must be set small. However, when the F value is reduced, there arises a problem that the contrast required for practical use cannot be realized.
【0010】本発明の目的は、光束の平行性を損なうこ
となく光源光を高効率に利用し、照度の均一性が高い照
射光が得られる光学素子を提供することにある。[0010] It is an object of the present invention to provide an optical element capable of efficiently using light from a light source without deteriorating the parallelism of a light beam and obtaining irradiation light with high uniformity of illuminance.
【0011】また、本発明の他の目的は、より明るく高
品位な投写画像が得られる上記光学素子を備えた液晶プ
ロジェクタを提供することにある。It is another object of the present invention to provide a liquid crystal projector having the above-mentioned optical element capable of obtaining a brighter and higher-quality projected image.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。The gist of the present invention to achieve the above object is as follows.
【0013】光源からの入射光束を受け、該光束を照射
対象面へ出射する光学素子であって、前記光源からの出
射光束の断面を2分割する光束分割手段と、2分割した
2つの光束をそれぞれ透過光と反射光に2分する光束分
離手段と、前記光束分割手段と光束分離手段とにより分
割,分離された4つの光束を照射対象へ合成出射する光
束合成手段を備えており、前記分割,分離された4つの
出射光束のうち2つの光束による合成光束の断面形状
が、前記入射光束の断面形状とほぼ同一形状の出射光束
を形成し、他の2つの光束による合成光束の断面形状
が、前記入射光束の断面形状を2分割した光束を上下ま
たは左右に反転し合成した形状の出射光束を形成し、前
記照射対象面上において前記の4つの光束が合成される
よう構成されていることを特徴とする光学素子にある。An optical element which receives an incident light beam from a light source and emits the light beam to a surface to be irradiated; a light beam dividing means for dividing a cross section of the light beam emitted from the light source into two; A light beam splitting means for splitting the light beam into two, a transmitted light beam and a reflected light beam; and a light beam synthesizing means for synthesizing and emitting the four light beams split and separated by the light beam splitting device and the light beam splitting device to an irradiation target. The cross-sectional shape of the combined light beam of two of the four separated light beams forms an outgoing light beam having substantially the same shape as the cross-sectional shape of the incident light beam, and the cross-sectional shape of the combined light beam of the other two light beams. The cross-sectional shape of the incident light beam is inverted in two directions, that is, the light beam is inverted up and down or left and right to form an output light beam having a combined shape, and the four light beams are combined on the irradiation target surface. In optical element characterized.
【0014】また、上記光学素子は、同一形状の第1の
全反射面と第2の全反射面と、入射光束を反射光と透過
光に分離する光束分離面を備えており、上記第1,第2
の全反射面と光束分離面とは互いに平行で、かつ、第
1,第2の全反射面の反射面が光束分離面を挟んで互い
に対向して配置されており、これらは上記入射光束の光
軸に対し、45度の角度に設定されており、第1,第2
の全反射面と光束分離面は、ほぼ平行に入射する入射光
束に対して、互いに他の面の影とならず、かつ、入射光
束が各面間から洩れないよう構成されている。Further, the optical element includes a first total reflection surface and a second total reflection surface having the same shape, and a light beam separation surface for separating an incident light beam into reflected light and transmitted light. , Second
Are totally parallel to each other and the reflection surfaces of the first and second total reflection surfaces are arranged to face each other with the light beam separation surface interposed therebetween. The angle is set to 45 degrees with respect to the optical axis.
The total reflection surface and the light beam splitting surface are configured so that an incident light beam incident almost parallel does not become a shadow of another surface, and the incident light beam does not leak from between the surfaces.
【0015】また、本発明の他の光学素子は、同一平面
上に隙間無く併設した同一形状の第1の全反射面および
第2の全反射面(または、第1,第2の全反射面が一枚
の全反射面で構成されていてもよい)と、入射光束を反
射光と透過光に分離する第1,第2の全反射面と同一形
状の光束分離面を備え、第1,第2の全反射面と光束分
離面とは互いに平行で、かつ、入射光束の光軸に対して
45度の角度に設定されており、第1,第2の全反射面
と光束分離面は、ほぼ平行に入射する入射光束の半分が
直接光束分離面に、残りの半分が第1の全反射面に入射
し、第2の全反射面には入射光束が直接入射しないよう
に構成されている。Further, another optical element according to the present invention provides a first total reflection surface and a second total reflection surface (or first and second total reflection surfaces) having the same shape and provided on the same plane without any gap. May be constituted by a single total reflection surface), and a light beam separation surface having the same shape as the first and second total reflection surfaces for separating the incident light beam into reflected light and transmitted light. The second total reflection surface and the light beam splitting surface are parallel to each other, and are set at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the incident light beam. , Half of the incident light beam incident almost parallel is directly incident on the light beam separation surface, the other half is incident on the first total reflection surface, and the incident light beam is not directly incident on the second total reflection surface. I have.
【0016】また、本発明の投写型液晶表示装置は、前
記光学素子を光源から液晶ライトバルブ(液晶パネル)
へ至る光の通路の途中に配置し、前記光源から出射して
前記光学素子へ入射し、光学素子から出射した光束を液
晶ライドバルブへの照射光とするよう構成されている。Further, in the projection type liquid crystal display device according to the present invention, the optical element is moved from a light source to a liquid crystal light valve (liquid crystal panel).
The light beam emitted from the light source is incident on the optical element, and the light beam emitted from the optical element is used as irradiation light to the liquid crystal ride valve.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図2に示すように、本発明の光学
素子1は,光源から本光学素子への入射光束(11)
は、第1の全反射面(6)に入射する第1光束(11
a)と、直接光束分離面(4)に入射する第2光束(1
1b)とに2分割するように構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 2, an optical element 1 according to the present invention comprises a light beam (11) incident on the optical element from a light source.
Is a first light beam (11) incident on the first total reflection surface (6).
a) and the second light beam (1) directly incident on the light beam separation surface (4).
1b).
【0018】第1の全反射面(6)に入射した第1光束
(11a)は、第1の全反射面(6)で反射され、光束
分離面(4)に入射し、第3の光束(光束分離面での反
射光束13a)と第4の光束(光束分離面での透過光束
12a)に分離される。第3の光束はそのまま光学素子
1から出射されるが、第4の光束は第2の全反射面
(7)で反射された後、第3の光束と同じ方向へ出射す
る。The first light beam (11a) incident on the first total reflection surface (6) is reflected by the first total reflection surface (6), is incident on the light beam separation surface (4), and becomes the third light beam. (A reflected light beam 13a on the light beam separation surface) and a fourth light beam (a transmitted light beam 12a on the light beam separation surface). The third light beam is emitted from the optical element 1 as it is, but the fourth light beam is reflected by the second total reflection surface (7) and then emitted in the same direction as the third light beam.
【0019】一方、直接、光束分離面(4)に入射した
第2の光束(11b)は、光束分離面(4)によりて、
第5の光束(光束分離面での透過光束12b)と第6の
光束(光束分離面での反射光束13b)とに分離され、
第5の光束はそのまま第3の光束と同じ方向へ出射し、
第6の光束は第2の全反射面(7)で反射された後、第
4の光束と同じ方向へ出射する。On the other hand, the second light beam (11b) directly incident on the light beam separation surface (4) is separated by the light beam separation surface (4).
The fifth light beam (transmitted light beam 12b on the light beam separation surface) and the sixth light beam (reflected light beam 13b on the light beam separation surface) are separated from each other.
The fifth light beam exits in the same direction as the third light beam as it is,
After being reflected by the second total reflection surface (7), the sixth light beam exits in the same direction as the fourth light beam.
【0020】このとき、光源からの入射光束(11)の
断面が円形であるとすると、図3のように第1,第2の
光束はそれぞれ線対称の半円形となる。At this time, assuming that the cross section of the incident light beam (11) from the light source is circular, the first and second light beams are respectively line-symmetrical semicircles as shown in FIG.
【0021】一方、光学素子の光束分離面(4)におい
て透過光束と反射光束とに分離された光束の断面形状も
同様に半円形となる。但し、光学素子を経た合成光束1
4の断面形状は、第3〜第6の4つの半円形を合成した
形状、即ち、線対称にある2つの半円形の弦の部分で接
する入射光束と同じ形状の円形部と、線対称にある2つ
の半円形の円弧の中央部で接するように並べた2つの半
円形とを重畳した形状となる。On the other hand, the cross-sectional shape of the light beam separated into the transmitted light beam and the reflected light beam on the light beam separation surface (4) of the optical element is also semicircular. However, the combined light beam 1 passing through the optical element
The cross-sectional shape of No. 4 is a shape obtained by combining the third to sixth four semi-circles, that is, a circular portion having the same shape as the incident light beam contacting at the two semi-circular chords that are line-symmetric, It has a shape in which two semicircles arranged side by side at the center of two semicircular arcs overlap each other.
【0022】光源からの出射光束をそのまま照射した場
合、照射光の中心部の照度が周辺部の照度に比べて高く
なるが、本発明の光学素子を用いることにより、入射光
束は4つの光束に分割、分離され、照度のピークをずら
して合成されるため照射面において、より均一な照射光
を得ることができる。When the light emitted from the light source is irradiated as it is, the illuminance at the center of the illuminated light is higher than the illuminance at the periphery. However, by using the optical element of the present invention, the incident light is reduced to four lights. Since the light is divided, separated, and synthesized while shifting the illuminance peak, more uniform irradiation light can be obtained on the irradiation surface.
【0023】さらに本光学素子はレンズを用いず、互い
に平行に配置された全反射面と光束分離面によって入射
光束の分割,分離および合成を行なうので光束の平行性
を劣化することがない。Further, since the present optical element does not use a lens, and divides, separates and combines the incident light beams by a total reflection surface and a light beam separation surface arranged in parallel with each other, the parallelism of the light beams does not deteriorate.
【0024】本光学素子とシュリーレン光学系を用いて
構成した液晶プロジェクタは、明るく、均一な画像をス
クリーン上に形成することができる。The liquid crystal projector constituted by using the present optical element and the schlieren optical system can form a bright and uniform image on a screen.
【0025】以下、本発明のさらに具体的な実施例を図
面を用いて詳細に説明する。Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0026】〔実施例 1〕図1は本発明の光学素子の
一実施例を示す模式斜視図である。[Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the optical element of the present invention.
【0027】この光学素子1は底面が直角二等辺三角形
である三角柱状の全反射プリズム3および5と、該全反
射プリズム3,5の底面の直角二等辺三角形の等辺と等
しい長さの辺を有する正方形の底面を持つ直方体状のビ
ームスプリッタプリズム2を接合して構成される。その
ため光学素子1の形状はその底面が平行四辺形である四
角柱状をなしている。なお、底面の平行四辺形は、その
内角が45度と135度、辺の比が2:√2となってい
る。This optical element 1 has a total reflection prisms 3 and 5 each having a triangular prism shape whose bottom surface is a right-angled isosceles triangle, and a side having a length equal to an equal side of a right-angled isosceles triangle on the bottom surface of the total reflection prisms 3 and 5. And a rectangular parallelepiped beam splitter prism 2 having a square bottom surface. Therefore, the shape of the optical element 1 is a quadrangular prism whose bottom surface is a parallelogram. The parallelogram on the bottom has inner angles of 45 degrees and 135 degrees and a side ratio of 2: √2.
【0028】また、上記ビームスプリッタプリズム2
は、2つの同じ形をした底面の形状が直角二等辺三角で
ある三角柱状プリズムの斜面同士を接合したもので、接
合面には光学多層薄膜により、光束分離面4が形成され
ている。The beam splitter prism 2
Are formed by joining inclined surfaces of two triangular prisms each having the same bottom shape having a right-angled isosceles triangle shape, and a light beam separating surface 4 is formed on the joining surface by an optical multilayer thin film.
【0029】また、この光束分離面4に偏光膜を形成す
ることにより、偏光ビームスプリッタを構成することも
できる。By forming a polarizing film on the light beam separating surface 4, a polarizing beam splitter can be formed.
【0030】上記全反射プリズム3,5の光学素子1内
に向いた面は、全反射ミラー面6,7となっており、ビ
ームスプリッタプリズム2の光束分離面4と互いに平行
な位置関係にある。The surfaces of the total reflection prisms 3 and 5 facing the inside of the optical element 1 are total reflection mirror surfaces 6 and 7 and are in a positional relationship parallel to the light beam separation surface 4 of the beam splitter prism 2. .
【0031】なお、図1では全反射ミラー面6,7と光
束分離面4の形状は等しく構成されているが、入射光束
の断面形状に合わせてその形状を変えることもできる。In FIG. 1, the shapes of the total reflection mirror surfaces 6 and 7 and the light beam splitting surface 4 are the same, but the shapes can be changed according to the cross-sectional shape of the incident light beam.
【0032】全反射プリズム3,5や、ビームスプリッ
タプリズム2を形成する硝材としては、一般に広く用い
られている光学ガラスBK−7を使用する。もし、入射
白色光に対して消光比性能の優れた偏光ビームスプリッ
タを得ようとする場合は、BK−7より屈折率の大きい
硝材を使用すればよい。As a glass material for forming the total reflection prisms 3 and 5 and the beam splitter prism 2, an optical glass BK-7, which is generally widely used, is used. If a polarizing beam splitter having an excellent extinction ratio performance with respect to incident white light is to be obtained, a glass material having a higher refractive index than BK-7 may be used.
【0033】また、低価格の偏光ビームスプリッタを得
るためには、レターデーション(複屈折の位相差)が小
さいPMMA(Poly Methyl Methacrylate)等の光
学プラスチックを使用してもよい。その際は、光学プラ
スチックに直接、光学多層薄膜を形成すると、膜張力に
より膜の剥離が生じ易いのであまり層数を多くできな
い。そこで、予め薄い硝子板に光学多層薄膜を形成し、
これを光学プラスチックで挟んで偏光ビームスプリッタ
を作製するのがよい。In order to obtain a low-cost polarization beam splitter, an optical plastic such as PMMA (Poly Methyl Methacrylate) having a small retardation (birefringence phase difference) may be used. In this case, if the optical multilayer thin film is formed directly on the optical plastic, the number of layers cannot be increased so much because the film is easily peeled off by the film tension. Therefore, an optical multilayer thin film is formed on a thin glass plate in advance,
This is preferably sandwiched between optical plastics to produce a polarizing beam splitter.
【0034】なお、本光学素子1を液晶プロジェクタ等
の光学系として用いる場合は、その表面形状は波長オー
ダーと云った高精度のものは要求されない。さらにビー
ムスプリッタプリズム2は、後述するように必ずしも偏
光ビームスプリッタでなくともよい場合は、比較的安価
に製造することができる。When the optical element 1 is used as an optical system for a liquid crystal projector or the like, the surface shape does not need to have a high precision of the order of wavelength. Furthermore, the beam splitter prism 2 can be manufactured relatively inexpensively if it is not necessarily a polarizing beam splitter as described later.
【0035】次に、図2および図3を用いて本発明の光
学素子1の動作を説明する。図2は光学素子1を上から
見た模式断面図であり、図3は説明のため光の状態を加
えた模式斜視図である。Next, the operation of the optical element 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the optical element 1 as viewed from above, and FIG. 3 is a schematic perspective view of the optical element 1 with a light state added for explanation.
【0036】図2(a)(b)に示すように光学素子1
に平行状態で入射する入射光束11aおよび11bの光
軸に対して、全反射ミラー面6,7と光束分離面4が4
5度の角度をなしており、さらに、入射光束11に対し
て互いに他の面が影にならないよう、かつ、面と面の間
を入射光がすり抜けないように配置されている。この場
合の各面間の間隔は、図2(b)に示すように全反射ミ
ラー面6,7(あるいは光束分離面4)の各辺の長さを
LとするとL/2となるよう構成されている。As shown in FIGS. 2A and 2B, the optical element 1
With respect to the optical axes of the incident light beams 11a and 11b incident in parallel to
They are arranged at an angle of 5 degrees, and are arranged such that the other surfaces do not cast a shadow on the incident light flux 11 and that the incident light does not pass between the surfaces. In this case, as shown in FIG. 2B, the distance between the surfaces is L / 2, where L is the length of each side of the total reflection mirror surfaces 6, 7 (or the light beam separation surface 4). Have been.
【0037】また、光学素子1は入射光束11の半分の
入射光束11aが直接全反射ミラー面6に、残りの半分
の入射光束11bが直接光束分離面4に入射するように
配置されている。そのため、入射光束11は光束11a
と光束11bに2分割される。The optical element 1 is arranged such that half of the incident light beam 11a of the incident light beam 11 is directly incident on the total reflection mirror surface 6, and the other half of the incident light beam 11b is directly incident on the light beam separating surface 4. Therefore, the incident light beam 11 is
And the light beam 11b.
【0038】上記入射光束の断面が円形の場合、光学素
子1の入射部が、図3に示すように入射光束11の断面
に外接する正方形とすると、入射光束11aは、図2
(a)に示すように全反射ミラー面6で反射され、光束
分離面4へ向い、光束分離面4において反射光束13a
と、透過光束12aとに分離される。In the case where the cross section of the incident light beam is circular, assuming that the incident portion of the optical element 1 is a square circumscribing the cross section of the incident light beam 11 as shown in FIG.
As shown in (a), the light is reflected by the total reflection mirror surface 6 and is directed to the light beam separation surface 4, where the reflected light beam 13a is reflected by the light beam separation surface 4.
And the transmitted light flux 12a.
【0039】反射光束13aはそのまま入射光束11a
の進行方向と同じ方向へ出射し、透過光束12aは全反
射ミラー面7で一旦反射されて、反射光束13aと同じ
方向へ出射する。The reflected light beam 13a is directly incident light beam 11a.
The transmitted light flux 12a is once reflected by the total reflection mirror surface 7 and emitted in the same direction as the reflected light flux 13a.
【0040】一方入射光束11bは図2(b)に示すよ
うに光束分離面4において反射光束13bと、透過光束
12bに分割される。On the other hand, the incident light beam 11b is split on the light beam separation surface 4 into a reflected light beam 13b and a transmitted light beam 12b as shown in FIG.
【0041】透過光束12bはそのまま入射光束11b
と同じ方向へ出射し、反射光束13bは全反射ミラー面
7で一旦反射された後、透過光束12bと同じ方向へ出
射する。The transmitted light beam 12b is directly incident light beam 11b.
The reflected light flux 13b is once reflected by the total reflection mirror surface 7 and then emitted in the same direction as the transmitted light flux 12b.
【0042】このとき、入射光束11aと11bはそれ
ぞれ半円の断面形状をしており、これらを光束分離面4
によって透過光と反射光に分離,出射された透過光束1
2a,12b、および、反射光束13a,13bも、そ
の断面形状はそれぞれ半円形となる。At this time, the incident light beams 11a and 11b each have a semicircular cross-sectional shape, and these light beam
Transmitted light flux 1 which is separated into transmitted light and reflected light by
2a, 12b and the reflected light fluxes 13a, 13b also have semicircular cross-sectional shapes.
【0043】従って、出射光束の合成光束14の断面形
状は4つの半円形を合成したものとなる。つまり、半円
形の円弧の部分をつき合わせて並べた2つの半円形と、
半円形の弦の部分で背中合せにした2つの半円形とを重
ね合わせた形状となる。Accordingly, the sectional shape of the combined light beam 14 of the outgoing light beams is a combination of four semicircles. In other words, two semicircles in which the semicircular arcs are arranged side by side,
The shape is such that two semicircles that are back-to-back at the semicircular chord portion are overlapped.
【0044】図4はアスペクト比(横:縦)が4:3の
液晶パネルの表示部21に光を照射したときの模式図で
ある。図4(a)は光源と放物面ミラーとからなる照明
系で照射した照射光22を示し、図4(b)は上記の照
明系に本実施例の光学素子1を挿入して照射した場合を
示す。FIG. 4 is a schematic diagram when light is applied to the display unit 21 of a liquid crystal panel having an aspect ratio (horizontal: vertical) of 4: 3. FIG. 4A shows irradiation light 22 irradiated by an illumination system composed of a light source and a parabolic mirror, and FIG. 4B shows irradiation by inserting the optical element 1 of this embodiment into the above-described illumination system. Show the case.
【0045】図4(a)では、光束の断面形状が円形の
照射光を液晶パネルの表示部21の全面に照射した場合
で、液晶パネルの表示部21の対角の長さ(L)と同じ
長さの直径を有する照射光が必要になる。この場合の液
晶パネルの表示部21に照射されない部分の面積は、全
照射光束の断面積の39%にも及び、光損失が大であ
る。FIG. 4A shows a case where irradiation light having a circular cross section of a light beam is applied to the entire surface of the display unit 21 of the liquid crystal panel. Irradiation light having the same length of diameter is required. In this case, the area of the portion of the liquid crystal panel that is not irradiated with the display unit 21 is 39% of the cross-sectional area of the total irradiation light flux, and the light loss is large.
【0046】一方、光学素子1を用いた場合、光学素子
1からの出射光の合成光束の断面形状は、上記円形の照
明光の場合に比べて、液晶パネルの表示部の形状により
近い形状となり、光損失が小さい。On the other hand, when the optical element 1 is used, the sectional shape of the combined light beam of the light emitted from the optical element 1 is closer to the shape of the display section of the liquid crystal panel than in the case of the circular illumination light. , Light loss is small.
【0047】従って、図4(b)に示すように、光学素
子1に入射する入射光束の直径を、光学素子1を用いな
い場合の4/5に縮小しても、液晶パネルの表示部21
の全面を照射することが可能となり、液晶パネルの表示
部21に照射されない部分の面積は、入射光束の断面積
の5%程度と大幅に改善することができる。Therefore, as shown in FIG. 4 (b), even if the diameter of the incident light beam incident on the optical element 1 is reduced to 4/5 of the case where the optical element 1 is not used, the display section 21 of the liquid crystal panel is not affected.
Can be applied to the entire surface of the liquid crystal panel, and the area of the portion that is not irradiated to the display unit 21 of the liquid crystal panel can be greatly improved to about 5% of the sectional area of the incident light beam.
【0048】図5は光学素子1を用いた場合の照度分布
の均一性の説明図で、照射面(液晶パネルの表示部2
1)上の照度分布を示す。FIG. 5 is an explanatory view of the uniformity of the illuminance distribution when the optical element 1 is used.
1) Illumination distribution above is shown.
【0049】横軸が照射面上の対角位置を示し、縦軸が
照度を示す。光学素子を用いない場合の照度分布23
と、前記12a,12b,13aおよび13bが光学素
子1において分割,分離され出射した各光束の照度分
布、および、光学素子を用いた場合の合成光の照度分布
24を示す。The horizontal axis shows the diagonal position on the irradiation surface, and the vertical axis shows the illuminance. Illuminance distribution 23 when no optical element is used
And the illuminance distribution of each of the light fluxes 12a, 12b, 13a and 13b divided and separated in the optical element 1, and the illuminance distribution 24 of the combined light when the optical element is used.
【0050】光学素子を用いない場合、照射光の中心部
の照度は端部(周辺部)に比べて高く、中心部を100
%とした場合の端部(周辺部)の照度(以下周辺照度比
と呼ぶ)は、25%程度でかなり小さな値となる。When no optical element is used, the illuminance at the center of the irradiation light is higher than that at the end (peripheral portion), and the illuminance at the center is 100%.
The illuminance at the end portion (peripheral portion) (hereinafter, referred to as the peripheral illuminance ratio) in the case of% is a very small value at about 25%.
【0051】一方、入射光束が中心に照度のピークを有
していても、前記光学素子を用いることにより、周辺照
度比50%以上と大幅に改善される。On the other hand, even if the incident light beam has an illuminance peak at the center, the peripheral illuminance ratio is greatly improved to 50% or more by using the optical element.
【0052】図6は光学素子1の光束分離面4における
透過と反射の比に対する周辺照度比(%)の関係の一例
を示すグラフである。図6から光束分離面4の透過と反
射の比は、周辺照度比が最大となる最適値が存在するこ
とが分かる。この場合では透過:反射=8.2:1.8で
最大となる。FIG. 6 is a graph showing an example of the relation between the ratio of the peripheral illuminance (%) to the ratio of the transmission and reflection at the light beam separating surface 4 of the optical element 1. It can be seen from FIG. 6 that the ratio between the transmission and reflection of the light beam separating surface 4 has an optimum value at which the peripheral illuminance ratio is maximized. In this case, transmission: reflection = 8.2: 1.8 has the maximum value.
【0053】従って、光学素子1の入射光束の断面形状
や入射光の照度分布に応じて、光束分離面4における透
過と反射の割合を最適化することで、さらに高い周辺照
度比が得られ、より均一な照明を行うことができる。Therefore, by optimizing the ratio of transmission and reflection on the light beam separation surface 4 according to the cross-sectional shape of the incident light beam of the optical element 1 and the illuminance distribution of the incident light, a higher peripheral illuminance ratio can be obtained. More uniform illumination can be performed.
【0054】また、本光学素子1はレンズを用いること
なく、互いに平行に配置された全反射ミラー面と光束分
離面とによってのみ行なうので、光束の平行性の劣化が
ない。In addition, since the present optical element 1 does not use a lens but performs only with a total reflection mirror surface and a light beam separating surface arranged in parallel with each other, there is no deterioration in the parallelism of the light beam.
【0055】〔実施例 2〕本発明の他の実施例を図7
および図8を用いて説明する。[Embodiment 2] FIG. 7 shows another embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.
【0056】図7は光学素子の構成を示す模式斜視図で
あり、図8は図7の光学素子を上から見た模式断面図で
ある。FIG. 7 is a schematic perspective view showing the structure of the optical element, and FIG. 8 is a schematic sectional view of the optical element of FIG. 7 as viewed from above.
【0057】本光学素子はプレートタイプのビームスプ
リッタ32とプレートタイプの全反射ミラー33,34
とによって構成されており、図1に示した光学素子1の
全反射ミラー面6、7および光束分離面4が、本実施例
のプレートタイプの全反射ミラー33,34およびプレ
ートタイプのビームスプリッタ32に対応している。即
ち、プリズム型の全反射面や光束分離面を用いる代わり
に、プレートタイプのミラーおよびプレートタイプのビ
ームスプリッタを用いただけで、それぞれの位置関係や
大きさは図1の光学素子の対応する部位と一致してい
る。The present optical element comprises a plate type beam splitter 32 and plate type total reflection mirrors 33 and 34.
The total reflection mirror surfaces 6 and 7 and the light beam splitting surface 4 of the optical element 1 shown in FIG. 1 are the plate type total reflection mirrors 33 and 34 and the plate type beam splitter 32 of the present embodiment. It corresponds to. That is, instead of using a prism-type total reflection surface or a light beam separation surface, only a plate-type mirror and a plate-type beam splitter are used, and their positional relationship and size are the same as those of the optical element of FIG. Match.
【0058】本実施例によれば、図1に示した光学素子
1と同様、光束の平行性を損なうことなく、光の利用効
率および周辺照度比を向上して、均一でより明るい照明
を行うことが可能となる。According to this embodiment, as in the case of the optical element 1 shown in FIG. 1, the light use efficiency and the peripheral illuminance ratio are improved without impairing the parallelism of the light beam, and uniform and brighter illumination is performed. It becomes possible.
【0059】上記プレートタイプは、ミラー、ビームス
プリッタ共にプリズム型に比較して低コスト化できると
云う利点がある。The plate type has an advantage that both the mirror and the beam splitter can be reduced in cost as compared with the prism type.
【0060】〔実施例 3〕本発明の他の実施例を図9
および図10を用いて説明する。[Embodiment 3] FIG. 9 shows another embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.
【0061】図9は光学素子の構成を示す模式斜視図で
あり、図10は光学素子を上から見た模式断面図であ
る。FIG. 9 is a schematic perspective view showing the structure of the optical element, and FIG. 10 is a schematic sectional view of the optical element as viewed from above.
【0062】光学素子41は四角柱状の同じ形をした2
個の全反射プリズム43,45を接合して構成される。
このプリズムの底面の形状は平行四辺形であり、内角が
45度と135度、辺の長さの比が1:√2となってお
り、全反射プリズム43および45を接合して構成され
る光学素子41は全体として、図1の光学素子1と同じ
形状となっている。The optical element 41 has the same shape as a quadrangular prism.
The total reflection prisms 43 and 45 are joined.
The shape of the bottom surface of this prism is a parallelogram, the interior angle is 45 degrees and 135 degrees, the ratio of the length of the sides is 1: √2, and the total reflection prisms 43 and 45 are joined. The optical element 41 has the same shape as the optical element 1 of FIG. 1 as a whole.
【0063】四角柱状の全反射プリズム43,45は、
図1で示す光学素子1のプリズムと同じ材質で構成さ
れ、接合面には光学多層薄膜により光束分割面44が形
成される。また、光束分割面44に光学多層薄膜である
偏光膜を形成することで、偏光ビームスプリッタを構成
することができる。The square columnar total reflection prisms 43 and 45 are
It is made of the same material as the prism of the optical element 1 shown in FIG. 1, and a light beam splitting surface 44 is formed on the joining surface by an optical multilayer thin film. Further, a polarizing beam splitter can be formed by forming a polarizing film, which is an optical multilayer thin film, on the light beam splitting surface 44.
【0064】上記プリズムの面46,47が全反射ミラ
ー面46,47となっており、光束分割面44と互いに
平行な位置関係にある。The surfaces 46 and 47 of the prism are the total reflection mirror surfaces 46 and 47, and have a positional relationship parallel to the light beam splitting surface 44.
【0065】本光学素子41は、基本的に図1の光学素
子1の全反射ミラー面6、7および光束分離面4の位置
や大きさが、全反射ミラー面46,47および光束分離
面44に対応している。つまり、本光学素子41はプリ
ズムの数が2個と少ない外は図1の光学素子1と構成が
等しくなっており、同様に、光束の平行性を損なうこと
なく、光の利用効率および周辺照度比を向上し、均一で
より明るい照明を行うことが可能となる。The position and size of the total reflection mirror surfaces 6 and 7 and the light beam separation surface 4 of the optical device 1 of FIG. 1 are basically the same as those of the total reflection mirror surfaces 46 and 47 and the light beam separation surface 44. It corresponds to. That is, the present optical element 41 has the same configuration as the optical element 1 of FIG. 1 except that the number of prisms is as small as two, and similarly, the light utilization efficiency and the peripheral illuminance are maintained without impairing the parallelism of the light flux. The ratio can be improved, and uniform and brighter illumination can be performed.
【0066】さらに本光学素子41は、構成プリズムの
数が2個と少く、接合面も一つですむため、製造コスト
が低くなると云う利点がある。Furthermore, the present optical element 41 has the advantage that the number of constituent prisms is as small as two and the number of joint surfaces is one, so that the manufacturing cost is reduced.
【0067】〔実施例 4〕図11は本発明の光学素子
の他の実施例の模式斜視図である。Embodiment 4 FIG. 11 is a schematic perspective view of another embodiment of the optical element of the present invention.
【0068】この光学素子51は底面が直角二等辺三角
形をした三角柱状の全反射プリズム3,5と、その底面
の形状が全反射プリズム3,5の底面の直角二等辺三角
形の等辺と等しい長さの辺を有する正方形をした直方体
状のビームスプリッタプリズム2を接合して構成され、
全体として、底面が直角二等辺三角形をした三角柱状を
なしている。The optical element 51 has a triangular prism-shaped total reflection prism 3 or 5 having a right bottom isosceles triangle, and a bottom surface having a length equal to that of the right isosceles triangle of the bottom surface of the total reflection prism 3 or 5. A rectangular parallelepiped beam splitter prism 2 having a side of
As a whole, the bottom surface has a triangular prism shape having a right-angled isosceles triangle.
【0069】ビームスプリッタプリズム2は、2つの同
じ形をした底面が直角二等辺三角形の三角柱状プリズム
の斜面同志を接合したもので、接合面には光学多層薄膜
により光束分割面4が形成されている。The beam splitter prism 2 is formed by joining the inclined surfaces of two triangular prisms having the same shape and the bottom surface of which is a right-angled isosceles triangle. The beam splitting surface 4 is formed on the joining surface by an optical multilayer thin film. I have.
【0070】全反射プリズム3,5の内側を向いた面は
全反射のミラー面6,7であり、この2つの面は同一平
面上に隙間無く並んでいる。さらに全反射ミラー面6,
7はビームスプリッタプリズム2の光束分割面4と互い
に平行な位置関係にある。The surfaces facing the insides of the total reflection prisms 3 and 5 are mirror surfaces 6 and 7 for total reflection, and these two surfaces are arranged on the same plane without any gap. Furthermore, the total reflection mirror surface 6,
Reference numeral 7 denotes a position parallel to the light beam splitting surface 4 of the beam splitter prism 2.
【0071】本実施例では全反射ミラー面6,7のそれ
ぞれと光束分割面4の形状は等しくなっているが、入射
光束の断面形状に合わせて変えてもよい。In this embodiment, each of the total reflection mirror surfaces 6 and 7 and the light beam splitting surface 4 have the same shape, but may be changed according to the cross-sectional shape of the incident light beam.
【0072】全反射プリズム3、5およびビームスプリ
ッタプリズム2の硝材としては、光学ガラスBK−7を
使用した。Optical glass BK-7 was used as a glass material for the total reflection prisms 3 and 5 and the beam splitter prism 2.
【0073】次に図12および図13により上記光学素
子51の動作を説明する。図12は光学素子51を上か
ら見た模式断面図であり、図13は説明のため光学素子
51に光の状態を加えた模式斜視図である。Next, the operation of the optical element 51 will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a schematic sectional view of the optical element 51 as viewed from above, and FIG. 13 is a schematic perspective view of the optical element 51 with a light state added for explanation.
【0074】図12のように光学素子51はほぼ平行状
態で入射する入射光束11の光軸に対して、全反射ミラ
ー面6,7および光束分割面4が45度の角度をなして
おり、全反射ミラー面6,7は、光束分離面4と平行な
位置関係にある。As shown in FIG. 12, the total reflection mirror surfaces 6 and 7 and the light beam splitting surface 4 make an angle of 45 degrees with the optical axis of the incident light beam 11 which enters the optical element 51 in a substantially parallel state. The total reflection mirror surfaces 6 and 7 are in a positional relationship parallel to the light beam separation surface 4.
【0075】さらに、図12(a)のように平行に入射
する光束11のうちの半分の入射光束11aが直接全反
射ミラー面7に入射し、図12(b)のように残りの半
分の入射光束11bが光束分離面4に入射し、全反射ミ
ラー面6には直接入射光束11が入射しないよう構成さ
れている。Further, as shown in FIG. 12 (a), half of the light beams 11 which are incident in parallel are directly incident on the total reflection mirror surface 7, and as shown in FIG. 12 (b), the other half are incident. The incident light beam 11 b is configured to be incident on the light beam separation surface 4, and the incident light beam 11 is not directly incident on the total reflection mirror surface 6.
【0076】光学素子51の開口部は、図13に示すよ
うに入射光束(11a+11b)の断面が円形のときこ
れに外接する正方形をなしている。そのため、上記入射
光束11は光学素子51の開口部において断面形状が半
円形である入射光束11aと11bとに2分割される。As shown in FIG. 13, the opening of the optical element 51 has a square circumscribed when the cross section of the incident light beam (11a + 11b) is circular. Therefore, the incident light beam 11 is divided into two at the opening of the optical element 51 into incident light beams 11a and 11b having a semicircular cross-sectional shape.
【0077】入射光束11aは、図12(a)に示すよ
うに全反射ミラー面7で反射されて、光束分離面4にお
いて反射光束13aと、透過光束12aとに分離され
る。The incident light beam 11a is reflected on the total reflection mirror surface 7 as shown in FIG. 12A, and is separated on the light beam separation surface 4 into a reflected light beam 13a and a transmitted light beam 12a.
【0078】透過光束12aは入射光束11aの光軸と
90度の角度をなす方向へ出射し、反射光束13aは全
反射ミラー面6で反射された後、透過光束12aと同じ
方向へ出射する。The transmitted light beam 12a is emitted in a direction at an angle of 90 degrees with the optical axis of the incident light beam 11a, and the reflected light beam 13a is reflected by the total reflection mirror surface 6 and then emitted in the same direction as the transmitted light beam 12a.
【0079】一方入射光束11bは図12(b)に示す
ように光束分離面4において反射光束13bと、透過光
束12bに分離される。On the other hand, the incident light beam 11b is separated on the light beam separation surface 4 into a reflected light beam 13b and a transmitted light beam 12b as shown in FIG.
【0080】反射光束13bは入射光束11bの光軸と
90度の角度をなす方向へ出射し、透過光束12bは全
反射ミラー面6で反射された後、反射光束13bと同方
向へ出射する。The reflected light flux 13b is emitted in a direction at an angle of 90 degrees with the optical axis of the incident light flux 11b, and the transmitted light flux 12b is reflected by the total reflection mirror surface 6 and then emitted in the same direction as the reflected light flux 13b.
【0081】このとき、出射した各光束12a、12
b、13aおよび13bは、半円形の断面形状を持つ入
射光束11aと11bを光束分離面4により透過光と反
射光に分割しただけなので、その断面形状は同じく半円
形となる。従って、出射光束の合成光束14の断面形状
は4つの半円形を合わしたものになる。At this time, the emitted light fluxes 12a, 12a
Since b, 13a, and 13b merely divide the incident light beams 11a and 11b having a semicircular cross-sectional shape into transmitted light and reflected light by the light beam separating surface 4, their cross-sectional shapes are also semicircular. Therefore, the cross-sectional shape of the combined light beam 14 of the outgoing light beams is a combination of four semicircles.
【0082】但し、図1の光学素子1からの出射光束と
同様に半円形の円弧の部分をつき合わせるように並べた
2つの半円形と、半円形の弦の部分で背中合せに並べた
2つの半円形とを重畳した形状となる。However, as in the case of the light beam emitted from the optical element 1 shown in FIG. 1, two semicircles are arranged so that the semicircular arc portions meet each other, and two semicircles are arranged back to back with semicircular chord portions. It has a shape in which a semicircle is superimposed.
【0083】即ち、本光学素子51は光の出射方向が入
射光の光軸と90度の角度をなしてる点以外は、図1の
光学素子1と同様な合成光束14が得られる。従って、
図1の光学素子1と同様に、均一な照度分布を有し、光
束の平行性を劣化しない。That is, the present optical element 51 obtains a combined light beam 14 similar to that of the optical element 1 in FIG. 1 except that the light emitting direction is at an angle of 90 degrees with the optical axis of the incident light. Therefore,
Like the optical element 1 of FIG. 1, it has a uniform illuminance distribution and does not degrade the parallelism of the light flux.
【0084】また、光学素子51に入射する光束の断面
形状や入射光の照度分布等の各条件に応じて、光束分離
面4の透過と反射の割合を前記と同様に最適化すれば、
より均一な照明を行うこが可能となる。If the ratio of the transmission and reflection of the light beam separating surface 4 is optimized in the same manner as described above according to the conditions such as the cross-sectional shape of the light beam incident on the optical element 51 and the illuminance distribution of the incident light,
It is possible to perform more uniform illumination.
【0085】〔実施例5〕図14は本発明の光学素子の
他の実施例の模式斜視図であり、図15は本光学素子を
上から見た模式断面図である。[Embodiment 5] FIG. 14 is a schematic perspective view of another embodiment of the optical element of the present invention, and FIG. 15 is a schematic sectional view of the optical element viewed from above.
【0086】本光学素子はプレートタイプのビームスプ
リッタ32と、該ビームスプリッタ32の2倍の大きさ
のプレートタイプの全反射ミラー33によって構成され
ており、図11に示した光学素子51の2つの全反射ミ
ラー面6,7が全反射ミラー33に対応し、光束分離面
4が、ビームスプリッタ32に対応している。つまり、
プリズム型の全反射面や光束分離面の代わりに、プレー
トタイプの全反射ミラー,ビームスプリッタを用いただ
けで、これらの位置関係や大きさは図11の光学素子5
1の対応する部位と同一である。This optical element is composed of a plate-type beam splitter 32 and a plate-type total reflection mirror 33 having a size twice as large as the beam splitter 32. The two optical elements 51 shown in FIG. The total reflection mirror surfaces 6 and 7 correspond to the total reflection mirror 33, and the light beam separation surface 4 corresponds to the beam splitter 32. That is,
Instead of a prism-type total reflection surface or a light beam separation surface, a plate-type total reflection mirror or a beam splitter was used.
Same as 1 corresponding site.
【0087】従って、図11に示す光学素子51と同
様、入射光束の平行性を損なうことなく、光の利用効率
および周辺照度比を向上して、均一でより明るい照明を
行うことが可能となる。Therefore, as in the case of the optical element 51 shown in FIG. 11, it is possible to improve the light use efficiency and the peripheral illuminance ratio without impairing the parallelism of the incident light beam, and to perform uniform and bright illumination. .
【0088】これらプレートタイプのものは、より製造
コストを低下できると云う利点がある。The plate type has the advantage that the manufacturing cost can be further reduced.
【0089】〔実施例 6〕図16は本発明の光学素子
の他の実施例の模式斜視図であり、図17は光学素子を
上から見た模式断面図である。[Embodiment 6] FIG. 16 is a schematic perspective view of another embodiment of the optical element of the present invention, and FIG. 17 is a schematic sectional view of the optical element as viewed from above.
【0090】本実施例の光学素子61は、底面の形状が
台形の四角柱状をしたプリズムからなる。光学素子61
のプリズムは前記実施例1と同様にBK−7で構成さ
れ、プリズムの内側面が全反射ミラー面66となってお
り、面64は光束分離面64となっている。The optical element 61 of this embodiment is a prism having a trapezoidal bottom surface in the shape of a trapezoid. Optical element 61
This prism is made of BK-7 in the same manner as in the first embodiment. The inner surface of the prism is a total reflection mirror surface 66, and the surface 64 is a light beam separating surface 64.
【0091】全反射ミラー面66の形状は光束分離面6
4を2枚横に並べたと同じ形状をしており、光束分割面
64とは平行な位置関係にある。The shape of the total reflection mirror surface 66 is
4 have the same shape as two side by side, and are in a parallel positional relationship with the light beam dividing surface 64.
【0092】つまり、本光学素子61は基本的に図11
に示した光学素子51の全反射ミラー面6,7が本素子
の全反射ミラー面66に対応し、光束分離面4が同じく
光束分離面64に対応している。That is, the optical element 61 basically corresponds to FIG.
The total reflection mirror surfaces 6 and 7 of the optical element 51 shown in (1) correspond to the total reflection mirror surface 66 of the present element, and the light beam separation surface 4 also corresponds to the light beam separation surface 64.
【0093】本光学素子61は単一のプリズムで構成さ
れているが、全反射面および光束分離面の形状および位
置関係が図11の光学素子51の対応する部位と一致し
ており、同様に、入射光束の平行性を損なうことなく、
光の利用効率および周辺照度比を向上し、均一でより明
るい照明を行うことが可能となる。The present optical element 61 is composed of a single prism, but the shape and positional relationship of the total reflection surface and the light beam separation surface correspond to the corresponding parts of the optical element 51 in FIG. , Without compromising the parallelism of the incident beam
It is possible to improve the light use efficiency and the peripheral illuminance ratio, and to perform uniform and brighter illumination.
【0094】本光学素子は構成するプリズムの数が1個
で接合面がないため、コストが低くなると云う利点があ
る。The present optical element has the advantage that the cost is reduced because the number of prisms constituting the optical element is one and there is no joint surface.
【0095】〔実施例 7〕図18は本発明の光学素子
を備えた液晶プロジェクタの断面概略図である。Embodiment 7 FIG. 18 is a schematic sectional view of a liquid crystal projector provided with the optical element of the present invention.
【0096】この液晶プロジェクタは、光源がメタルハ
ライドランプ71、放物面ミラー72、光学素子1、コ
ンデンサレンズ73、投写レンズ74、ダイクロイック
プリズム76、分散型液晶を封止した反射型液晶パネル
77,78,79から構成される。In this liquid crystal projector, the light sources are a metal halide lamp 71, a parabolic mirror 72, an optical element 1, a condenser lens 73, a projection lens 74, a dichroic prism 76, and reflection type liquid crystal panels 77 and 78 in which a dispersion type liquid crystal is sealed. , 79.
【0097】投写レンズ74は、レンズ群の他に全反射
ミラー81と開口絞り75が配置され、シュリーレン光
学系が構成されている。The projection lens 74 has a total reflection mirror 81 and an aperture stop 75 in addition to the lens group, and forms a Schlieren optical system.
【0098】メタルハライドランプ71の発光光束のう
ち、放物面ミラー72により反射された光束はほぼ平行
光束となり、光学素子1に入射する。光学素子1に入射
した光束は、平行性を劣化することなく4つの光束に分
割、分離されて出射する。この時、出射光束の合成光束
は均一な照度分布を有すると共に、その断面形状は液晶
パネルの表示部の形状であるアスペクト比4:3の長方
形に近い形状になっている。Of the luminous flux of the metal halide lamp 71, the luminous flux reflected by the parabolic mirror 72 becomes a substantially parallel luminous flux and enters the optical element 1. The light beam that has entered the optical element 1 is split and separated into four light beams without deteriorating the parallelism, and emitted. At this time, the combined luminous flux of the outgoing luminous flux has a uniform illuminance distribution, and its cross-sectional shape is close to a rectangle having an aspect ratio of 4: 3, which is the shape of the display unit of the liquid crystal panel.
【0099】光学素子1から出射した光束はコンデンサ
レンズ73によって全反射ミラー81付近に集光されダ
イクロイックプリズム76へ向けて反射する。反射した
光束はレンズ群により再びほぼ平行光束となってから、
ダイクロイックプリズム76に入射する。The light beam emitted from the optical element 1 is condensed near the total reflection mirror 81 by the condenser lens 73 and is reflected toward the dichroic prism 76. After the reflected light flux becomes almost parallel light flux again by the lens group,
The light enters the dichroic prism 76.
【0100】ダイクロイックプリズム76は、波長に対
する反射率特性の異なる2つのダイクロイック薄膜を有
し、入射光を赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色に
分解する。分解された各色光はそれぞれ液晶パネル7
7,78,79に入射し、画像信号に応じた変調を受け
る。即ち、液晶パネルの各画素が反射モードのときには
入射した光は正反射し、散乱モードのときには散乱す
る。The dichroic prism 76 has two dichroic thin films having different reflectance characteristics with respect to wavelength, and separates incident light into three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). Each of the separated color lights is supplied to the liquid crystal panel 7 respectively.
7, 78 and 79, and undergoes modulation according to the image signal. That is, incident light is specularly reflected when each pixel of the liquid crystal panel is in the reflection mode, and scattered when it is in the scattering mode.
【0101】液晶パネルで反射された変調光はダイクロ
イックプリズム76で再び合成され、レンズ群により集
光される。このとき、液晶パネルへの光の入射角は90
度ではなく数度傾いているので、液晶パネルで反射され
た光は全反射ミラー81とはややずれた位置の開口絞り
75付近で集光される。The modulated light reflected by the liquid crystal panel is recombined by the dichroic prism 76 and collected by the lens group. At this time, the incident angle of light on the liquid crystal panel is 90
The light reflected by the liquid crystal panel is condensed near the aperture stop 75 at a position slightly deviated from the total reflection mirror 81 because the light is tilted by several degrees, not by degrees.
【0102】液晶パネルの各画素のうち正反射した画素
の光は開口絞り75を通過し、レンズ群によって拡大さ
れスクリーン82に達する。一方、散乱した画素の光は
開口絞り75によってほとんど遮られスクリーン82に
達することができないのでその画素は暗く表示される。The light of the specularly reflected pixel among the pixels of the liquid crystal panel passes through the aperture stop 75, is enlarged by the lens group, and reaches the screen 82. On the other hand, since the light of the scattered pixel is almost blocked by the aperture stop 75 and cannot reach the screen 82, the pixel is displayed dark.
【0103】一般に、上記の液晶パネルを用いシュリー
レン光学系を構成した液晶プロジェクタは、TN(ツイ
ストネマティック)型の液晶パネルを使用した液晶プロ
ジェクタに比べ、偏光板を用いないのでスクリーン上で
より明るい画像が得られる。In general, a liquid crystal projector using a schlieren optical system using the above-described liquid crystal panel does not use a polarizing plate, and therefore has a brighter image on a screen than a liquid crystal projector using a TN (twisted nematic) type liquid crystal panel. Is obtained.
【0104】また、透過型の液晶パネルを使用した場合
に比べて光学系をコンパクトにできるという利点もあ
る。There is also an advantage that the optical system can be made more compact than when a transmissive liquid crystal panel is used.
【0105】本実施例の液晶プロジェクタは、光学素子
1によって液晶パネルへの照射光の断面形状がアスペク
ト比4:3の長方形に近い形状を有し、均一な照度分布
を有する。そのため液晶パネルに入射されず損失となっ
ていた光の割合を低下できるので光の利用効率が向上
し、より明るい画像が得られると共に、均一な照度分布
を有する高品位なフルカラーの投写画像が得られる。In the liquid crystal projector of this embodiment, the cross-sectional shape of the light irradiated on the liquid crystal panel by the optical element 1 has a shape close to a rectangle having an aspect ratio of 4: 3, and has a uniform illuminance distribution. As a result, the ratio of light that was not incident on the liquid crystal panel and was lost can be reduced, so that the light use efficiency is improved, and a brighter image is obtained, and a high-quality full-color projected image having a uniform illuminance distribution is obtained. Can be
【0106】また、本光学素子は、従来のレンズアレイ
を用いたオプティカルインテグレータのように入射光束
の平行性を損なうことがないので、開口絞りが小さくて
も照射光を高効率で利用できるため、コントラストも十
分確保できる。Further, since the present optical element does not impair the parallelism of the incident light beam unlike an optical integrator using a conventional lens array, irradiation light can be used with high efficiency even if the aperture stop is small. A sufficient contrast can be secured.
【0107】〔実施例8〕図19は本発明の光学素子を
備えた液晶プロジェクタの概略断面図である。[Embodiment 8] FIG. 19 is a schematic sectional view of a liquid crystal projector provided with the optical element of the present invention.
【0108】光源のメタルハライドランプ71、放物面
ミラー72、光学素子61、フィルタ83、コンデンサ
レンズ73、投写レンズ74、クロスダイクロイックプ
リズム84、散乱型の反射型液晶パネル77,78,7
9から構成される。A metal halide lamp 71 as a light source, a parabolic mirror 72, an optical element 61, a filter 83, a condenser lens 73, a projection lens 74, a cross dichroic prism 84, a scattering type liquid crystal panel 77, 78, 7
9 is comprised.
【0109】投写レンズ74には、レンズ群の他に、全
反射ミラー81と開口絞り75が配置されており、シュ
リーレン光学系が構成されている。In the projection lens 74, in addition to the lens group, a total reflection mirror 81 and an aperture stop 75 are arranged to form a Schlieren optical system.
【0110】メタルハライドランプ71の発光光束のう
ち、放物面ミラー72により反射された光束はほぼ平行
光束となり、フィルタ83において熱線や紫外線をカッ
トした後、光学素子61に入射する。光学素子61に入
射した入射光束は平行性を劣化することなく4つの光束
に分割、分離され、入射光束の光軸と90度の角度をな
す方向へ出射する。この時、出射光の合成光束は均一な
照度分布を有するとともに、その断面形状は液晶パネル
の表示部の形状であるアスペクト比4:3の長方形に近
い形状になっている。Of the luminous flux of the metal halide lamp 71, the luminous flux reflected by the parabolic mirror 72 becomes almost parallel luminous flux. After being cut off the heat rays and ultraviolet rays by the filter 83, the luminous flux enters the optical element 61. The incident light beam incident on the optical element 61 is divided and separated into four light beams without deteriorating the parallelism, and emitted in a direction at an angle of 90 degrees with the optical axis of the incident light beam. At this time, the combined luminous flux of the emitted light has a uniform illuminance distribution, and its sectional shape is close to a rectangle having an aspect ratio of 4: 3, which is the shape of the display unit of the liquid crystal panel.
【0111】光学素子61から出射した光束はコンデン
サレンズ73によって全反射ミラー81に集光されクロ
スダイクロイックプリズム84へ向けて反射する。該反
射光束はレンズ群により再びほぼ平行光束となってか
ら、クロスダイクロイックプリズム84に入射する。ク
ロスダイクロイックプリズム84は波長に対する反射率
特性の異なる2つのクロスダイクロイック薄膜を有し、
入射光を赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色に分解
する。分解された光はそれぞれ液晶パネル77、78、
79に入射し、画像信号に応じた変調を受ける。即ち、
液晶パネルの各画素が反射モードのときには入射した光
は正反射し、散乱モードのときには散乱する。The light beam emitted from the optical element 61 is condensed on the total reflection mirror 81 by the condenser lens 73 and is reflected toward the cross dichroic prism 84. The reflected light beam is again converted into a substantially parallel light beam by the lens group, and then enters the cross dichroic prism 84. The cross dichroic prism 84 has two cross dichroic thin films having different reflectance characteristics with respect to wavelength,
The incident light is separated into three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). The decomposed lights are the liquid crystal panels 77, 78, respectively.
At 79, the light is modulated according to the image signal. That is,
The incident light is specularly reflected when each pixel of the liquid crystal panel is in the reflection mode, and scattered when it is in the scattering mode.
【0112】液晶パネルで反射された変調光はクロスダ
イクロイックプリズム84で再び合成され、レンズ群に
より集光される。このとき、液晶パネルへの光の入射角
は90度ではなく、数度傾いているので、液晶パネルで
反射された光は全反射ミラー72とは、ややずれた位置
の開口絞り75で集光される。このとき液晶パネルの入
射光のうち、正反射した画素の光は開口絞り75を通過
し、レンズ群によって拡大されスクリーンに達するため
画素が明るくなる。一方、散乱した画素の光は開口絞り
75によってほとんど遮られスクリーンに達することが
できず画素が暗くなる。The modulated light reflected by the liquid crystal panel is recombined by the cross dichroic prism 84 and collected by the lens group. At this time, since the angle of incidence of light on the liquid crystal panel is not 90 degrees but inclined by several degrees, the light reflected by the liquid crystal panel is condensed by the aperture stop 75 at a position slightly shifted from the total reflection mirror 72. Is done. At this time, of the light incident on the liquid crystal panel, the light of the pixel that has been specularly reflected passes through the aperture stop 75, is enlarged by the lens group, and reaches the screen, so that the pixel becomes bright. On the other hand, the light of the scattered pixels is almost blocked by the aperture stop 75 and cannot reach the screen, so that the pixels become dark.
【0113】本実施例の液晶プロジェクタは光学素子6
1によって、液晶パネルに照射される照射光の断面形状
がアスペクト比4:3の長方形に近い形状を有し、より
均一な照度分布を有するため、光の利用効率が向上し、
スクリーン上で明るく、均一で高品位な投写画像が得ら
れる。The liquid crystal projector of the present embodiment has the optical element 6
According to 1, the cross-sectional shape of the irradiation light applied to the liquid crystal panel has a shape close to a rectangle having an aspect ratio of 4: 3, and has a more uniform illuminance distribution.
A bright, uniform and high-quality projected image can be obtained on the screen.
【0114】なお、本実施例で用いた光学素子61は、
特に、光の進行方向を90度変えることができるので、
液晶プロジェクタの小型化に有利である。Incidentally, the optical element 61 used in this embodiment is
In particular, since the light traveling direction can be changed by 90 degrees,
This is advantageous for miniaturizing a liquid crystal projector.
【0115】〔実施例9〕図20は本発明の光学素子を
備えた液晶プロジェクタの概略断面図で、透過型の液晶
パネルを用いた例である。[Embodiment 9] FIG. 20 is a schematic sectional view of a liquid crystal projector provided with the optical element of the present invention, in which a transmission type liquid crystal panel is used.
【0116】光源のメタルハライドランプ91、放物面
ミラー92、UV,IRカットフィルタ90,光学素子
1、全反射ミラー93,94、青色光反射ダイクロイッ
クミラー95、緑色光反射ダイクロイックミラー96,
97、赤色光反射ダイクロイックミラー98、赤色光用
液晶パネル99、緑色光用液晶パネル100、青色光用
液晶パネル101、投写レンズ102から構成される。
なお、上記各色の液晶パネルは透過型液晶パネルを用い
た。Light source metal halide lamp 91, parabolic mirror 92, UV / IR cut filter 90, optical element 1, total reflection mirrors 93 and 94, blue light reflection dichroic mirror 95, green light reflection dichroic mirror 96,
97, a red light reflecting dichroic mirror 98, a liquid crystal panel 99 for red light, a liquid crystal panel 100 for green light, a liquid crystal panel 101 for blue light, and a projection lens 102.
Note that transmission liquid crystal panels were used as the liquid crystal panels for each of the above colors.
【0117】メタルハライドランプ91の発光光束のう
ち、放物面ミラー92により反射された光束はほぼ平行
光束となり、フィルタ90において熱線や紫外線をカッ
トした後、光学素子1に入射する。光学素子1に入射し
た入射光束は平行性を劣化することなく4つの光束に分
割、分離され、入射光束の光軸と同じ方向へ出射する。
この時、出射光の合成光束は均一な照度分布を有すると
ともに、その断面形状は液晶パネルの表示部の形状であ
るアスペクト比4:3の長方形に近い形状になってい
る。Of the luminous flux of the metal halide lamp 91, the luminous flux reflected by the parabolic mirror 92 becomes almost a parallel luminous flux. The incident light beam incident on the optical element 1 is divided and separated into four light beams without deteriorating the parallelism, and emitted in the same direction as the optical axis of the incident light beam.
At this time, the combined luminous flux of the emitted light has a uniform illuminance distribution, and its sectional shape is close to a rectangle having an aspect ratio of 4: 3, which is the shape of the display unit of the liquid crystal panel.
【0118】光学素子1から出射した光束は青色光反射
ダイクロイックミラー95で分解された青色光が反射さ
れ全反射ミラー93で角度を変えて、青色光用液晶パネ
ル101に照射される。同様にして緑色光反射ダイクロ
イックミラー96,97と緑色光用液晶パネル100、
赤色光用液晶パネル99、全反射ミラー94、赤色光反
射ダイクロイックミラー98をそれぞれ組み合わせるこ
とにより各液晶パネルで形成されたR,G,Bの画像を
重畳してフルカラーの画像が形成される。これを投写レ
ンズ102によってスクリーンに投写する。The light beam emitted from the optical element 1 reflects the blue light decomposed by the blue light reflecting dichroic mirror 95, and changes its angle by the total reflection mirror 93, and irradiates the liquid crystal panel 101 for blue light. Similarly, green light reflecting dichroic mirrors 96 and 97 and green light liquid crystal panel 100,
By combining the red light liquid crystal panel 99, the total reflection mirror 94, and the red light reflection dichroic mirror 98, the R, G, and B images formed by each liquid crystal panel are superimposed to form a full-color image. This is projected on a screen by the projection lens 102.
【0119】本実施例の液晶プロジェクタは光学素子1
によって、液晶パネルに照射される照射光の断面形状が
アスペクト比4:3の長方形に近い形状を有し、より均
一な照度分布を有するため、光の利用効率が向上し、ス
クリーン上で明るく、均一で高品位な投写画像が得られ
る。The liquid crystal projector of the present embodiment has the optical element 1
As a result, the cross-sectional shape of the irradiation light applied to the liquid crystal panel has a shape close to a rectangle having an aspect ratio of 4: 3, and has a more uniform illuminance distribution. A uniform and high-quality projected image can be obtained.
【0120】[0120]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光学素子を
用いれば、光束の平行性を損なうことなく、光の利用効
率および周辺照度比を向上でき、均一でより明るい照明
を行うことが可能となる。As described above, by using the optical element of the present invention, the light use efficiency and the peripheral illuminance ratio can be improved without deteriorating the parallelism of the light beam, and uniform and brighter illumination can be performed. It becomes possible.
【0121】また、本発明の光学素子を用いた液晶プロ
ジェクタは、スクリーン上でより明るく、より均一な照
度を有する高品位な投写画像が得られ、かつより小型な
液晶プロジェクタを提供することができる。Further, the liquid crystal projector using the optical element of the present invention can provide a high-quality projected image having brighter and more uniform illuminance on the screen and provide a smaller liquid crystal projector. .
【図1】本発明の光学素子の一実施例を示す模式斜視図
である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of an optical element of the present invention.
【図2】図1の光学素子を上から見た模式断面図であ
る。FIG. 2 is a schematic sectional view of the optical element of FIG. 1 as viewed from above.
【図3】光の状態を加えた本発明の光学素子の一例を示
す模式斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the optical element of the present invention in which a light state is added.
【図4】図4はアスペクト比が4:3の液晶パネルの表
示部に光を照射したときの模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram when light is applied to a display unit of a liquid crystal panel having an aspect ratio of 4: 3.
【図5】図5は光学素子の照度分布の説明図で、照射面
(液晶パネルの表示部)上の照度分布を示すグラフであ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram of an illuminance distribution of an optical element, and is a graph showing an illuminance distribution on an irradiation surface (a display unit of a liquid crystal panel).
【図6】図6は本発明の光学素子の光束分離面における
透過と反射の比に対する周辺照度比(%)の関係の一例
を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of a relationship between a peripheral illuminance ratio (%) and a ratio of transmission and reflection on a light beam separation surface of the optical element of the present invention.
【図7】本発明の光学素子の一実施例を示す模式斜視図
である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing one embodiment of the optical element of the present invention.
【図8】図7の光学素子を上から見た模式断面図であ
る。8 is a schematic sectional view of the optical element of FIG. 7 as viewed from above.
【図9】本発明の光学素子の一実施例を示す模式斜視図
である。FIG. 9 is a schematic perspective view showing one embodiment of the optical element of the present invention.
【図10】図9の光学素子を上から見た模式断面図であ
る。FIG. 10 is a schematic sectional view of the optical element of FIG. 9 as viewed from above.
【図11】本発明の光学素子の一実施例を示す模式斜視
図である。FIG. 11 is a schematic perspective view showing one embodiment of the optical element of the present invention.
【図12】図11の光学素を上から見た模式断面図であ
る。12 is a schematic sectional view of the optical element of FIG. 11 as viewed from above.
【図13】光の状態を加えた本発明の光学素子の一例を
示す模式斜視図である。FIG. 13 is a schematic perspective view showing an example of the optical element of the present invention in which a light state is added.
【図14】本発明の光学素子の一実施例を示す模式斜視
図である。FIG. 14 is a schematic perspective view showing one embodiment of the optical element of the present invention.
【図15】図14の光学素子を上から見た模式断面図で
ある。FIG. 15 is a schematic sectional view of the optical element of FIG. 14 as viewed from above.
【図16】本発明の光学素子の一実施例を示す模式斜視
図である。FIG. 16 is a schematic perspective view showing one embodiment of the optical element of the present invention.
【図17】図16の光学素子を上から見た模式断面図で
ある。FIG. 17 is a schematic sectional view of the optical element of FIG. 16 as viewed from above.
【図18】本発明の光学素子を備えた液晶プロジェクタ
の概略断面図である。FIG. 18 is a schematic sectional view of a liquid crystal projector provided with the optical element of the present invention.
【図19】本発明の光学素子を備えた液晶プロジェクタ
の概略断面図である。FIG. 19 is a schematic sectional view of a liquid crystal projector provided with the optical element of the present invention.
【図20】本発明の光学素子を備えた液晶プロジェクタ
の概略断面図である。FIG. 20 is a schematic sectional view of a liquid crystal projector provided with the optical element of the present invention.
1,41,51,61…光学素子、2…ビームスプリッタ
プリズム、3,5,43,45…全反射プリズム、4,4
4,66…光束分離面、6,7,46,47,66…全反射
ミラー面、11…入射光束、12…透過光束、13…反
射光束、14…合成光束、21…液晶パネルの表示部、
22…照射光、23…光学素子を用いない場合の照度分
布、24…光学素子を用いた場合の合成光の照度分布、
32…ビームスプリッタ、33,34,81,93,94…
全反射ミラー、71,91…メタルハライドランプ、7
2,92…放物面ミラー、73…コンデンサレンズ、7
4,102…投写レンズ、75…開口絞り、76…ダイ
クロイックプリズム、77,78,79…液晶パネル、8
2…スクリーン、83…フィルタ、84…クロスダイク
ロイックプリズム、90…UV,IRカットフィルタ、
95…青色光反射ダイクロイックミラー、96,97…
緑色光反射ダイクロイックミラー、98…赤色光反射ダ
イクロイックミラー、99…赤色光用液晶パネル、10
0…緑色光用液晶パネル、101…青色光用液晶パネ
ル。1, 41, 51, 61: optical element, 2: beam splitter prism, 3, 5, 43, 45: total reflection prism, 4, 4
4, 66: light beam separating surface, 6, 7, 46, 47, 66: total reflection mirror surface, 11: incident light beam, 12: transmitted light beam, 13: reflected light beam, 14: combined light beam, 21: display section of liquid crystal panel ,
22: irradiation light, 23: illuminance distribution when no optical element is used, 24: illuminance distribution of combined light when an optical element is used,
32 ... Beam splitter, 33,34,81,93,94 ...
Total reflection mirror, 71, 91 ... Metal halide lamp, 7
2, 92: parabolic mirror, 73: condenser lens, 7
4, 102: projection lens, 75: aperture stop, 76: dichroic prism, 77, 78, 79: liquid crystal panel, 8
2 screen, 83 filter, 84 cross dichroic prism, 90 UV, IR cut filter,
95 ... Blue light reflecting dichroic mirror, 96,97 ...
Green light reflecting dichroic mirror, 98 ... Red light reflecting dichroic mirror, 99 ... Red light liquid crystal panel, 10
0: liquid crystal panel for green light, 101: liquid crystal panel for blue light.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津村 誠 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平5−241240(JP,A) 特開 平7−72428(JP,A) 特開 平5−241103(JP,A) 特開 平7−225379(JP,A) 特開 平4−194921(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 505 G02B 5/00 G02F 1/13357 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Makoto Tsumura 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-5-241240 (JP, A) JP-A-7-72428 (JP, A) JP-A-5-241103 (JP, A) JP-A-7-225379 (JP, A) JP-A-4-194921 (JP, A) (58) Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/13 505 G02B 5/00 G02F 1/13357
Claims (2)
射対象面へ出射する光学素子であって、 同一平面上に隙間無く併設した同一形状の第1の全反射
面および第2の全反射面と、前記入射光束を反射光と透
過光に分離する第1,第2の全反射面と同一形状の光束
分離面を備え、 第1,第2の全反射面と光束分離面とは互いに平行で、
かつ、前記入射光束の光軸に対して45度の角度に設定
されており、 第1,第2の全反射面と光束分離面は、ほぼ平行に入射
する入射光束の半分が直接光束分離面に、残りの半分が
第1の全反射面に入射し、第2の全反射面には入射光束
が直接入射しないよう構成されていることを特徴とする
光学素子。1. An optical element for receiving an incident light beam from a light source and emitting the light beam to an irradiation target surface, wherein the first total reflection surface and the second total reflection surface having the same shape and provided on the same plane with no space therebetween. A reflection surface, and a light beam separation surface having the same shape as the first and second total reflection surfaces for separating the incident light beam into reflected light and transmitted light, wherein the first and second total reflection surfaces and the light beam separation surface are Parallel to each other,
Further, the angle is set to 45 degrees with respect to the optical axis of the incident light beam, and the first and second total reflection surfaces and the light beam separation surface are such that half of the incident light beam incident almost in parallel is directly the light beam separation surface. An optical element characterized in that the other half is incident on the first total reflection surface and the incident light beam is not directly incident on the second total reflection surface.
示装置において、前記液晶ライトバルブとその投写用光
源との間に、光源からの入射光束を受け、該光束を液晶
ライトバルブの照射対象面へ出射する光学素子を備えて
おり、前記 光学素子は、同一平面上に隙間無く併設した同一形
状の第1の全反射面および第2の全反射面と、前記入射
光束を反射光と透過光に分離する第1,第2の全反射面
と同一形状の光束分離面を備え、 第1,第2の全反射面と光束分離面とは互いに平行で、
かつ、前記入射光束の光軸に対して45度の角度に設定
されており、 第1,第2の全反射面と光束分離面は、ほぼ平行に入射
する入射光束の半分が直接光束分離面に、残りの半分が
第1の全反射面に入射し、第2の全反射面には入射光束
が直接入射しないよう構成されていることを特徴とする
投写型液晶表示装置。2. A projection type liquid crystal display device having a liquid crystal light valve, wherein an incident light beam from a light source is received between the liquid crystal light valve and a light source for projection, and the light beam is irradiated onto a surface to be irradiated by the liquid crystal light valve. includes an optical element that emits the said optical element has a first total reflection surface and the second total reflection surface of the gap without features the same shape on the same plane, the incident light beam and the reflected light transmitted light A first and second total reflection surface and a light separation surface having the same shape as those of the first and second total reflection surfaces;
Further, the angle is set to 45 degrees with respect to the optical axis of the incident light beam, and the first and second total reflection surfaces and the light beam separation surface are such that half of the incident light beam incident almost in parallel is directly the light beam separation surface. , the remaining half enters the first total reflection surface, the projection type liquid crystal display device in the second total reflection surface and wherein the Turkey is configured to incident light beam is not incident directly.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26270495A JP3205693B2 (en) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | Optical element and projection type liquid crystal display device having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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1995
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