JP2003121811A - 液晶リアプロジェクションテレビ - Google Patents
液晶リアプロジェクションテレビInfo
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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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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶プロジェクタから出射される映像各色の
直線偏光によって生じる透過率・反射率差を解消し、よ
り均一な投写映像画面を提供する。 【解決手段】 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の、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λ／４板を配置する。
直線偏光によって生じる透過率・反射率差を解消し、よ
り均一な投写映像画面を提供する。 【解決手段】 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の、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λ／４板を配置する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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） ÷｛Sin2(θ1＋θ2)×Cos2（θ1−θ2)｝ （１） TS＝（Sin2θ1×Sin2θ2）÷Sin2(θ1+θ2) （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。
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） ÷｛Sin2(θ1＋θ2)×Cos2（θ1−θ2)｝ （１） TS＝（Sin2θ1×Sin2θ2）÷Sin2(θ1+θ2) （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。
【００１５】
ＲP＝tan2（θ1−θ2）÷tan2(θ1＋θ2) （５）
ＲS＝Sin2（θ1−θ2）÷Sin2(θ1＋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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
例を示す図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
うな効果を奏する。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の液晶プロジェクタの構成図である。
【図２】λ／４板の配置の第1の実施例を示す図であ
る。
る。
【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。
を示す図である。
【図４】λ／４板の配置の第2の実施例を示す図であ
る。
る。
【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。
の構成を示す図である。
【図６】図５の偏光ビームスプリッタ２の構成図であ
る。
る。
【図７】画像合成部の構成図である。
【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。
である。
【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。
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。
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
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
Claims (6)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316870A JP2003121811A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 液晶リアプロジェクションテレビ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316870A JP2003121811A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 液晶リアプロジェクションテレビ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003121811A true JP2003121811A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19134817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001316870A Pending JP2003121811A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 液晶リアプロジェクションテレビ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003121811A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2404995A (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-16 | Hitachi Ltd | Projector optical unit for rear projection image display appartus |
| US7374291B2 (en) | 2004-06-17 | 2008-05-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and image display apparatus using same |
| JP2009116311A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
| EP1971158A3 (en) * | 2007-03-16 | 2011-02-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Projection display device |
| CN102033402A (zh) * | 2009-09-29 | 2011-04-27 | 日立民用电子株式会社 | 投射型影像显示装置 |
| US8057044B2 (en) | 2007-10-16 | 2011-11-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Projection display device |
-
2001
- 2001-10-15 JP JP2001316870A patent/JP2003121811A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2404995B (en) * | 2003-08-11 | 2005-07-13 | Hitachi Ltd | Projector optical unit projection type image display apparatus and rear projection type image display apparatus |
| GB2404995A (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-16 | Hitachi Ltd | Projector optical unit for rear projection image display appartus |
| US7374291B2 (en) | 2004-06-17 | 2008-05-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and image display apparatus using same |
| US7963657B2 (en) | 2007-03-16 | 2011-06-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Projection display device |
| EP1971158A3 (en) * | 2007-03-16 | 2011-02-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Projection display device |
| JP2009116311A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
| US8057044B2 (en) | 2007-10-16 | 2011-11-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Projection display device |
| US8562138B2 (en) * | 2007-10-16 | 2013-10-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Projection display device |
| CN102033402A (zh) * | 2009-09-29 | 2011-04-27 | 日立民用电子株式会社 | 投射型影像显示装置 |
| US8337021B2 (en) | 2009-09-29 | 2012-12-25 | Hitachi Consumer Electronics Co., Ltd. | Optical projection type image display device |
| CN102033402B (zh) * | 2009-09-29 | 2015-09-02 | 日立麦克赛尔株式会社 | 投射型影像显示装置 |
| CN105159014A (zh) * | 2009-09-29 | 2015-12-16 | 日立麦克赛尔株式会社 | 投射型影像显示装置 |
| CN105159014B (zh) * | 2009-09-29 | 2017-08-25 | 日立麦克赛尔株式会社 | 投射型影像显示装置 |
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Legal Events
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|
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|
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