JP2002122810A - 光学エンジン及びそれを用いた映像表示装置 - Google Patents
光学エンジン及びそれを用いた映像表示装置Info
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- JP2002122810A JP2002122810A JP2000316900A JP2000316900A JP2002122810A JP 2002122810 A JP2002122810 A JP 2002122810A JP 2000316900 A JP2000316900 A JP 2000316900A JP 2000316900 A JP2000316900 A JP 2000316900A JP 2002122810 A JP2002122810 A JP 2002122810A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】表示素子を用いる映像表示装置の光学系におい
て、光学距離の短縮化と均等化、画素コンバーゼンスず
れの低減化、及び高コントラスト化等を実現する。 【解決手段】色分離合成光学系が、第1、第2のダイク
ロイック光学素子と、2個の偏光ビームスプリッタとを
有して成り、該第1のダイクロイック光学素子と該2個
の偏光ビームスプリッタが、光源側からの入射光を色分
離し表示素子に照射する第1の経路を形成し、該2個の
偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック光学素
子が、表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出
射する第2の経路を形成し、該第1の経路内で該第1の
ダイクロイック光学素子がRGB入射光をB光とRG光
とに分離する。
て、光学距離の短縮化と均等化、画素コンバーゼンスず
れの低減化、及び高コントラスト化等を実現する。 【解決手段】色分離合成光学系が、第1、第2のダイク
ロイック光学素子と、2個の偏光ビームスプリッタとを
有して成り、該第1のダイクロイック光学素子と該2個
の偏光ビームスプリッタが、光源側からの入射光を色分
離し表示素子に照射する第1の経路を形成し、該2個の
偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック光学素
子が、表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出
射する第2の経路を形成し、該第1の経路内で該第1の
ダイクロイック光学素子がRGB入射光をB光とRG光
とに分離する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源側からの光を
色分離して表示素子に照射し映像形成する映像表示技術
における色分離合成光学系等光学エンジンに関する。
色分離して表示素子に照射し映像形成する映像表示技術
における色分離合成光学系等光学エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来技術としては、例えば、米
国特許第5751384号明細書(公報)に記載された
ものがある。該特許明細書記載の技術に反射型表示素子
を組合わせてみたときの構成例を従来例として図4に示
す。本構成は、RG光とB光とを別個の光源ユニットか
ら別個の2個の偏光ビームスプリッタプリズムに入射さ
せ、それぞれの側に設けた反射型液晶表示素子に照射
し、該表示素子の反射光を、上記2個の偏光ビームスプ
リッタプリズムの一方で合成して投射レンズ側に出射す
る構成である。該2個の偏光ビームスプリッタプリズム
間には偏光回転素子(リターダ)を設け、上記表示素子
側からの反射光のうちR光につきその偏光を回転させる
ようになっている。図4において、R及びGの光を発生
する第1の光源110より放射された光はリフレクタに
より略平行な光111に変換されてR光111R及びG
光111Gとなる。該R光111RとG光111Gはと
もに偏光変換素子112によりP偏光光に変換された
後、偏光回転素子113によりG光が偏光方向を回転さ
れてS偏光光114Gに変わる。一方、R光111Rは
P偏光光のまま該偏光回転素子113を透過する。該偏
光回転素子113を出たR光のP偏光光114RとG光
のS偏光光114Gは、第1の偏光ビームスプリッタプ
リズム115に入射し、スプリッタ面115aにおいて
R光のP偏光光114Rは直進し、G光のS偏光光11
4Gは反射して、それぞれ反射型液晶表示素子116
R、116Gに入射する。該それぞれの表示素子では、
R映像光はS偏光光117R、G映像光はP偏光光11
7Gとして反射され、偏光ビームスプリッタプリズム1
15に再度入射する。偏光ビームスプリッタプリズム1
15のスプリッタ面115aでは、RのS偏光光117
Rは反射され、GのP偏光光117Gは直進する。これ
により、該偏光ビームスプリッタプリズム115におい
て2つの映像光が合成される。この、S偏光光のR光と
P偏光光のG光との合成映像光は、波長選択性の偏光回
転素子118に入射し、ここでG光のみが偏光方向を回
転されてS偏光光119Gとなる。RのS偏光光117
Rは偏光方向は変化せずS偏光光119Rとして出射さ
れる。このS偏光光とされたRG両光は、第2の偏光ビ
ームスプリッタプリズム120に入射し、スプリッタ面
120aで反射され、投射レンズ124側に出射され
る。一方、第2の光源125から放射されたB光126
Bは、偏光変換素子127によりBのS偏光光128B
に変換され、上記第2の偏光ビームスプリッタプリズム
120に入射する。該偏光ビームスプリッタプリズム1
20のスプリッタ面120aで反射されたBのS偏光光
129Bは、B光対応の反射型液晶表示素子130Bに
入射する。該表示素子では映像光をB光のP偏光光13
1Bとして反射し、該第2の偏光ビームスプリッタプリ
ズム120に再度入射させる。該B光のP偏光光131
Bは、スプリッタ面120aを透過し、投射レンズ12
4側に直進する。こうして、B光がP偏光光、R光及び
G光がS偏光光の、白色光とされた映像光は、B光のみ
の偏光を回転させる偏光回転素子122に入射され、R
GB光全てがS偏光光の映像光とされ、投射レンズ12
4によって拡大投写される。また、反射型液晶表示素子
116R、116G及び130Bにより暗く表示させる
映像光に変換された反射光は、偏光ビームスプリッタプ
リズム115、120により光源方向へと導かれる。偏
光板123は、該反射光の一部が投射レンズに到達し画
像のコントラストを劣化させるのを防止するために設け
る。
国特許第5751384号明細書(公報)に記載された
ものがある。該特許明細書記載の技術に反射型表示素子
を組合わせてみたときの構成例を従来例として図4に示
す。本構成は、RG光とB光とを別個の光源ユニットか
ら別個の2個の偏光ビームスプリッタプリズムに入射さ
せ、それぞれの側に設けた反射型液晶表示素子に照射
し、該表示素子の反射光を、上記2個の偏光ビームスプ
リッタプリズムの一方で合成して投射レンズ側に出射す
る構成である。該2個の偏光ビームスプリッタプリズム
間には偏光回転素子(リターダ)を設け、上記表示素子
側からの反射光のうちR光につきその偏光を回転させる
ようになっている。図4において、R及びGの光を発生
する第1の光源110より放射された光はリフレクタに
より略平行な光111に変換されてR光111R及びG
光111Gとなる。該R光111RとG光111Gはと
もに偏光変換素子112によりP偏光光に変換された
後、偏光回転素子113によりG光が偏光方向を回転さ
れてS偏光光114Gに変わる。一方、R光111Rは
P偏光光のまま該偏光回転素子113を透過する。該偏
光回転素子113を出たR光のP偏光光114RとG光
のS偏光光114Gは、第1の偏光ビームスプリッタプ
リズム115に入射し、スプリッタ面115aにおいて
R光のP偏光光114Rは直進し、G光のS偏光光11
4Gは反射して、それぞれ反射型液晶表示素子116
R、116Gに入射する。該それぞれの表示素子では、
R映像光はS偏光光117R、G映像光はP偏光光11
7Gとして反射され、偏光ビームスプリッタプリズム1
15に再度入射する。偏光ビームスプリッタプリズム1
15のスプリッタ面115aでは、RのS偏光光117
Rは反射され、GのP偏光光117Gは直進する。これ
により、該偏光ビームスプリッタプリズム115におい
て2つの映像光が合成される。この、S偏光光のR光と
P偏光光のG光との合成映像光は、波長選択性の偏光回
転素子118に入射し、ここでG光のみが偏光方向を回
転されてS偏光光119Gとなる。RのS偏光光117
Rは偏光方向は変化せずS偏光光119Rとして出射さ
れる。このS偏光光とされたRG両光は、第2の偏光ビ
ームスプリッタプリズム120に入射し、スプリッタ面
120aで反射され、投射レンズ124側に出射され
る。一方、第2の光源125から放射されたB光126
Bは、偏光変換素子127によりBのS偏光光128B
に変換され、上記第2の偏光ビームスプリッタプリズム
120に入射する。該偏光ビームスプリッタプリズム1
20のスプリッタ面120aで反射されたBのS偏光光
129Bは、B光対応の反射型液晶表示素子130Bに
入射する。該表示素子では映像光をB光のP偏光光13
1Bとして反射し、該第2の偏光ビームスプリッタプリ
ズム120に再度入射させる。該B光のP偏光光131
Bは、スプリッタ面120aを透過し、投射レンズ12
4側に直進する。こうして、B光がP偏光光、R光及び
G光がS偏光光の、白色光とされた映像光は、B光のみ
の偏光を回転させる偏光回転素子122に入射され、R
GB光全てがS偏光光の映像光とされ、投射レンズ12
4によって拡大投写される。また、反射型液晶表示素子
116R、116G及び130Bにより暗く表示させる
映像光に変換された反射光は、偏光ビームスプリッタプ
リズム115、120により光源方向へと導かれる。偏
光板123は、該反射光の一部が投射レンズに到達し画
像のコントラストを劣化させるのを防止するために設け
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題点は、上
記従来技術に鑑みて、(1)投射レンズ系のフォーカス
性能確保のために、各表示素子から投射レンズ系までの
光学距離が互いに略等しくかつ短いこと、(2)画像の
色むらの低減化と高輝度化のために、光源から各表示素
子までの光学距離が互いに略等しくかつ短いこと、
(3)各表示素子の画素コンバーゼンスずれを抑えた構
成であること、(4)小形・軽量化が可能な構成である
こと、等である。本発明の目的は、上記課題点を解決で
きる技術を提供することにある。
記従来技術に鑑みて、(1)投射レンズ系のフォーカス
性能確保のために、各表示素子から投射レンズ系までの
光学距離が互いに略等しくかつ短いこと、(2)画像の
色むらの低減化と高輝度化のために、光源から各表示素
子までの光学距離が互いに略等しくかつ短いこと、
(3)各表示素子の画素コンバーゼンスずれを抑えた構
成であること、(4)小形・軽量化が可能な構成である
こと、等である。本発明の目的は、上記課題点を解決で
きる技術を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題点を解決するた
めに、本発明では、 (1)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2のダイクロイック光学素子と、上記表示素子が
側面部に配された2個の偏光ビームスプリッタとを有し
て成り、該第1のダイクロイック光学素子と該2個の偏
光ビームスプリッタが、光源側からの入射光を色分離し
上記表示素子に照射するための第1の経路を形成し、該
2個の偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック
光学素子が、該表示素子からの反射光を合成して上記投
射光学系側に出射するための第2の経路を形成し、該第
1の経路内で該第1のダイクロイック光学素子がRGB
入射光をB光とRG光とに色分離するようにした構成と
する。 (2)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2のダイクロイック光学素子と、上記表示素子が
側面部に配された第1、第2の偏光ビームスプリッタと
を有して成り、該第1、第2のダイクロイック光学素子
はそれぞれのダイクロイック反射膜が互いの略延長線上
にあるように互いに略対角位置に配され、また、該第
1、第2の偏光ビームスプリッタもそれぞれの偏光ビー
ムスプリッタ膜が互いの略延長線上にあるように互いに
略対角位置に配され、上記第1のダイクロイック光学素
子でRGB入射光をB光とRG光とに色分離するように
した構成とする。 (3)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2の2個のダイクロイック光学素子と、上記表示
素子が側面部に配された2個の偏光ビームスプリッタ
と、偏光回転素子とを有して成り、該第1のダイクロイ
ック光学素子、該2個の偏光ビームスプリッタ及び該偏
光回転素子が、光源側からの入射光を色分離して上記表
示素子に照射するための第1の経路を形成し、該2個の
偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック光学素
子が、該表示素子からの反射光を合成して上記投射光学
系側に出射する第2の経路を形成し、該第1の経路内
で、該第1のダイクロイック光学素子がRGB入射光を
B光とRG光とに色分離し、該偏光回転素子が該RG入
射光のうちG光を回転させるようにした構成とする。 (4)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第1のダイクロイック光学素子をダイクロイックミラ
ー、上記第2のダイクロイック光学素子をダイクロイッ
クプリズムとする。 (5)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、P偏光のB光を透
過、S偏光のG光及びP偏光のR光を反射する特性を有
している構成とする。 (6)上記(1)、(2)または(3)において、上記
偏光ビームスプリッタはプリズム状に形成され、上記第
2のダイクロイック光学素子と密着状態で結合された構
成とする。 (7)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、上記偏光ビームスプ
リッタよりも大寸法構成のダイクロイックプリズムとす
る。 (8)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、上記偏光ビームスプ
リッタと一体状に形成された構成とする。 (9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、上記
表示素子を3個の液晶パネルで構成する。 (10)上記(1)から(9)のいずれかの光学エンジ
ンと、該エンジンを駆動する駆動回路とを備えた映像表
示装置を構成する。上記第1のダイクロイック光学素子
のダイクロイック反射面は、S偏光光は広い帯域で反射
させ、P偏光光に対しては反射波長域が狭い特性となっ
ている。そのため該ダイクロイック反射面は、S偏光光
に対してはB光領域を含むG光のほぼ全部を反射させ、
P偏光光に対してはG光領域を含むB光を透過させ、R
光のほぼ全部を反射させる。第2のダイクロイック光学
素子のサイズを偏光ビームスプリッタのサイズよりも大
きくする構成は、プリズム内部での映像光のけられを防
止または軽減する。また、第2のダイクロイック光学素
子と偏光ビームスプリッタとを一体状にする構成は、プ
リズムの内部反射を減らす。
めに、本発明では、 (1)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2のダイクロイック光学素子と、上記表示素子が
側面部に配された2個の偏光ビームスプリッタとを有し
て成り、該第1のダイクロイック光学素子と該2個の偏
光ビームスプリッタが、光源側からの入射光を色分離し
上記表示素子に照射するための第1の経路を形成し、該
2個の偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック
光学素子が、該表示素子からの反射光を合成して上記投
射光学系側に出射するための第2の経路を形成し、該第
1の経路内で該第1のダイクロイック光学素子がRGB
入射光をB光とRG光とに色分離するようにした構成と
する。 (2)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2のダイクロイック光学素子と、上記表示素子が
側面部に配された第1、第2の偏光ビームスプリッタと
を有して成り、該第1、第2のダイクロイック光学素子
はそれぞれのダイクロイック反射膜が互いの略延長線上
にあるように互いに略対角位置に配され、また、該第
1、第2の偏光ビームスプリッタもそれぞれの偏光ビー
ムスプリッタ膜が互いの略延長線上にあるように互いに
略対角位置に配され、上記第1のダイクロイック光学素
子でRGB入射光をB光とRG光とに色分離するように
した構成とする。 (3)光源側からの光を色分離して表示素子に照射しか
つ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側に出射
する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装置用の
光学エンジンにおいて、上記色分離合成光学系が、第
1、第2の2個のダイクロイック光学素子と、上記表示
素子が側面部に配された2個の偏光ビームスプリッタ
と、偏光回転素子とを有して成り、該第1のダイクロイ
ック光学素子、該2個の偏光ビームスプリッタ及び該偏
光回転素子が、光源側からの入射光を色分離して上記表
示素子に照射するための第1の経路を形成し、該2個の
偏光ビームスプリッタと該第2のダイクロイック光学素
子が、該表示素子からの反射光を合成して上記投射光学
系側に出射する第2の経路を形成し、該第1の経路内
で、該第1のダイクロイック光学素子がRGB入射光を
B光とRG光とに色分離し、該偏光回転素子が該RG入
射光のうちG光を回転させるようにした構成とする。 (4)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第1のダイクロイック光学素子をダイクロイックミラ
ー、上記第2のダイクロイック光学素子をダイクロイッ
クプリズムとする。 (5)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、P偏光のB光を透
過、S偏光のG光及びP偏光のR光を反射する特性を有
している構成とする。 (6)上記(1)、(2)または(3)において、上記
偏光ビームスプリッタはプリズム状に形成され、上記第
2のダイクロイック光学素子と密着状態で結合された構
成とする。 (7)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、上記偏光ビームスプ
リッタよりも大寸法構成のダイクロイックプリズムとす
る。 (8)上記(1)、(2)または(3)において、上記
第2のダイクロイック光学素子は、上記偏光ビームスプ
リッタと一体状に形成された構成とする。 (9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、上記
表示素子を3個の液晶パネルで構成する。 (10)上記(1)から(9)のいずれかの光学エンジ
ンと、該エンジンを駆動する駆動回路とを備えた映像表
示装置を構成する。上記第1のダイクロイック光学素子
のダイクロイック反射面は、S偏光光は広い帯域で反射
させ、P偏光光に対しては反射波長域が狭い特性となっ
ている。そのため該ダイクロイック反射面は、S偏光光
に対してはB光領域を含むG光のほぼ全部を反射させ、
P偏光光に対してはG光領域を含むB光を透過させ、R
光のほぼ全部を反射させる。第2のダイクロイック光学
素子のサイズを偏光ビームスプリッタのサイズよりも大
きくする構成は、プリズム内部での映像光のけられを防
止または軽減する。また、第2のダイクロイック光学素
子と偏光ビームスプリッタとを一体状にする構成は、プ
リズムの内部反射を減らす。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施例を示
す。本第1の実施例は、色分離合成光学系を、ダイクロ
イックミラーとダイクロイックプリズムの2個のダイク
ロイック光学素子と、2個の偏光ビームスプリッタプリ
ズムと、偏光回転素子とを用いて構成し、該ダイクロイ
ックミラー、該2個の偏光ビームスプリッタ及び該偏光
回転素子が、光源側からの入射光を色分離して上記表示
素子に照射するための経路を形成し、該2個の偏光ビー
ムスプリッタと該ダイクロイックプリズムが、該表示素
子からの反射光を合成して上記投射光学系側に出射する
経路を形成し、該ダイクロイックミラーがRGB入射光
をB光とRG光とに色分離し、該偏光回転素子が該RG
入射光のうちG光を回転させるようにしている。該ダイ
クロイックミラー、該ダイクロイックプリズムはそれぞ
れのダイクロイック反射膜が互いの略延長線上にあるよ
うに互いに略対角位置に配され、また、該2個の偏光ビ
ームスプリッタもそれぞれの偏光ビームスプリッタ膜が
互いの略延長線上にあるように互いに略対角位置に配さ
れ、かつ、該ダイクロイックプリズムと該該2個の偏光
ビームスプリッタとは互いに、ダイクロイック膜とスプ
リッタ膜とを直交させるような位置関係で、密着状態で
結合されている。
用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施例を示
す。本第1の実施例は、色分離合成光学系を、ダイクロ
イックミラーとダイクロイックプリズムの2個のダイク
ロイック光学素子と、2個の偏光ビームスプリッタプリ
ズムと、偏光回転素子とを用いて構成し、該ダイクロイ
ックミラー、該2個の偏光ビームスプリッタ及び該偏光
回転素子が、光源側からの入射光を色分離して上記表示
素子に照射するための経路を形成し、該2個の偏光ビー
ムスプリッタと該ダイクロイックプリズムが、該表示素
子からの反射光を合成して上記投射光学系側に出射する
経路を形成し、該ダイクロイックミラーがRGB入射光
をB光とRG光とに色分離し、該偏光回転素子が該RG
入射光のうちG光を回転させるようにしている。該ダイ
クロイックミラー、該ダイクロイックプリズムはそれぞ
れのダイクロイック反射膜が互いの略延長線上にあるよ
うに互いに略対角位置に配され、また、該2個の偏光ビ
ームスプリッタもそれぞれの偏光ビームスプリッタ膜が
互いの略延長線上にあるように互いに略対角位置に配さ
れ、かつ、該ダイクロイックプリズムと該該2個の偏光
ビームスプリッタとは互いに、ダイクロイック膜とスプ
リッタ膜とを直交させるような位置関係で、密着状態で
結合されている。
【0006】図1において、1は光源、3は白色光をS
偏光光に変える偏光変換素子、5は、B光を透過しR光
及びG光は反射するダイクロイックミラー、6は偏光
板、7は、G光につき偏光を回転させS偏光光をP偏光
光に変える偏光回転素子、8及び21は偏光ビームスプ
リッタプリズム、14は合成用ダイクロイックプリズ
ム、9R、11G及び22Bは反射型液晶パネル等の表
示素子である。ダイクロイックミラー5はB光を、RG
光に対して分離し、偏光ビームスプリッタプリズム8は
R光とG光を分離合成し、合成用ダイクロイックプリズ
ム14はB映像光とRG映像光とを合成する。合成用ダ
イクロイックプリズム14のサイズは、偏光ビームスプ
リッタプリズム8、21のサイズよりも大きくされ、各
表示素子からの出射映像光が、偏光ビームスプリッタプ
リズム8、21を通り、合成用ダイクロイックプリズム
14に入射したとき、その内部側面でけられが生じない
または少なくできるようになっている。また、偏光板6
は、入射光4R、4G、4Bに一部含まれるP偏光光を
吸収して画像のコントラストを高めるためのものであ
る。光源1から放射される白色光は、R光の成分2R、
G光の成分2G、B光の成分2Bから成る。該白色光
は、偏光変換素子3によりS偏光光に変換され、RのS
偏光光4R、GのS偏光光4G、BのS偏光光4Bとな
ってダイクロイックミラー5に入射する。該ダイクロイ
ックミラー5では、BのS偏光光4Bはダイクロイック
面を透過し、RのS偏光光4Rと、GのS偏光光4G
は、該ダイクロイック面で反射される。該ダイクロイッ
クミラー5のダイクロイック面を透過したS偏光光4B
は、偏光ビームスプリッタプリズム21に入射し、スプ
リッタ面21aで反射されて、表示素子22Bに照射さ
れる。該表示素子22Bでは映像信号に対応して変調さ
れ映像光(P偏光光のB映像光)として出射され、再び
偏光ビームスプリッタプリズム21を通って、合成用ダ
イクロイックプリズム14に入射される。一方、該ダイ
クロイックミラー5のダイクロイック面で反射されたR
のS偏光光4Rと、GのS偏光光4Gは、偏光板6及び
偏光回転素子7を通って偏光ビームスプリッタプリズム
8に入射する。該GのS偏光光4Gは、該偏光回転素子
7を通るときにP偏光光に変換されるため、該P偏光光
12Gとして偏光ビームスプリッタプリズム8に入射す
る。偏光ビームスプリッタプリズム8に入射したRのS
偏光光4Rは,スプリッタ面8aで反射された後表示素
子9Rに照射され、また、GのP偏光光12Gはスプリ
ッタ面8aを透過して表示素子11Gに照射される。該
表示素子9R、11Gではそれぞれ照射された偏光光が
映像信号に対応して変調され、それぞれの映像光、つま
りP偏光光のR映像光と、S偏光光のG映像光として出
射され、再び偏光ビームスプリッタプリズム8を通っ
て、合成用ダイクロイックプリズム14に入射される。
該合成用ダイクロイックプリズム14では、上記P偏光
光のB映像光と、上記P偏光光のR映像光と、上記S偏
光光のG映像光が合成されて、投射レンズ系16側に出
射される。
偏光光に変える偏光変換素子、5は、B光を透過しR光
及びG光は反射するダイクロイックミラー、6は偏光
板、7は、G光につき偏光を回転させS偏光光をP偏光
光に変える偏光回転素子、8及び21は偏光ビームスプ
リッタプリズム、14は合成用ダイクロイックプリズ
ム、9R、11G及び22Bは反射型液晶パネル等の表
示素子である。ダイクロイックミラー5はB光を、RG
光に対して分離し、偏光ビームスプリッタプリズム8は
R光とG光を分離合成し、合成用ダイクロイックプリズ
ム14はB映像光とRG映像光とを合成する。合成用ダ
イクロイックプリズム14のサイズは、偏光ビームスプ
リッタプリズム8、21のサイズよりも大きくされ、各
表示素子からの出射映像光が、偏光ビームスプリッタプ
リズム8、21を通り、合成用ダイクロイックプリズム
14に入射したとき、その内部側面でけられが生じない
または少なくできるようになっている。また、偏光板6
は、入射光4R、4G、4Bに一部含まれるP偏光光を
吸収して画像のコントラストを高めるためのものであ
る。光源1から放射される白色光は、R光の成分2R、
G光の成分2G、B光の成分2Bから成る。該白色光
は、偏光変換素子3によりS偏光光に変換され、RのS
偏光光4R、GのS偏光光4G、BのS偏光光4Bとな
ってダイクロイックミラー5に入射する。該ダイクロイ
ックミラー5では、BのS偏光光4Bはダイクロイック
面を透過し、RのS偏光光4Rと、GのS偏光光4G
は、該ダイクロイック面で反射される。該ダイクロイッ
クミラー5のダイクロイック面を透過したS偏光光4B
は、偏光ビームスプリッタプリズム21に入射し、スプ
リッタ面21aで反射されて、表示素子22Bに照射さ
れる。該表示素子22Bでは映像信号に対応して変調さ
れ映像光(P偏光光のB映像光)として出射され、再び
偏光ビームスプリッタプリズム21を通って、合成用ダ
イクロイックプリズム14に入射される。一方、該ダイ
クロイックミラー5のダイクロイック面で反射されたR
のS偏光光4Rと、GのS偏光光4Gは、偏光板6及び
偏光回転素子7を通って偏光ビームスプリッタプリズム
8に入射する。該GのS偏光光4Gは、該偏光回転素子
7を通るときにP偏光光に変換されるため、該P偏光光
12Gとして偏光ビームスプリッタプリズム8に入射す
る。偏光ビームスプリッタプリズム8に入射したRのS
偏光光4Rは,スプリッタ面8aで反射された後表示素
子9Rに照射され、また、GのP偏光光12Gはスプリ
ッタ面8aを透過して表示素子11Gに照射される。該
表示素子9R、11Gではそれぞれ照射された偏光光が
映像信号に対応して変調され、それぞれの映像光、つま
りP偏光光のR映像光と、S偏光光のG映像光として出
射され、再び偏光ビームスプリッタプリズム8を通っ
て、合成用ダイクロイックプリズム14に入射される。
該合成用ダイクロイックプリズム14では、上記P偏光
光のB映像光と、上記P偏光光のR映像光と、上記S偏
光光のG映像光が合成されて、投射レンズ系16側に出
射される。
【0007】図2は、該第1の実施例における合成用ダ
イクロイックプリズム14のダイクロイック膜の透過波
長特性を示す。図2の特性において、横軸は光の波長、
縦軸は透過率を表す。S偏光光に対しては、B領域光
(波長略400〜500nm)を透過、R領域光(波長
略600〜700nm)及びG領域光(波長略500〜
600nm)を反射する特性であり、また、P偏光光に
対しては、B領域光及びG領域光を透過し、R領域光を
反射する特性である。第1の実施例では、B光及びR光
がP偏光光、G光がS偏光光であるため、B光は透過、
R光及びG光は反射される。
イクロイックプリズム14のダイクロイック膜の透過波
長特性を示す。図2の特性において、横軸は光の波長、
縦軸は透過率を表す。S偏光光に対しては、B領域光
(波長略400〜500nm)を透過、R領域光(波長
略600〜700nm)及びG領域光(波長略500〜
600nm)を反射する特性であり、また、P偏光光に
対しては、B領域光及びG領域光を透過し、R領域光を
反射する特性である。第1の実施例では、B光及びR光
がP偏光光、G光がS偏光光であるため、B光は透過、
R光及びG光は反射される。
【0008】上記第1の実施例によれば、(1)各表示
素子から投射レンズ系までの光学距離が略等しくかつ短
いため、投射レンズのバックフォーカスも短くでき、フ
ォーカス性能を改善できる。(2)光源から各表示素子
までの光学距離が略等しくかつ短いため、画像の色むら
を少なくしかつ高輝度化できる。(3)光源側からの白
色光から最初にB光を分離する構成のため、波長選択性
の偏光回転素子等の部品を、合成用ダイクロイックプリ
ズム14と偏光ビームスプリッタ8、21との間に設け
る必要がない。(4)該(3)の結果、合成用ダイクロ
イックプリズム14と2個の偏光ビームスプリッタ8、
21とを互いに密着状態で結合できる。このため、機械
的にも、また光学的にも該両者相互間の結合性を高める
ことができ、温度変化や外力に対する耐性を高めかつ光
学的阻害要因を排除して、コンバーゼンスずれを防止ま
たは減らすことができる。また、プリズム入出射面での
反射を低減させ、画像のコントラストを向上させること
ができる。(5)G光とB光とを互いに損失のない状態
で合成でき、光利用率を改善でき明るい画面を形成でき
る。(6)2個の偏光ビームスプリッタ8、21のそれ
ぞれよりも合成用ダイクロイックプリズム14の寸法を
大きくしてあるため、合成用ダイクロイックプリズム1
4での光のけられを抑えることができ、この結果、コン
トラストを高められる。また、光の利用率を上げて明る
い画面を形成できる。(7)光学エンジン及びこれを用
いる装置を小形・軽量化できる。
素子から投射レンズ系までの光学距離が略等しくかつ短
いため、投射レンズのバックフォーカスも短くでき、フ
ォーカス性能を改善できる。(2)光源から各表示素子
までの光学距離が略等しくかつ短いため、画像の色むら
を少なくしかつ高輝度化できる。(3)光源側からの白
色光から最初にB光を分離する構成のため、波長選択性
の偏光回転素子等の部品を、合成用ダイクロイックプリ
ズム14と偏光ビームスプリッタ8、21との間に設け
る必要がない。(4)該(3)の結果、合成用ダイクロ
イックプリズム14と2個の偏光ビームスプリッタ8、
21とを互いに密着状態で結合できる。このため、機械
的にも、また光学的にも該両者相互間の結合性を高める
ことができ、温度変化や外力に対する耐性を高めかつ光
学的阻害要因を排除して、コンバーゼンスずれを防止ま
たは減らすことができる。また、プリズム入出射面での
反射を低減させ、画像のコントラストを向上させること
ができる。(5)G光とB光とを互いに損失のない状態
で合成でき、光利用率を改善でき明るい画面を形成でき
る。(6)2個の偏光ビームスプリッタ8、21のそれ
ぞれよりも合成用ダイクロイックプリズム14の寸法を
大きくしてあるため、合成用ダイクロイックプリズム1
4での光のけられを抑えることができ、この結果、コン
トラストを高められる。また、光の利用率を上げて明る
い画面を形成できる。(7)光学エンジン及びこれを用
いる装置を小形・軽量化できる。
【0009】図3は本発明の第2の実施例を示す。本第
2の実施例は、上記第1の実施例に対し、偏光ビームス
プリッタプリズムと、合成用ダイクロイックプリズムの
互いに接している部分を一体化し、新たな一体化部材3
1、32とした構成である。ここで一体化部材31及び
一体化部材32の接合面31aには、ダイクロイックミ
ラーが蒸着されている。また、偏光ビームスプリッタプ
リズム片33と一体化部材31との接合面33a、及
び、偏光ビームスプリッタプリズム片34と一体化部材
32の接合面34aには、偏光ビームスプリッタ膜が蒸
着されている。また、一体化部材31、32は、偏光ビ
ームスプリッタプリズム片33、34よりも大きな寸法
を有するようにされている。本第2の実施例によれば、
上記第1の実施例におけると同様の効果の他、プリズム
片の数を4片に減らすことができ、より簡易な構成とす
ることができる。また、プリズムの内部反射を減らすこ
とも可能で、これにより画像のコントラストを向上させ
ることができる。
2の実施例は、上記第1の実施例に対し、偏光ビームス
プリッタプリズムと、合成用ダイクロイックプリズムの
互いに接している部分を一体化し、新たな一体化部材3
1、32とした構成である。ここで一体化部材31及び
一体化部材32の接合面31aには、ダイクロイックミ
ラーが蒸着されている。また、偏光ビームスプリッタプ
リズム片33と一体化部材31との接合面33a、及
び、偏光ビームスプリッタプリズム片34と一体化部材
32の接合面34aには、偏光ビームスプリッタ膜が蒸
着されている。また、一体化部材31、32は、偏光ビ
ームスプリッタプリズム片33、34よりも大きな寸法
を有するようにされている。本第2の実施例によれば、
上記第1の実施例におけると同様の効果の他、プリズム
片の数を4片に減らすことができ、より簡易な構成とす
ることができる。また、プリズムの内部反射を減らすこ
とも可能で、これにより画像のコントラストを向上させ
ることができる。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、光の利用率が高く、か
つ高コントラスト化が可能な光学エンジン及び映像表示
装置を提供できる。また、また、本発明によれば、コン
バ−ゼンスずれが少なく、画像の色むらが少なく、フォ
ーカス性能の良い技術を提供できる。さらに、小型・軽
量化も実現できる。
つ高コントラスト化が可能な光学エンジン及び映像表示
装置を提供できる。また、また、本発明によれば、コン
バ−ゼンスずれが少なく、画像の色むらが少なく、フォ
ーカス性能の良い技術を提供できる。さらに、小型・軽
量化も実現できる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施例に用いるダイクロイック
プリズムの光学特性例を示す図である。
プリズムの光学特性例を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図4】従来技術の説明図である。
1…光源、 3…偏光変換素子、 5…ダイクロイック
ミラー、 6、20…偏光板、 7…偏光回転素子、
8、21…偏光ビームスプリッタプリズム、9R、11
G、22B…表示素子、 14…ダイクロイックプリズ
ム、 16…投射レンズ、 31、32…一体化部材、
33、34…偏光ビ−ムスプリッタプリズム片。
ミラー、 6、20…偏光板、 7…偏光回転素子、
8、21…偏光ビームスプリッタプリズム、9R、11
G、22B…表示素子、 14…ダイクロイックプリズ
ム、 16…投射レンズ、 31、32…一体化部材、
33、34…偏光ビ−ムスプリッタプリズム片。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仕明 卓也 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 中島 努 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 Fターム(参考) 2H042 CA06 CA14 CA17 2H049 BA05 BA07 BA43 BB03 BC22 2H099 AA11 BA09 CA02 CA11 DA05
Claims (10)
- 【請求項1】光源側からの光を色分離して表示素子に照
射しかつ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側
に出射する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装
置用の光学エンジンにおいて、 上記色分離合成光学系が、第1、第2のダイクロイック
光学素子と、上記表示素子が側面部に配された2個の偏
光ビームスプリッタとを有して成り、該第1のダイクロ
イック光学素子と該2個の偏光ビームスプリッタが、光
源側からの入射光を色分離し上記表示素子に照射するた
めの第1の経路を形成し、該2個の偏光ビームスプリッ
タと該第2のダイクロイック光学素子が、該表示素子か
らの反射光を合成して上記投射光学系側に出射するため
の第2の経路を形成し、該第1の経路内で該第1のダイ
クロイック光学素子がRGB入射光をB光とRG光とに
色分離するようにした構成を特徴とする光学エンジン。 - 【請求項2】光源側からの光を色分離して表示素子に照
射しかつ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側
に出射する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装
置用の光学エンジンにおいて、 上記色分離合成光学系が、第1、第2のダイクロイック
光学素子と、上記表示素子が側面部に配された第1、第
2の偏光ビームスプリッタとを有して成り、該第1、第
2のダイクロイック光学素子はそれぞれのダイクロイッ
ク反射膜が互いの略延長線上にあるように互いに略対角
位置に配され、また、該第1、第2の偏光ビームスプリ
ッタもそれぞれの偏光ビームスプリッタ膜が互いの略延
長線上にあるように互いに略対角位置に配され、上記第
1のダイクロイック光学素子でRGB入射光をB光とR
G光とに色分離するようにしたことを特徴とする光学エ
ンジン。 - 【請求項3】光源側からの光を色分離して表示素子に照
射しかつ該表示素子からの反射光を合成し投射光学系側
に出射する構成の色分離合成光学系を備えた映像表示装
置用の光学エンジンにおいて、 上記色分離合成光学系が、第1、第2の2個のダイクロ
イック光学素子と、上記表示素子が側面部に配された2
個の偏光ビームスプリッタと、偏光回転素子とを有して
成り、該第1のダイクロイック光学素子、該2個の偏光
ビームスプリッタ及び該偏光回転素子が、光源側からの
入射光を色分離して上記表示素子に照射するための第1
の経路を形成し、該2個の偏光ビームスプリッタと該第
2のダイクロイック光学素子が、該表示素子からの反射
光を合成して上記投射光学系側に出射する第2の経路を
形成し、該第1の経路内で、該第1のダイクロイック光
学素子がRGB入射光をB光とRG光とに色分離し、該
偏光回転素子が該RG入射光のうちG光を回転させるよ
うにしたことを特徴とする光学エンジン。 - 【請求項4】上記第1のダイクロイック光学素子はダイ
クロイックミラー、上記第2のダイクロイック光学素子
はダイクロイックプリズムである請求項1、2または3
に記載の光学エンジン。 - 【請求項5】上記第2のダイクロイック光学素子は、P
偏光のB光を透過、S偏光のG光及びP偏光のR光を反
射する特性を有している請求項1、2または3に記載の
光学エンジン。 - 【請求項6】上記偏光ビームスプリッタはプリズム状に
形成され、上記第2のダイクロイック光学素子と密着状
態で結合されている請求項1、2または3に記載の光学
エンジン。 - 【請求項7】上記第2のダイクロイック光学素子は、上
記偏光ビームスプリッタよりも大寸法構成のダイクロイ
ックプリズムである請求項1、2または3に記載の光学
エンジン。 - 【請求項8】上記第2のダイクロイック光学素子は、上
記偏光ビームスプリッタと一体状に形成される請求項
1、2または3に記載の光学エンジン。 - 【請求項9】上記表示素子が3個の液晶パネルで構成さ
れる請求項1から8のいずれかに記載の光学エンジン。 - 【請求項10】請求項1から9のいずれかに記載の光学
エンジンと、該エンジンを駆動する駆動回路とを備えて
構成されることを特徴とする映像表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000316900A JP2002122810A (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 光学エンジン及びそれを用いた映像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000316900A JP2002122810A (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 光学エンジン及びそれを用いた映像表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002122810A true JP2002122810A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18795784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000316900A Pending JP2002122810A (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 光学エンジン及びそれを用いた映像表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002122810A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030090021A (ko) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | 삼성전기주식회사 | 반사형 평판 편광판을 이용한 프로젝션 시스템 |
US6847476B2 (en) | 2003-03-06 | 2005-01-25 | Victor Company Of Japan, Limited | Image display apparatus |
EP1631093A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Color combining unit and image display apparatus |
JP2007047477A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Sony Corp | プロジェクタユニットおよびプロジェクションテレビジョン装置 |
JP4825203B2 (ja) * | 2004-07-06 | 2011-11-30 | リアルディー インコーポレイテッド | 偏光状態を制御可能な照明システム、方法 |
-
2000
- 2000-10-17 JP JP2000316900A patent/JP2002122810A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030090021A (ko) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | 삼성전기주식회사 | 반사형 평판 편광판을 이용한 프로젝션 시스템 |
US6847476B2 (en) | 2003-03-06 | 2005-01-25 | Victor Company Of Japan, Limited | Image display apparatus |
JP4825203B2 (ja) * | 2004-07-06 | 2011-11-30 | リアルディー インコーポレイテッド | 偏光状態を制御可能な照明システム、方法 |
EP1631093A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Color combining unit and image display apparatus |
US7364303B2 (en) | 2004-08-31 | 2008-04-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
CN100533223C (zh) * | 2004-08-31 | 2009-08-26 | 佳能株式会社 | 图像显示设备 |
JP2007047477A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Sony Corp | プロジェクタユニットおよびプロジェクションテレビジョン装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070206 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070626 |