JP2003121811A - Liquid crystal rear projection television - Google Patents

Liquid crystal rear projection television

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JP2003121811A
JP2003121811A JP2001316870A JP2001316870A JP2003121811A JP 2003121811 A JP2003121811 A JP 2003121811A JP 2001316870 A JP2001316870 A JP 2001316870A JP 2001316870 A JP2001316870 A JP 2001316870A JP 2003121811 A JP2003121811 A JP 2003121811A
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JP
Japan
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liquid crystal
polarized light
rear projection
plate
light
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JP2001316870A
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Japanese (ja)
Inventor
Sunao Takeuchi
直 武内
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Sharp NEC Display Solutions Ltd
Original Assignee
NEC Viewtechnology Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141Constructional details thereof
    • H04N9/315Modulator illumination systems
    • H04N9/3167Modulator illumination systems for polarizing the light beam

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a more uniform projected video picture by resolving transmittance and reflectivity differences caused by linearly polarized light of respective video colors emitted from a liquid crystal projector. SOLUTION: With respect to a rear projection television where the liquid crystal projector which illuminates three liquid crystal panels with linearly polarized components of three colors R, G, and B as illuminating light to express an image is taken as a video source to project the image on a transmission screen, a λ/4 plate 4 is arranged in a space between the incidence face of a video projection lens of the liquid crystal projector and the exit face of a cross- dichroic prism for synthesizing images on three liquid crystal panels so as to convert the linearly polarized components of three colors to circularly or elliptically polarized light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、RGB3枚の液晶
パネルを内蔵する液晶プロジェクタの画像を透過型スク
リーンに結像させるリアプロジェクションテレビに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rear projection television for forming an image on a transmissive screen on an image of a liquid crystal projector having a liquid crystal panel of three RGB.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は、従来の液晶プロジェクタの全体
の構成を示す図、図6は、図5の偏光ビームスプリッタ
2の構成図である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a conventional liquid crystal projector, and FIG. 6 is a configuration diagram of a polarization beam splitter 2 shown in FIG.

【0003】従来の液晶プロジェクタにおいては、図5
の様に光源ランプ1から発射された円偏光、または無偏
光の白色光は、レンズマトリックス101の個々のレン
ズによって集光された後、レンズマトリックス102の
対応するレンズと後述するフィールドレンズ103とに
よって、液晶パネル6R、6G、6Bの、所定の対応す
る領域に投射される。
In a conventional liquid crystal projector, FIG.
The circularly polarized light or unpolarized white light emitted from the light source lamp 1 is collected by the individual lenses of the lens matrix 101 and then by the corresponding lenses of the lens matrix 102 and the field lens 103 described later. , Are projected onto predetermined corresponding areas of the liquid crystal panels 6R, 6G, and 6B.

【0004】偏光ビームスプリッタ2は、図6に示され
ているように、偏光ビームスプリッタプリズム(シリン
ドリカルプリズム)22と全反射面23でなる偏光ビー
ムスプリッタユニット21の列(図5では上下方向に配
列している)で成り、個々の偏光ビームスプリッタユニ
ット21は、レンズマトリックス102のレンズ素子の
各行に対応する。レンズマトリックス102のレンズ素
子の各行から出射された光ビームは、対応する偏光ビー
ムスプリッタユニット21によってP偏光とS偏光に分
離される。S偏光は、全反射面23によって反射された
後、偏光ビームスプリッタユニットから出射される。
The polarization beam splitter 2 is, as shown in FIG. 6, a row of polarization beam splitter units 21 (a vertical array in FIG. 5) which are composed of a polarization beam splitter prism (cylindrical prism) 22 and a total reflection surface 23. Each polarization beam splitter unit 21 corresponds to each row of lens elements of the lens matrix 102. The light beam emitted from each row of the lens elements of the lens matrix 102 is separated into P-polarized light and S-polarized light by the corresponding polarization beam splitter unit 21. The S-polarized light is emitted from the polarization beam splitter unit after being reflected by the total reflection surface 23.

【0005】光源の光を有効に活用するため、一方の偏
光成分をλ/2板9で振動方向を90度回転して、照明
光を一定方向に振動する偏光成分に統一する。(通常の
場合、偏光ビームスプリッタを直進透過するP偏光出射
面にλ/2板9を配置し、S偏光に統一する。 図6参
照)フィールドレンズ103は、偏光ビームスプリッタ
2から出射されたS偏光の全体を、液晶パネルの全表示
面積に投射するように光束を収束する。
In order to effectively use the light of the light source, one polarization component is rotated by 90 ° in the vibration direction by the λ / 2 plate 9 to unify the illumination light into a polarization component that vibrates in a fixed direction. (In a normal case, the λ / 2 plate 9 is arranged on the P-polarized light exit surface that transmits straight through the polarization beam splitter to unify it into S-polarized light. See FIG. 6.) The field lens 103 outputs the S-light emitted from the polarization beam splitter 2. The light flux is converged so that the entire polarized light is projected onto the entire display area of the liquid crystal panel.

【0006】このようにして、レンズマトリックス10
2から出射された光は液晶パネルの全表示面積に投射さ
れ、かつ、レンズマトリックス102の個々のレンズ素
子から出射された光ビームは、対応する液晶パネルの領
域に投射される。
In this way, the lens matrix 10
The light emitted from 2 is projected onto the entire display area of the liquid crystal panel, and the light beams emitted from the individual lens elements of the lens matrix 102 are projected onto the corresponding area of the liquid crystal panel.

【0007】フィールドレンズ103から出射された光
ビームは、全反射面4aで反射され、ダイクロイックミ
ラー3aでR成分とGB成分とに分離される。R成分は
全反射面4bで反射されて画像合成部100に入射され
る。
The light beam emitted from the field lens 103 is reflected by the total reflection surface 4a and separated into the R component and the GB component by the dichroic mirror 3a. The R component is reflected by the total reflection surface 4b and is incident on the image combining unit 100.

【0008】ダイクロイックミラー3aで色分離された
GB成分のうちのG成分は、ダイクロイックミラー3b
で色分離された後、画像合成部100に入射される。ダ
イクロイックミラー3bを透過したB成分は、全反射面
4c、4dで反射され画像合成部100に入射される。
なお、図5の、ダイクロイックミラー3bと全反射面4
cとの間、および全反射面4cと全反射面4dとの間に
配置されているレンズは、光路差調整用のレンズであ
る。すなわち、図5に示されているように、R成分とG
成分との光路長は同一であるけれど、B成分の光路長
は、RG成分の光路長に比較して長い。この光路差は、
光路差調整用のレンズによって補償される。(レンズの
屈折率は1に比較して大きいので、光の波長は、空気中
の波長よりも長くなる。したがって、レンズ中の光路長
は、同じ長さの空気中の光路長に比べて実効的に短くな
る。)なお、偏光板5R、5G、5Bの入射面側に配置
されているレンズはコンデンサーレンズである。
The G component of the GB components color-separated by the dichroic mirror 3a is the dichroic mirror 3b.
After the colors are separated by, the light is incident on the image combining unit 100. The B component transmitted through the dichroic mirror 3b is reflected by the total reflection surfaces 4c and 4d and is incident on the image combining unit 100.
The dichroic mirror 3b and the total reflection surface 4 of FIG.
The lenses arranged between the light-receiving surface c and the total reflection surface 4c and the total reflection surface 4d are lenses for adjusting the optical path difference. That is, as shown in FIG. 5, R component and G
Although the optical path length of the component is the same, the optical path length of the B component is longer than the optical path length of the RG component. This optical path difference is
It is compensated by the lens for adjusting the optical path difference. (Since the refractive index of the lens is larger than 1, the wavelength of light is longer than the wavelength in air. Therefore, the optical path length in the lens is more effective than the optical path length in air of the same length. The lens arranged on the incident surface side of the polarizing plates 5R, 5G, and 5B is a condenser lens.

【0009】図7を参照して後述するように、R、G、
B成分の偏光ビームは、それぞれ液晶パネル6R、6
G、6Bを透過後、クロスダイクロイックプリズム7で
1つのカラー画像として合成され、最終的に、投写レン
ズ8で投写される。この画像の結像位置に透過型スクリ
ーンを配置することによって、リアプロジェクションテ
レビの1つのカラー拡大映像が表示される。
As will be described later with reference to FIG. 7, R, G,
The polarized beams of the B component are the liquid crystal panels 6R and 6R, respectively.
After passing through G and 6B, they are combined into one color image by the cross dichroic prism 7 and finally projected by the projection lens 8. By disposing the transmissive screen at the image forming position of this image, one color enlarged image of the rear projection television is displayed.

【0010】図7は画像合成部100の構成図である。
ただし、図7には、R、G、Bの各成分光ビームの入射
部に配置されているコンデンサーレンズ(図5参照)は
図示されていない。画像合成部100は、上記のコンデン
サーレンズを通してそれぞれR、G、Bの各成分光ビー
ムを受光する偏光板5R、5G、5Bと、R、G、B各
色の画像を生成する液晶パネル6R、6G、6Bと、ク
ロスダイクロイックプリズム7を備えている。また、偏
光板5R、5Bの、R成分光ビームとB成分光ビームが
それぞれに入射する入射側に、λ/2板11R、11B
が配置されている。
FIG. 7 is a block diagram of the image synthesizing section 100.
However, in FIG. 7, the condenser lens (see FIG. 5) arranged at the incident portion of each of the R, G, and B component light beams is not shown. The image synthesizing unit 100 includes polarizing plates 5R, 5G, and 5B that receive R, G, and B component light beams through the condenser lenses, and liquid crystal panels 6R and 6G that generate images of R, G, and B colors. , 6B and a cross dichroic prism 7. Further, the λ / 2 plates 11R and 11B are provided on the incident sides of the polarizing plates 5R and 5B on which the R component light beam and the B component light beam respectively enter.
Are arranged.

【0011】偏光板5R、5Bの入射側にλ/2板11
R、11Bを配置するのは次の理由による。一般に、投
写画像の明るさを向上させるためには、G色を明るくす
る必要がある。G色を明るくするために現在用いられて
いる主流の方法には、クロスダイクロイックプリズム7
におけるG光路の透過率を高くする方法がある。クロス
ダイクロイックプリズム7は、S偏光に対する透過率よ
りもP偏光に対する透過率が大きい。クロスダイクロイ
ックプリズム7のこの特性を利用して、G光路の部品透
過率を向上させてG色を明るくするために、クロスダイ
クロイックプリズム7のR、B光路を通る光ビームの特
性をS偏光にし、G光路を通る光ビームの特性をP偏光
にする。このことを実現するために、RB光路の偏光板
5R、5Bの入射側にλ/2板11R、11Bを配置
し、照明光のRB成分の偏光方向を90度回転させる。
その結果、液晶パネル6R、6BにはP偏光が入射す
る。しかし、液晶パネル6Gには、S偏光が入射する。
A λ / 2 plate 11 is provided on the incident side of the polarizing plates 5R and 5B.
The reason for arranging R and 11B is as follows. In general, it is necessary to brighten the G color in order to improve the brightness of the projected image. The mainstream method currently used to brighten the G color is the cross dichroic prism 7
There is a method of increasing the transmittance of the G optical path in. The cross dichroic prism 7 has a greater transmittance for P polarized light than that for S polarized light. Utilizing this characteristic of the cross dichroic prism 7, the characteristic of the light beam passing through the R and B optical paths of the cross dichroic prism 7 is S-polarized in order to improve the component transmittance of the G optical path and brighten the G color. The characteristic of the light beam passing through the G optical path is P-polarized. In order to realize this, the λ / 2 plates 11R and 11B are arranged on the incident side of the polarizing plates 5R and 5B in the RB optical path, and the polarization direction of the RB component of the illumination light is rotated by 90 degrees.
As a result, P-polarized light enters the liquid crystal panels 6R and 6B. However, S-polarized light is incident on the liquid crystal panel 6G.

【0012】液晶パネル6R、6G、6Bを透過した直
線偏光はその振動方向が90度回転するので、G成分光
はS偏光からP偏光へ、RB成分光はPからS偏光に変
換されてクロスダイクロイックプリズム7に入射する。
その結果、G成分光が高い透過率でクロスダイクロイッ
クプリズム7を透過して画像を明るくする。また、投写
画面上に結像する映像はG成分がP偏光、RB成分はS
偏光で構成される。なお、偏光板5R、5G、5Bは、
適正な偏りをもつ偏光を、対応する液晶パネル6R、6
G、6Bに与えるためのフィルターとして働く。図8
は、液晶リアプロジェクションテレビの全体構成図であ
る。図5の液晶プロジェクタ本体13の投写レンズ8か
ら投射される光は、スクリーン12に投写される。図
中、G成分光およびBR成分光に記されている矢印は、
それぞれの成分光の偏りの方向を示している。
Since the vibration direction of the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panels 6R, 6G and 6B is rotated by 90 degrees, the G component light is converted from S polarization to P polarization and the RB component light is converted from P to S polarization and crossed. It is incident on the dichroic prism 7.
As a result, the G component light is transmitted through the cross dichroic prism 7 with high transmittance to brighten the image. In the image formed on the projection screen, the G component is P polarized light and the RB component is S polarized light.
It is composed of polarized light. The polarizing plates 5R, 5G, and 5B are
Polarized light having an appropriate polarization is converted to the corresponding liquid crystal panel 6R, 6
It works as a filter for giving G and 6B. Figure 8
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a liquid crystal rear projection television. The light projected from the projection lens 8 of the liquid crystal projector body 13 of FIG. 5 is projected on the screen 12. In the figure, the arrows marked on the G component light and the BR component light are
The direction of the bias of each component light is shown.

【0013】液晶リアプロジェクションテレビには一般
家庭の室内に配置することを考慮して、その奥行きが広
くならないように、投写光路中に複数枚の反射ミラーが
配置されているものもある。図9はこのような液晶リア
プロジェクションテレビの全体構成図である。プロジェ
クタ本体13の投写レンズから投射される光は、2つの
反射ミラー16によって反射された後、スクリーン12
上に投写される。これによってリアプロジェクションテ
レビ本体の奥行きは、液晶プロジェクタの投写距離より
1/2〜1/4まで薄くする事が可能になる。
Some liquid crystal rear projection televisions are provided with a plurality of reflecting mirrors in the projection optical path so that the depth of the liquid crystal rear projection television does not become wide in consideration of the arrangement in a room of a general household. FIG. 9 is an overall configuration diagram of such a liquid crystal rear projection television. The light projected from the projection lens of the projector body 13 is reflected by the two reflecting mirrors 16 and then the screen 12
Projected on. As a result, the depth of the rear projection television main body can be reduced to 1/2 to 1/4 of the projection distance of the liquid crystal projector.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】電磁光学に基づく計算
によると、角度を持って光線が入射する場合、その透過
率は、偏光成分によって次式(1)、(2)で表される
ように異なる。(以下の数式は、小瀬輝次、斎藤弘義、
田中俊一 編集、「光工学ハンドブック」、朝倉書店発
行、P31〜P33 参照) TP=(Sin2θ1×Sin2θ2) ÷{Sin21+θ2)×Cos2(θ1−θ2)} (1) TS=(Sin2θ1×Sin2θ2)÷Sin212) (2) 上式において、TPはP偏光透過率、TSはS偏光透過率、
θ1は光線入射角、θ2は光線屈折角である。ここで、入
射偏光の振動面が入射面となす角をαとした場合の透過
率は次式(3)の通りになる。 T=TPCos2α+TSSin2α (3) 尚、α=45度の直線偏光か円偏光(自然光)が入射し
た場合には、透過率は式(4)になる。 T=(1/2)×(TP+TS) 式(4) 同様にPS偏光の反射率も下式にて表される。
According to the calculation based on electromagnetic optics, when a light ray is incident at an angle, its transmittance is expressed by the following formulas (1) and (2). different. (The following formulas are given by Teruji Kose, Hiroyoshi Saito,
Edited by Shunichi Tanaka, “Optical Engineering Handbook”, published by Asakura Shoten, P31-P33) T P = (Sin 2 θ 1 × Sin 2 θ 2 ) ÷ {Sin 21 + θ 2 ) × Cos 21 − θ 2 )} (1) T S = (Sin 2 θ 1 × Sin 2 θ 2 ) ÷ Sin 21 + θ 2 ) (2) In the above equation, T P is the P-polarized light transmittance and T S is S Polarized light transmittance,
θ 1 is a ray incident angle, and θ 2 is a ray refraction angle. Here, when the angle formed by the vibrating surface of the incident polarized light and the incident surface is α, the transmittance is given by the following expression (3). T = T P Cos 2 α + T S Sin 2 α (3) Incidentally, when α = 45 degrees of linearly polarized light or circularly polarized light (natural light) is incident, the transmittance becomes the formula (4). T = (1/2) × (T P + T S ) Formula (4) Similarly, the reflectance of PS polarized light is also represented by the following formula.

【0015】 RP=tan2(θ1−θ2)÷tan21+θ2) (5) RS=Sin2(θ1−θ2)÷Sin21+θ2) (6) 式(5)、(6)において、RPはP偏光の反射率、RS
はS偏光の反射率、θ1は光線の入射角、θ2は光線の屈
折角(上記透過率のθ2と同じ定義)である。
R P = tan 21 −θ 2 ) ÷ tan 21 + θ 2 ) (5) RS = Sin 21 −θ 2 ) ÷ Sin 21 + θ 2 ) (6) In the formulas (5) and (6), R P is the reflectance of P-polarized light, R S
Is the reflectance of S-polarized light, θ 1 is the incident angle of light rays, and θ 2 is the refraction angle of light rays (same definition as θ 2 of the above transmittance).

【0016】入射偏光の振動面が入射面となす角をαと
した場合の反射率は次式(7)になる。 R=RPCos2α+RSSin2α (7) なお、α=45度の直線偏光か円偏光(自然光)が入射
した場合の反射率は次式(8)になる。 R=(1/2)×(RP+RS) (8) 実際には、ミラーの反射面には銀やアルミニウム等が蒸
着されており、その反射効率は向上されている。ただ
し、大きな入射角度で光線が入射した場合には、上式の
様に、角度に応じてその反射率は低下をしてくる。
The reflectance is expressed by the following equation (7) when the angle formed by the vibrating surface of the incident polarized light and the incident surface is α. R = R P Cos2α + R S Sin2α (7) The reflectance when α = 45 degrees of linearly polarized light or circularly polarized light (natural light) is given by the following expression (8). R = (1/2) × ( RP + RS ) (8) Actually, silver or aluminum is vapor-deposited on the reflection surface of the mirror, and the reflection efficiency thereof is improved. However, when a light ray is incident at a large incident angle, its reflectance decreases depending on the angle as in the above equation.

【0017】前掲の従来の液晶リアプロジェクションテ
レビの問題点は、スクリーンに結像する映像の色のバラ
ンス(相対強度)が、スクリーン各部で変化を生じる点
である。その理由は、偏光方向とスクリーンに入射する
角度、振動方向の違いにより、偏光成分間で透過率差が
発生するためである。図8に示されているように、光線
が角度θで透過平面に入射すると、式(1)、式(2)
に示されている割合で、入射角によって透過率が変化す
るばかりでなく、同一の入射角であっても直線偏光の偏
りの方向が異なると、透過率が変化する。図8に示され
ているように、G成分とRS成分とは偏りの方向が異な
っているので、同一の入射角で入射しても、透過率が異
なる。
A problem of the above-mentioned conventional liquid crystal rear projection television is that the color balance (relative intensity) of the image formed on the screen changes in each part of the screen. The reason is that a difference in the transmittance occurs between the polarized components due to the difference in the polarization direction, the angle of incidence on the screen, and the vibration direction. As shown in FIG. 8, when a ray is incident on the transmission plane at an angle θ, equations (1) and (2)
Not only does the transmittance change depending on the incident angle at the ratio shown in, but also the transmittance changes when the polarization direction of the linearly polarized light is different even at the same incident angle. As shown in FIG. 8, since the G component and the RS component have different deviation directions, the transmittances are different even if they are incident at the same incident angle.

【0018】さらに、同じG成分であっても、入射位置
によってP偏光になったり、S偏光になったりする。周
知のように、P偏光とは、光線の入射方向と入射点に立
てた法線とを含む面内で振動する直線偏光である。した
がって、スクリーンの向き(法線)と入射方向によっ
て、上式のPS偏光の定義が定まる。したがって、例え
ば、図8のスクリーンの直線上AAに光線が入射する場
合には、RB光の振動方向がP偏光に該当し、G光がS
偏光となる。また、スクリーンの直線BB上に光線が入
射する場合には、G光がP偏光に、RBがS偏光に該当
する。(液晶プロジェクタの光学部品仕様上、及び従来
技術の説明ではRBをS偏光、GをP偏光と規定。 但
し上記定義と数式1P、1Sとでは便宜上TPAA(R
B:マゼンダ)、TSAA(G:グリーン)と表記、同
様にBB断面では、TPBB(G)、TSBB(RB)と
表記する。) 同様に、光路折り返し用ミラー16上の反射率も、入射
する偏光の入射角、振動方向の違いによって、差異が発
生する。更に、家庭用のリアプロジェクションテレビの
場合には、その奥行きを小さくする必要から、投射レン
ズの焦点距離を短くすることによって投写距離を短縮さ
せている。その結果、画面端部に入射する光線の角度θ
は大きくなり、直線偏光成分の、入射角の相違に基づく
透過率差は更に開くことになる。
Further, even if the G component is the same, it becomes P polarized light or S polarized light depending on the incident position. As is well known, P-polarized light is linearly polarized light that oscillates in a plane including the incident direction of a light ray and a normal line standing at the incident point. Therefore, the definition of PS polarization in the above formula is determined by the direction (normal line) of the screen and the incident direction. Therefore, for example, when a light ray is incident on the straight line AA of the screen of FIG. 8, the vibration direction of the RB light corresponds to P polarization and the G light is S light.
It becomes polarized light. Further, when a light ray is incident on the straight line BB of the screen, G light corresponds to P polarized light and RB corresponds to S polarized light. (On the specification of optical components of a liquid crystal projector and in the description of the prior art, RB is defined as S-polarized light and G is defined as P-polarized light. However, in the above definition and the mathematical formulas 1P and 1S, TPAA (R
B: magenta), TSAA (G: green), and similarly, in the BB cross section, TPBB (G) and TSBB (RB). Similarly, the reflectance on the optical path folding mirror 16 also varies depending on the incident angle of polarized light and the vibration direction. Further, in the case of a rear projection television for home use, the projection distance is shortened by shortening the focal length of the projection lens because it is necessary to reduce the depth thereof. As a result, the angle θ of the light beam incident on the edge of the screen
Becomes larger, and the difference in transmittance of the linearly polarized light component due to the difference in incident angle is further widened.

【0019】本発明の課題は、液晶プロジェクタから出
射される映像各色の偏光成分別透過率、及び反射率差を
解消し、入射角の相違から発生する直線偏光間の透過率
差を解消し、かつ、画面各所の色ムラを改善して、色味
の均一性に優れた画面を作ることにある。
An object of the present invention is to eliminate the transmittance and reflectance difference for each polarization component of each image color emitted from a liquid crystal projector, and to eliminate the transmittance difference between linearly polarized light caused by the difference in incident angle. In addition, it is to improve the color unevenness in various parts of the screen and create a screen with excellent color uniformity.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、液晶パネルを透過する直線偏光成分を、その光路
中に配置したλ/4板によって円偏光または楕円偏光に
変換する方法を採用する。本発明の液晶リアプロジェク
ションテレビは、RGB三色の直線偏光成分を照明光と
して3枚の液晶パネルを照明して画像を表現する液晶プ
ロジェクタを映像ソースとし、その画像を透過型スクリ
ーンに投写結像する液晶リアプロジェクションテレビで
あって、液晶プロジェクタの映像投写レンズの入射面と
3枚の液晶パネルの画像を合成するクロスダイクロイッ
クプリズムの出射面との間の空間に3色の直線偏光成分
を円偏光または楕円偏光に変換するように配置されたλ
/4板を有する。
In order to solve the above problems, a method of converting a linearly polarized light component transmitted through a liquid crystal panel into a circularly polarized light or an elliptically polarized light by a λ / 4 plate arranged in its optical path is adopted. To do. The liquid crystal rear projection television of the present invention uses a liquid crystal projector that expresses an image by illuminating three liquid crystal panels using linearly polarized light components of RGB three colors as illumination light, and projects the image on a transmissive screen. Is a liquid crystal rear projection television that circularly polarizes linearly polarized components of three colors in the space between the incident surface of the image projection lens of the liquid crystal projector and the exit surface of the cross dichroic prism that combines the images of the three liquid crystal panels. Or λ arranged to convert to elliptically polarized light
/ 4 plate.

【0021】このようにλ/4板を透過することによっ
て、円(楕円)偏光となったRGB各色の映像光線は、
投写レンズ出射後、折り返し用反射ミラー、及びスクリ
ーンに入射した際でも、前掲の数式(1)、(2)、お
よび数式(5)、(6)に示されている直線偏光別の透
過率・反射率差が発生せず、RGB各色ともほぼ同じ光
量減衰で反射ミラー、スクリーンに入射する。したがっ
て、偏光方向の違いによる反射率・透過率の差から生じ
る色ムラの問題が解決し、リアプロジェクションテレビ
の画面均一性を向上することができる。
By passing through the λ / 4 plate in this way, the image light rays of each of the RGB colors that have become circular (elliptical) polarized light are
Even after entering the reflection mirror for folding and the screen after exiting the projection lens, the transmittance for each linearly polarized light expressed by the above formulas (1), (2), and (5), (6) The difference in reflectance does not occur, and the respective RGB colors are incident on the reflection mirror and the screen with substantially the same light amount attenuation. Therefore, the problem of color unevenness caused by the difference in reflectance / transmittance due to the difference in polarization direction can be solved, and the screen uniformity of the rear projection television can be improved.

【0022】前記液晶プロジェクタは液晶パネルを冷却
するための冷却風を送風する手段を有し、該液晶プロジ
ェクタが前記冷却風を利用してλ/4板の温度を冷却す
る冷却構造を有することが望ましい。
The liquid crystal projector may have means for blowing cooling air for cooling the liquid crystal panel, and the liquid crystal projector may have a cooling structure for cooling the temperature of the λ / 4 plate by using the cooling air. desirable.

【0023】λ/4板は、その遅相軸が常にRGB三色
の直線偏光成分の振動方向と45゜をなすように微調整
をすることができる回転調節機構を備えることができ
る。
The λ / 4 plate can be provided with a rotation adjusting mechanism which can be finely adjusted so that the slow axis thereof always forms 45 ° with the vibration direction of the linearly polarized light components of RGB three colors.

【0024】λ/4板は、液晶プロジェクタの映像投写
レンズの入射面に近接して配置されることができる。ま
たは、λ/4板は、液晶プロジェクタのクロスダイクロ
イックプリズムの出射面に近接して配置されることがで
きる。
The λ / 4 plate can be arranged close to the incident surface of the image projection lens of the liquid crystal projector. Alternatively, the λ / 4 plate can be arranged close to the exit surface of the cross dichroic prism of the liquid crystal projector.

【0025】回転調節機構は液晶プロジェクタの映像投
写レンズとクロスダイクロイックプリズムとで成る光学
系の光軸を中心として回転するように構成され、λ/4
板は、平面透明基板に貼り付けられ、該基板は、前記回
転調節機構に取り付けられることが望ましい。
The rotation adjusting mechanism is constructed so as to rotate about the optical axis of the optical system composed of the image projection lens of the liquid crystal projector and the cross dichroic prism, and has a wavelength of λ / 4.
The plate is attached to a flat transparent substrate, and the substrate is preferably attached to the rotation adjusting mechanism.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態
の液晶リアプロジェクションテレビの液晶プロジェクタ
の構成を示す図である。本実施形態の液晶プロジェクタ
の基本構造は、図5のそれと同一である。したがって、
対応する部品には同一の参照番号をつけてその機能の説
明を省略する。本実施形態の液晶プロジェクタが図5の
それと異なる点は、クロスダイクロイックプリズム7と
投写レンズ8との間にλ/4板14を配置した点であ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal projector of a liquid crystal rear projection television of this embodiment. The basic structure of the liquid crystal projector of this embodiment is the same as that of FIG. Therefore,
Corresponding parts are assigned the same reference numerals and explanations of their functions are omitted. The liquid crystal projector of the present embodiment is different from that of FIG. 5 in that a λ / 4 plate 14 is arranged between the cross dichroic prism 7 and the projection lens 8.

【0027】図2は、λ/4板14の配置の第1の実施
例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the arrangement of the λ / 4 plate 14.

【0028】図2を参照すると、本実施例においては、
λ/4板14は投写レンズ8の入射面側に平面ガラス基
板に貼り付けて配置されている。
Referring to FIG. 2, in the present embodiment,
The λ / 4 plate 14 is attached to the plane glass substrate on the incident surface side of the projection lens 8 and arranged.

【0029】クロスダイクロイックプリズム7を出射し
たRGBの各映像光線はこの時、RBがS偏光(偏光ビ
ームスプリッタ2の出射光の偏り方向に平行な偏り方向
をもつ偏光)、GがP偏光(偏光ビームスプリッタ2の
出射光の偏り方向に垂直な偏り方向をもつ偏光)になっ
ている。
At this time, in each of the RGB image light beams emitted from the cross dichroic prism 7, RB is S-polarized light (polarized light having a polarization direction parallel to the polarization direction of the light emitted from the polarization beam splitter 2) and G is P-polarized light (polarized light). The polarized light has a polarization direction perpendicular to the polarization direction of the light emitted from the beam splitter 2.

【0030】λ/4板14は、その遅相軸15がPS両
偏光に対し45度の傾きになるように配置される。(図
2) この配置によってRBのS偏光とGのP偏光は、回転方
向が異なるけれど、円(楕円)偏光になってスクリーン
12に入射する。このように、円(楕円)偏光となった
ことによって、式(1)、(2)、及び式(5)、
(6)に示されている偏光別の透過率および反射率は各
色ともほぼ同じとなり、画面端部における色味の違いは
改善される。
The λ / 4 plate 14 is arranged so that its slow axis 15 is inclined by 45 degrees with respect to both PS polarized light. (FIG. 2) With this arrangement, although the RB S-polarized light and the G P-polarized light have different rotation directions, they are circular (elliptical) polarized light and enter the screen 12. As described above, since the circular (elliptical) polarized light is obtained, the formulas (1), (2), and the formula (5),
The transmittance and reflectance for each polarized light shown in (6) are almost the same for each color, and the difference in tint at the edge of the screen is improved.

【0031】図3は、λ/4板14の回転位置微調整機
構および冷却機構を示す図である。液晶プロジェクタ
は、部品の取付、位置精度により、偏光成分の振動方向
が微小な回転をする場合が存在する。振動方向が遅相軸
とズレを生じると、偏光方向の変換効率が低下し、従来
の問題点が再度発生する恐れが出てくる。その様な場合
に備え、λ/4板自体に光軸を中心として回転する機構
17を設けて、偏光方向の微小ズレにも、λ/4板の回
転位置を微調整させることによって対応出来る様にす
る。
FIG. 3 is a diagram showing a rotation position fine adjustment mechanism and a cooling mechanism of the λ / 4 plate 14. In the liquid crystal projector, the vibration direction of the polarized component may make a minute rotation depending on the mounting of components and the positional accuracy. If the vibration direction deviates from the slow axis, the conversion efficiency of the polarization direction will decrease, and the conventional problems may occur again. In preparation for such a case, a mechanism 17 for rotating about the optical axis is provided on the λ / 4 plate itself, and a minute deviation in the polarization direction can be dealt with by finely adjusting the rotation position of the λ / 4 plate. To

【0032】また、λ/4板の物性として、高い温度に
弱いという欠点がある。本実施形態の場合、投写レンズ
入射面という単位面積当たりに透過する光線の量が多い
部分にλ/4板を配置するので、光線の透過の際の吸収
によるλ/4板の温度上昇レベルは大きくなり、温度限
界を越える可能性が高い。それ以外にも、リアプロジェ
クションテレビの場合、筐体内部に液晶プロジェクタを
内蔵するため、温度の負荷は通常使用時(筐体に内蔵し
ない場合)よりも大きくなる。そのため、λ/4板の温
度上昇を抑え、長期間安定して使用出来るように、液晶
プロジェクタ内部に存在する液晶パネル6R、6G、6
B冷却用の空冷ファン18の風をλ/4板にも流し込む
によって、その温度上昇を防止させる。
Further, the physical property of the λ / 4 plate is that it is weak at high temperatures. In the case of the present embodiment, since the λ / 4 plate is arranged in a portion of the projection lens entrance surface where a large amount of light is transmitted per unit area, the temperature rise level of the λ / 4 plate due to absorption during transmission of light is It becomes large and there is a high possibility that the temperature limit will be exceeded. In addition, in the case of a rear projection television, since the liquid crystal projector is built in the housing, the temperature load is larger than that during normal use (when not built in the housing). Therefore, the liquid crystal panels 6R, 6G, 6 existing inside the liquid crystal projector are controlled so that the temperature rise of the λ / 4 plate can be suppressed and can be stably used for a long period of time.
The temperature of the B-cooling air-cooling fan 18 is prevented from rising by flowing it into the λ / 4 plate as well.

【0033】図4は、λ/4板の配置の第2の実施例を
示す図である。本実施例においては、λ/4板14を、
クロスダイクロイックプリズム7出射面に、その遅相軸
15がPS両偏光の振動方向に対し45度となるように
配置する。この場合にも、光学部品の位置ズレによる偏
光方向のズレに対応するため、λ/4板の回転機構17
を設け、液晶パネル冷却のための風を引き込んでλ/4
板の温度上昇を抑える。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the arrangement of λ / 4 plates. In this embodiment, the λ / 4 plate 14 is
It is arranged on the exit surface of the cross dichroic prism 7 so that its slow axis 15 is 45 degrees with respect to the vibration directions of the PS polarized light. Also in this case, in order to cope with the deviation of the polarization direction due to the positional deviation of the optical components, the rotation mechanism 17 of the λ / 4 plate is used.
Is installed to draw in the air for cooling the liquid crystal panel, and
Suppress the temperature rise of the plate.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、次のよ
うな効果を奏する。
As described above, the present invention has the following effects.

【0035】λ/4板によってスクリーンに入射する映
像光線を円(楕円)偏光に変換することによって、スク
リーン上の色ムラを改善することができる。式(1)、
(2)と図8に示す様に、角度を持って平面に偏光成分
が入射する場合には、角度が大きくなるほど両偏光間の
透過率に差が開いて行く。(同様に、式(5)、(6)
の通り、反射率にも差が生じる。)すなわち、画面の端
部に行くほど、RBとGの透過率・反射率差が大きくな
り、画面の色の均一性が低下をして行く。特に、リアプ
ロジェクションテレビの場合には、その奥行きを小さく
する目的から、複数(通常は2枚)の反射ミラーによっ
て、光路を折り返している。そのため、ミラーでの反射
を繰り返す毎に、色の均一性が劣化をして行くことにな
る。本発明においては、λ/4板によってRGB各色が
円(楕円)偏光となり、偏光別での透過率・反射率差が
発生しないため、画面上の色味はより均一に近くなる。
Color unevenness on the screen can be improved by converting the image light rays incident on the screen into circular (elliptical) polarized light by the λ / 4 plate. Formula (1),
As shown in (2) and FIG. 8, when the polarized component is incident on the plane at an angle, the difference in the transmittance between the two polarized lights increases as the angle increases. (Similarly, equations (5) and (6)
As described above, there is a difference in reflectance. That is, the closer to the edge of the screen, the larger the difference between the transmittance and the reflectance of RB and G, and the color uniformity of the screen deteriorates. Particularly in the case of a rear projection television, the optical path is folded back by a plurality of (usually two) reflecting mirrors for the purpose of reducing the depth thereof. Therefore, the color uniformity deteriorates each time the reflection by the mirror is repeated. In the present invention, the RGB colors are circular (elliptical) polarized light due to the λ / 4 plate, and the difference in transmittance / reflectance between polarized lights does not occur, so that the tint on the screen becomes more uniform.

【0036】なお、本発明は上記各実施例に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適
宜変更され得ることは明らかである。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that the embodiments can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention.

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

【図1】本発明の液晶プロジェクタの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal projector of the present invention.

【図2】λ/4板の配置の第1の実施例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of arrangement of λ / 4 plates.

【図3】λ/4板の回転位置微調整機構および冷却機構
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a rotation position fine adjustment mechanism and a cooling mechanism of a λ / 4 plate.

【図4】λ/4板の配置の第2の実施例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of arrangement of λ / 4 plates.

【図5】リアプロジェクションテレビの従来例の、全体
の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a conventional example of a rear projection television.

【図6】図5の偏光ビームスプリッタ2の構成図であ
る。
6 is a configuration diagram of the polarization beam splitter 2 of FIG.

【図7】画像合成部の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an image composition unit.

【図8】液晶リアプロジェクションテレビの全体構成図
である。
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a liquid crystal rear projection television.

【図9】投写光路中に複数枚の反射ミラーが配置されて
いる液晶リアプロジェクションテレビの全体構成図であ
る。
FIG. 9 is an overall configuration diagram of a liquid crystal rear projection television in which a plurality of reflection mirrors are arranged in a projection optical path.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源ランプ 2 偏光変換素子 3 全反射ミラー 4 色分離用ダイクロイックミラー 5R R用偏光板 5G G用偏光板 5B B用偏光板 6R R用液晶パネル 6G G用液晶パネル 6B B用液晶パネル 7 色合成用クロスダイクロイックプリズム 8 投写レンズ 9 λ/2板 11 λ/2板 12 スクリーン 13 液晶プロジェクタ本体 14 λ/4板 15 遅相軸 16 光路折り返し用反射ミラー 17 λ/4板回転調整機構 18 冷却ファン 21 偏光ビームスプリッタユニット 22 偏光ビームスプリッタプリズム 23 全反射面 100 画像合成部 101 レンズマトリックス 102 レンズマトリックス 103 フィールドレンズ 1 light source lamp 2 Polarization conversion element 3 total reflection mirror Dichroic mirror for 4 color separation Polarizing plate for 5RR Polarizing plate for 5G G Polarizing plate for 5BB Liquid crystal panel for 6RR Liquid crystal panel for 6G G Liquid crystal panel for 6BB Cross dichroic prism for 7-color composition 8 Projection lens 9 λ / 2 plate 11 λ / 2 plate 12 screens 13 LCD projector body 14 λ / 4 plate 15 Slow axis 16 Reflecting mirror for optical path folding 17 λ / 4 plate rotation adjustment mechanism 18 Cooling fan 21 Polarization beam splitter unit 22 Polarizing beam splitter prism 23 Total reflection surface 100 image composition section 101 lens matrix 102 lens matrix 103 field lens

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/16 G03B 21/16 H04N 9/31 H04N 9/31 C Fターム(参考) 2H088 EA14 EA15 EA19 EA68 HA13 HA17 HA18 HA21 HA24 HA28 MA04 2H091 FA05Z FA08X FA08Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z LA04 LA15 LA18 MA07 5C060 BA04 BA07 BC05 BE05 BE10 EA01 GA02 GB06 HC00 HC22 JA20 JB06 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 identification code FI theme code (reference) G03B 21/16 G03B 21/16 H04N 9/31 H04N 9/31 CF term (reference) 2H088 EA14 EA15 EA19 EA68 HA13 HA17 HA18 HA21 HA24 HA28 MA04 2H091 FA05Z FA08X FA08Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z LA04 LA15 LA18 MA07 5C060 BA04 BA07 BC05 BE05 BE10 EA01 GA02 GB06 HC00 HC22 JA20 JB06

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 RGB三色の直線偏光成分を照明光とし
て3枚の液晶パネルを照明して画像を表現する液晶プロ
ジェクタを映像ソースとし、その画像を透過型スクリー
ンに投写結像するリアプロジェクションテレビにおい
て、 前記液晶プロジェクタの映像投写レンズの入射面と3枚
の液晶パネルの画像を合成するクロスダイクロイックプ
リズムの出射面との間の空間に3色の直線偏光成分を円
偏光または楕円偏光に変換するように配置されたλ/4
板を有することを特徴とする液晶リアプロジェクション
テレビ。
1. A rear projection television for projecting and forming an image on a transmissive screen using a liquid crystal projector for illuminating three liquid crystal panels using linearly polarized light components of RGB three colors as illumination light to express an image. In, the three-color linearly polarized light components are converted into circularly polarized light or elliptically polarized light in the space between the incident surface of the image projection lens of the liquid crystal projector and the exit surface of the cross dichroic prism that combines the images of the three liquid crystal panels. / 4 arranged as
A liquid crystal rear projection television characterized by having a plate.
【請求項2】 前記液晶プロジェクタは液晶パネルを冷
却するための冷却風を送風する手段を有し、前記液晶プ
ロジェクタは、前記冷却風を利用してλ/4板の温度を
冷却する冷却構造を有する請求項1に記載の液晶リアプ
ロジェクションテレビ。
2. The liquid crystal projector has means for blowing cooling air for cooling the liquid crystal panel, and the liquid crystal projector has a cooling structure for cooling the temperature of the λ / 4 plate using the cooling air. The liquid crystal rear projection television according to claim 1.
【請求項3】 前記λ/4板は、その遅相軸が常にRG
B三色の直線偏光成分の振動方向と45゜をなすように
微調整をすることができる回転調節機構を備えている請
求項1または2に記載の液晶リアプロジェクションテレ
ビ。
3. The slow axis of the λ / 4 plate is always RG.
The liquid crystal rear projection television according to claim 1 or 2, further comprising a rotation adjusting mechanism capable of finely adjusting so as to form an angle of 45 ° with the vibration direction of the linearly polarized light components of the three colors of B.
【請求項4】 前記λ/4板は、液晶プロジェクタの映
像投写レンズの入射面に近接して配置されている、請求
項3に記載の液晶リアプロジェクションテレビ。
4. The liquid crystal rear projection television according to claim 3, wherein the λ / 4 plate is arranged close to an incident surface of an image projection lens of the liquid crystal projector.
【請求項5】 前記λ/4板は、液晶プロジェクタのク
ロスダイクロイックプリズムの出射面に近接して配置さ
れている、請求項3に記載の液晶リアプロジェクション
テレビ。
5. The liquid crystal rear projection television according to claim 3, wherein the λ / 4 plate is arranged close to the exit surface of the cross dichroic prism of the liquid crystal projector.
【請求項6】 回転調節機構は液晶プロジェクタの映像
投写レンズとクロスダイクロイックプリズムとで成る光
学系の光軸を中心として回転するように構成され、λ/
4板は、平面透明基板に貼り付けられ、該基板は、前記
回転調節機構に取り付けられている、請求項3に記載の
液晶リアプロジェクションテレビ。
6. The rotation adjusting mechanism is configured to rotate about an optical axis of an optical system including an image projection lens of a liquid crystal projector and a cross dichroic prism, and has a wavelength of λ /
The liquid crystal rear projection television according to claim 3, wherein the four plates are attached to a flat transparent substrate, and the substrate is attached to the rotation adjusting mechanism.
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