JP2005099093A - Polarization separating device and projection display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射型偏光板を用いた偏光分離装置、及び投射表示装置に関する。 The present invention relates to a polarization separation device using a reflective polarizing plate, and a projection display device.
カラー投射表示装置は、白色光から３原色光に係るＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を分解して対応色の空間光変調素子に導き、当該空間光変調素子で映像信号に応じて光変調された色光を合成して投射し、スクリーン上にカラー映像を表示させるものである。 The color projection display device decomposes R (red), G (green), and B (blue) color lights related to the three primary colors from white light and leads them to the corresponding spatial light modulation elements. Color light modulated according to the video signal is synthesized and projected to display a color video on the screen.
カラー投射表示装置は、それに適用される空間光変調素子の種類によって次にあげる３種類に大別される。透過型の空間光変調素子を適用したもの、反射型の空間光変調素子を適用したもの、またＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を適用したものがある。 Color projection display devices are roughly classified into the following three types depending on the type of spatial light modulation element applied thereto. There are those to which a transmissive spatial light modulator is applied, those to which a reflective spatial light modulator is applied, and those to which a DMD (Digital Mirror Device) is applied.
透過型の空間光変調素子及びＤＭＤは、光学構成が比較的簡単にできるために小型化が容易であるが高解像度化に難がある。一方、反射型の空間光変調素子は高解像度化に有利であるが光学構成が複雑となるために小型化に難がある。 The transmissive spatial light modulator and DMD can be reduced in size easily because the optical configuration can be made relatively simple, but it is difficult to achieve high resolution. On the other hand, the reflective spatial light modulator is advantageous for high resolution, but it is difficult to reduce the size because the optical configuration is complicated.
特に、反射型の空間光変調素子を適用した投射表示装置は、空間光変調素子に照射される入射光と当該空間光変調素子で変調された反射光とを分離するために偏光ビームスプリッタを必要とする。高コントラストを実現するためには一つの空間光変調素子に対して、通常２つ以上の偏光ビームスプリッタを作用させるために、これが反射型の投射表示装置の光学構成を複雑にしていた。 In particular, a projection display device to which a reflective spatial light modulation element is applied requires a polarization beam splitter to separate incident light irradiated on the spatial light modulation element and reflected light modulated by the spatial light modulation element. And In order to achieve high contrast, two or more polarization beam splitters are normally applied to one spatial light modulator, which complicates the optical configuration of the reflective projection display device.
このような反射型の空間光変調素子における光学構成の課題を解決し構成を小型化した色分解合成光学系が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この色分解合成光学系は、複数の偏光ビームスプリッタを至近距離に配置して、反射型液晶変調素子を効率よく配置し、反射ミラー等による光路の回りこみ導入の必要がない光学系を構成することにより小型化を達成している。 There has been proposed a color separation / synthesis optical system that solves the problem of the optical configuration of such a reflective spatial light modulator and has a reduced size (for example, see Patent Document 1). This color separation / synthesis optical system forms an optical system in which a plurality of polarizing beam splitters are arranged at a close distance, a reflection type liquid crystal modulation element is efficiently arranged, and there is no need to introduce an optical path wraparound by a reflection mirror or the like. This achieves miniaturization.
また偏光ビームスプリッタに相当する偏光分離手段として、反射型偏光板を用いる提案が、ワイヤーグリッド偏光子として開示されている（例えば、特許文献２参照。）。これは、従来赤外線、マイクロ波、レーダの分野で用いられていたワイヤーグリッド偏光子を可視光帯域であるディスプレイシステムに適用するものである。 In addition, a proposal using a reflective polarizing plate as a polarization separating means corresponding to a polarizing beam splitter is disclosed as a wire grid polarizer (see, for example, Patent Document 2). In this method, a wire grid polarizer that has been used in the fields of infrared rays, microwaves, and radars is applied to a display system in the visible light band.
ところで、近年の投影画面の大型化、高輝度化の市場要求が出てきている。そのためには、照明用光源を大型化する方法が用いられる。照明光源の大型化は、発生熱量の増大によりそれを構成する光学部品の温度上昇を招き、特に、照明用光源から最初に光束が入射する偏光分離手段を構成する偏光ビームスプリッターが高温になり、それを構成する硝材の複屈折等により投射画面にシェーディングが発生したりコントラスト比が低下するという問題があった。 By the way, in recent years, there has been a market demand for larger projection screens and higher brightness. For this purpose, a method of increasing the size of the illumination light source is used. Increasing the size of the illumination light source causes an increase in the amount of heat generated, leading to an increase in the temperature of the optical components constituting it, and in particular, the polarization beam splitter constituting the polarization separation means on which the light beam first enters from the illumination light source becomes high temperature, There is a problem that shading occurs on the projection screen or the contrast ratio decreases due to the birefringence of the glass material constituting the material.
また、ワイヤーグリッド偏光子を用い偏光分離手段の冷却を行うことが考えられるが、特許文献２にあるような偏光子を構成するガラス基板の入射光側に、偏光素子を配列するワイヤーグリッド偏光子の場合、偏光分離した偏光光がガラス基板を透過するため、入射光により発熱温度上昇でガラス基板に発生する複屈折の影響を除去できないという問題があった。 Further, although it is conceivable to cool the polarization separating means using a wire grid polarizer, a wire grid polarizer in which a polarizing element is arranged on the incident light side of a glass substrate constituting the polarizer as in Patent Document 2. In this case, since polarized polarized light is transmitted through the glass substrate, there is a problem that the influence of birefringence generated on the glass substrate due to an increase in heat generation temperature due to incident light cannot be removed.
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、高温になっても偏光分離性能を維持する偏光分離装置を提供すると共に、この偏光分離手段を用いて高輝度照明光源を適用しても高画質を得られる投射表示装置を提供することを、更には色分解合成光学系の冷却を容易にした投写表示装置を提供する目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a polarization separation device that maintains polarization separation performance even at a high temperature, and also provides a high brightness illumination light source using this polarization separation means. An object of the present invention is to provide a projection display device that can obtain image quality, and further to provide a projection display device that facilitates cooling of the color separation / synthesis optical system.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の１）〜３）記載の手段よりなる。
すなわち、
１）光透過性基板の片面上に反射型偏光膜を形成した反射型偏光板を複数枚用いて、白色あるいは３原色光のうち特定の色光の不定偏光光束を入射し、前記不定偏光光束中のＳ偏光成分を入射光の進行方向に対して直角に反射し、他の成分は入射光の進行経路に対し透過させる偏光分離装置であって、
前記光透過性基板側から光束を入射し前記反射型偏光膜でＳ偏光成分を反射する第１の反射型偏光板と、前記反射されたＳ偏光光の進行経路に、前記光透過性基板側を入射側としＳ偏光光を透過させる第２の反射型偏光板を設けたことを特徴とする偏光分離装置。
２）光透過性基板の片面上に反射型偏光膜を形成した反射型偏光板を複数枚用いて、白色あるいは３原色光のうち特定の色光の不定偏光光束を入射し、前記不定偏光光束中のＳ偏光成分を入射光の進行方向に対して直角に反射し、他の成分は入射光の進行経路に対し透過させる偏光分離装置であって、
前記反射型偏光膜側から光束を入射し前記反射型偏光膜でＳ偏光成分を反射する第１の反射型偏光板と、前記第１の反射型偏光板を透過したＰ偏光光の進行経路に、前記光透過性基板側を入射側としＰ偏光光を透過させる平行ニコル状態に第２の反射型偏光板を設けたことを特徴とする偏光分離装置。
３）光源と色分解合成光学系と第１〜３の反射型空間光変調素子と投射レンスとからなる投射表示装置において、
前記色分解合成光学系は、
前記光源から出射され所定の偏光状態となされた照明光が入射され、前記照明光を、各原色光の偏光状態に応じて、第１及び第２の原色光を含む光束と第３の原色光を含む光束とに分離させ、これら光束を互いに直交する２方向に出射する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段により分離された光束のうち、第１及び第２の原色光を含む光束が入射され、この光束を各原色光の偏光状態に応じて互いに直交する２方向に分離させて第１及び第２の反射型空間光変調素子にそれぞれ入射させるとともに、これら第１及び第２の反射型空間光変調素子において変調されて反射された反射光束を合成して、前記偏光分離手段からの光束の入射方向に対して直交する方向に出射する第１の偏光分離合成手段と、
前記偏光分離手段により分離された光束のうち、第３の原色光を含む光束が入射され、この光束を第３の反射型空間光変調素子に入射させるとともに、この第３の反射型空間光変調素子において変調されて反射された反射光束を、前記偏光分離手段からの光束の入射方向に対して直交する方向に出射する第２の偏光分離合成手段と、
前記第１の偏光分離合成手段からの出射光束及び前記第２の偏光分離合成手段からの出射光束が入射され、これら光束を合成して、前記投射レンズに入射させる偏光合成手段と、
を具備し、
前記偏光分離手段、前記第１の偏光分離合成手段、前記第２の偏光分離合成手段及び前記偏光合成手段のうち、少なくとも前記偏光分離手段は、請求項１又は請求項２記載の偏光分離装置で構成したことを特徴とする投射表示装置。
In order to solve the above problems, the present invention comprises the following means 1) to 3).
That is,
1) Using a plurality of reflective polarizing plates having a reflective polarizing film formed on one side of a light-transmitting substrate, an indefinitely polarized light beam of a specific color of white or three primary colors is incident, and the indefinitely polarized light beam Is a polarization separation device that reflects the S-polarized light component at right angles to the traveling direction of the incident light, and transmits the other component to the traveling path of the incident light,
A first reflective polarizing plate that receives a light beam from the light transmissive substrate side and reflects an S-polarized light component by the reflective polarizing film; and a path of the reflected S-polarized light on the light transmissive substrate side A polarization separation device characterized in that a second reflective polarizing plate that transmits S-polarized light is provided.
2) Using a plurality of reflective polarizing plates each having a reflective polarizing film formed on one side of a light-transmitting substrate, an indefinitely polarized light beam of a specific color of white or three primary colors is incident, and the indefinitely polarized light beam Is a polarization separation device that reflects the S-polarized light component at right angles to the traveling direction of the incident light, and transmits the other component to the traveling path of the incident light,
In the traveling path of the P-polarized light that has passed through the first reflective polarizing plate and the first reflective polarizing plate that reflects the S-polarized component by the reflective polarizing film by entering the light beam from the reflective polarizing film side A polarization separation device, characterized in that a second reflective polarizing plate is provided in a parallel Nicol state in which the light transmissive substrate side is an incident side and P-polarized light is transmitted.
3) In a projection display device comprising a light source, a color separation / synthesis optical system, first to third reflective spatial light modulation elements, and a projection lens,
The color separation / synthesis optical system includes:
Illumination light emitted from the light source and having a predetermined polarization state is incident, and the illumination light is converted into a light beam including first and second primary color light and third primary color light according to the polarization state of each primary color light. Polarization separating means for separating the luminous flux into two directions orthogonal to each other;
Of the light beams separated by the polarization separation means, a light beam including the first and second primary color lights is incident, and the light beams are separated into two directions orthogonal to each other according to the polarization state of each primary color light to be the first. And the reflected light beams modulated and reflected by the first and second reflective spatial light modulation elements, and combined with the reflected light beams from the polarization separation means. First polarized light separating and combining means for emitting light in a direction orthogonal to the incident direction of
Of the light beams separated by the polarization separating means, a light beam containing the third primary color light is incident, and this light beam is incident on the third reflective spatial light modulation element, and this third reflective spatial light modulation is performed. A second polarization separation / combination means for emitting a reflected light beam modulated and reflected by the element in a direction orthogonal to the incident direction of the light flux from the polarization separation means;
A polarization beam combining unit that receives the light beam emitted from the first polarization beam splitting and combining unit and the light beam beam output from the second polarization beam splitting and combining unit, combines the beam beams, and enters the projection lens;
Comprising
3. The polarization separation device according to
入射光を反射型偏光板の光透過性ガラス基板側から入射させ、Ｐ偏光光を透過かつＳ偏光光を反射、さらに次の反射型偏光板の光透過性ガラス基板側から入射させ透過Ｓ偏光光を作成する。このようにＰ偏光光、及びＳ偏光光の出射を反射型偏光板の偏光膜側から行うことにより、入射光による発熱温度上昇で光透過性ガラス基板に発生する複屈折の影響を除去できるため、消光比の大きなＰＳ偏光光、及びＳ偏光光を得ることができる偏光分離装置を提供できる。
また、発熱による複屈折の影響が少ないため光透過性ガラス基板に安価な白板硝子等が使用でき、安価で高性能な偏光分離装置を提供できる。
Incident light is incident from the light-transmitting glass substrate side of the reflective polarizing plate, P-polarized light is transmitted and S-polarized light is reflected, and further, the incident light is incident from the light-transmitting glass substrate side of the next reflective polarizing plate. Create light. In this way, by emitting P-polarized light and S-polarized light from the polarizing film side of the reflective polarizing plate, it is possible to eliminate the influence of birefringence that occurs in the light-transmitting glass substrate due to the rise in heat generation temperature due to incident light. It is possible to provide a polarization separation device capable of obtaining PS polarized light and S polarized light having a large extinction ratio.
Further, since there is little influence of birefringence due to heat generation, an inexpensive white glass or the like can be used for the light-transmitting glass substrate, and an inexpensive and high-performance polarization separation device can be provided.
この偏光分離装置を投射表示装置の光学ユニットで一番高温となる色分離部に用いることにより、投射画面にシェーディングが発生したりコントラスト比が低下することがない高画質な投射表示装置を提供することができる。
また、反射型偏光板を用いた偏光分離装置で投射表示装置の光学ユニットを構成するため、冷却風を送る空間を確保でき各部の温度を適正に維持した投射表示装置を提供することができる。
By using this polarized light separation device for the color separation portion that is the highest temperature in the optical unit of the projection display device, a high-quality projection display device in which shading does not occur on the projection screen or the contrast ratio does not decrease is provided. be able to.
In addition, since the optical unit of the projection display device is configured by the polarization separation device using the reflective polarizing plate, it is possible to provide a projection display device in which a space for sending cooling air can be secured and the temperature of each part is properly maintained.
以下、本発明に係る偏光分離装置及び投射表示装置の発明を実施するための最良の形態につき、好ましい実施例により説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に適用される偏光分離装置を示す模式図である。図２は、第２の実施例に適用される偏光分離装置を示す模式図である。図３は、図２の第２実施例の変形例である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the invention of the polarized light separation device and the projection display device according to the present invention will be described with reference to preferred embodiments.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a polarization beam splitting apparatus applied to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a polarization beam splitting apparatus applied to the second embodiment. FIG. 3 is a modification of the second embodiment of FIG.
図１に示すように、実施例１に適用される偏光分離装置は、同図左側から不定偏光光あるいは色により偏光を制御された入射光を入射させる。そして光学ガラス基板の上に偏光反射膜１ａを形成した第１の反射型偏光板１に、その光学ガラス基板側から入射させる。
入射光に含まれたＰ偏光光は、第１の反射型偏光板１を透過し透過Ｐ偏光光となって出射される。一方入射光に含まれたＳ偏光光は、反射型偏光板１の偏光反射膜１ａで反射され垂直方向（図面上方）に出射される。更に、第２の反射型偏光板２に光学ガラス基板側から入射され、Ｓ偏光光を透過させる偏光面に配置された偏光反射膜２ａを透過し反射Ｓ偏光光となって垂直方向に出射される。
したがって第１、第２の反射型偏光板を構成する光学ガラス基板による複屈折の影響を偏光膜で除去して、入射された不定偏光光をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離し出射するようにしている。
As shown in FIG. 1, the polarization beam splitter applied to the first embodiment makes indefinitely polarized light or incident light whose polarization is controlled by color enter from the left side of the figure. And it is made to inject from the optical glass substrate side into the 1st reflective polarizing
The P-polarized light contained in the incident light passes through the first reflective polarizing
Therefore, the influence of birefringence by the optical glass substrate constituting the first and second reflective polarizing plates is removed by the polarizing film, and the incident indefinitely polarized light is separated into P-polarized light and S-polarized light and emitted. I am doing so.
図２に示すように、実施例２に適用される偏光分離装置は、不定偏光光あるいは色により偏光を制御された入射光を第３の反射型偏光板３の偏光反射膜３ａ側から入射させる。そして入射光に含まれたＳ偏光光は垂直方向に反射分離される。
一方入射光に含まれたＰ偏光光は、第３の反射型偏光板３を透過し、第４の反射型偏光板４の光学ガラス基板側から入射しＰ偏光光を通過させる配置に設定した反射型偏光膜４ａを通過し出射される。
したがって第３、第４の反射型偏光板を構成する光学ガラス基板による複屈折の影響を偏光膜で除去して、入射された不定偏光光をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離し出射するようにしている。
As shown in FIG. 2, the polarization separation device applied to the second embodiment causes indefinitely polarized light or incident light whose polarization is controlled by color to be incident from the side of the polarizing
On the other hand, the P-polarized light included in the incident light is transmitted through the third reflective polarizing plate 3 and is incident from the optical glass substrate side of the fourth reflective polarizing plate 4 so as to pass the P-polarized light. The light passes through the reflective
Therefore, the influence of birefringence by the optical glass substrate constituting the third and fourth reflective polarizing plates is removed by the polarizing film, and the incident indefinitely polarized light is separated into P-polarized light and S-polarized light and emitted. I am doing so.
図３は、前述の実施例２における第一の反射型偏光板３によって垂直方向に反射出射されたＳ偏光光を、第５の反射型偏光板５の光学ガラス基板側から入射しＳ偏光光を通過させる配置に設定した反射膜５ａを透過後出射するようにして、反射光に残留するＰ偏光光を除去して出射させている。
したがって第４、第５の反射型偏光板を構成する光学ガラス基板による複屈折の影響を偏光膜で除去して、入射された不定偏光光をＰ偏光光とＳ偏光光とに分離し出射するようにしている。
FIG. 3 shows that S-polarized light reflected and emitted in the vertical direction by the first reflective polarizing plate 3 in Example 2 described above is incident from the optical glass substrate side of the fifth reflective polarizing plate 5 and is S-polarized light. The P-polarized light remaining in the reflected light is removed and emitted so as to be emitted after being transmitted through the
Therefore, the influence of birefringence caused by the optical glass substrates constituting the fourth and fifth reflective polarizing plates is removed by the polarizing film, and the incident indefinitely polarized light is separated into P-polarized light and S-polarized light and emitted. I am doing so.
図４は、実施例４，５，６に適用される投射表示装置を示す概略構成図である。図５は、実施例４に適用される投射表示装置の主要部を示す概略構成図である。図６は、実施例５に適用される投射表示装置の主要部を示す概略構成図である。図７は、実施例６に適用される投射表示装置の主要部を示す概略構成図である。
図４に示すように、投射表示装置は筐体９９と筐体９９内に収められた照明光源部６と色分離合成部７と投写レンズ８で構成された投写ユニットと電源・映像信号処理部９で構成されている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a projection display device applied to the fourth, fifth, and sixth embodiments. FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of a projection display device applied to the fourth embodiment. FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of a projection display device applied to the fifth embodiment. FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of a projection display device applied to the sixth embodiment.
As shown in FIG. 4, the projection display device includes a housing 99, an illumination
図５に投写ユニットのさらに詳しい構成図を示し説明する。同図に示すように、投写ユニットは、光源部６と色成分分離部１０と第１の色成分分離合成部２０と第２の色分離合成部３０と色合成部４０と投写レンズ８とから構成されている。
光源部６は、ランプ６１と偏光板６２とを備えている。偏光板６２はランプ６１から出射された白色無偏光光のうち、おおよそＰ偏光成分のみあるいはＳ偏光成分のみを透過し色成分分離部１０に供給される。
色分離部１０は色分離用反射型偏光板１１とその色分離ＰＢＳの光源部６側の主面に対向配置された第１のカラー偏光子１２と第一の色分離合成部２０側に反射型偏光板１３を備えている。
光源部６から供給された偏光光は、第１のカラー偏光子１２で白色光のうち、所望の波長域を部分的に偏光方向を９０度回転させて色分離用反射型偏光板１１に透過供給される。
色分離用反射型偏光板１１では、第１のカラー偏光子１２を透過する光のうちＰ偏光成分を透過し第２の色分離合成部３０に導かれる。Ｓ偏光成分は、色分離用反射型偏光板１１の偏光膜面で反射され入射光と直行する方向に出射され、反射型偏光板１３を透過し第１の色成分分離合成部２０に導かれる。
FIG. 5 shows a detailed configuration diagram of the projection unit. As shown in the figure, the projection unit includes a
The
The
The polarized light supplied from the
In the color separation reflective
第１の色分離合成部２０は分離合成ＰＢＳ２１と、入射光が分離合成ＰＢＳ２１の反射面で反射して達する主面側に第１の反射型液晶変調素子２２とを備えている。色分離部１０から供給されたＳ偏光成分は、分離合成ＰＢＳ２１の反射面で反射され反射型液晶変調素子２２に供給される。
第１の反射型液晶変調素子２２に供給された光成分は、投写する画像に応じて偏光を制御され反射される。投写画像が明るい画素素子では入射光が９０度回転されて反射され、暗い画素素子では偏光面はそのままで反射される。すなわち、第１の反射型液晶変調素子２２に供給されたＳ偏光光は画像に応じてＰ偏光光となって反射し、分離合成用ＰＢＳ２１の反射面で反射し色成分合成部４０に供給される。偏光を制御されなかったＳ偏光成分は、分離合成用ＰＢＳ２１の反射面を透過して色分離部１０へ戻される。
The first color separation /
The light component supplied to the first reflective liquid
第二の色分離合成部３０は色分離部１０側の主面に対向配置された第２のカラー偏光子３２と分離合成ＰＢＳ３１と、入射光が分離合成ＰＢＳ３１を透過して達する主面側に第２の反射型液晶変調素子３３と、分離合成ＰＢＳ２１の反射面で反射して達する主面側に第３の反射型液晶変調素子３４とを備えている。色分離部１０の色分離用反射型偏光板１１を透過したＰ偏光光は、第２のカラー偏光子３２で所望の波長域を部分的に偏光方向を９０度回転させて分離合成用ＰＢＳ３１に透過供給される。カラー偏光子３２で９０度偏光面を回転された光成分はＳ偏光となり分離合成用ＰＢＳ３１の反射面では反射し第３の反射型液晶変調素子３４に供給される。
The second color separation /
一方、第３のカラー偏光子３２を透過しただけのＰ偏光成分は、分離合成用ＰＢＳ３１の反射面を透過し第２の反射型液晶変調素子３３に供給される。第２の反射型液晶変調素子３３と第３の反射型液晶変調素子３４に供給された光成分は、投写する画像に応じて偏光を制御され反射される。投写画像が明るい画素素子では入射光が９０度回転されて反射され、暗い画素素子では偏光面はそのままで反射される。すなわち、第２の反射型液晶変調素子３３に供給されたＰ偏光光は画像に応じてＳ偏光光となって反射し、分離合成用ＰＢＳ３１の反射面で反射され色合成部４０に供給される。偏光を制御されなかったＰ偏光成分は、分離合成用ＰＢＳ３１の反射面を透過して色分離部１０さらに光源部６へ戻される。
第３の反射型液晶変調素子３４に供給されたＳ偏光光は画像に応じてＰ偏光光となって反射し、分離合成用ＰＢＳ３１の反射面を透過して色合成部４０に供給される。偏光を制御されなかったＳ偏光成分は、分離合成用ＰＢＳ３１の反射面で反射して色分離部１０さらに光源部６へ戻される。
On the other hand, the P-polarized component that has just passed through the
The S-polarized light supplied to the third reflective liquid
色合成部４０は、合成用ＰＢＳ４１と第二の色分離合成部２０に対向する主面に第三のカラー偏光子４２と、第三の色分離合成部３０に対向する主面に第四のカラー偏光子４３とを備えている。第１の色分離合成部２０から供給されたＰ偏光信号成分は第三のカラー偏光子４２で偏光面を９０°回転されＳ偏光光となり、合成用ＰＢＳ４１の偏光反射面で反射され投射レンズ８側に出射される。
The
一方第２の色分離合成部３０から供給される第２の反射型液晶変調素子３３からのＳ偏光信号成分は、第４のカラー偏光子４３で偏光面を９０°回転されＰ偏光光となり合成用ＰＢＳ４１の偏光膜を透過しそのまま投射レンズ８側に出射される。第３の反射型液晶変調素子３４から供給されるＰ偏光信号成分は、第４のカラー偏光子４３を透過しさらに合成用ＰＢＳ４１の偏光膜を透過しそのまま投射レンズ８側に出射される。
On the other hand, the S-polarized signal component from the second reflective liquid
実施例４では、色合成部４０に偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ４１）と第３、第４のカラー偏光子を用いて色合成部４０を構成したが、ダイクロイックミラープリズムのみで色合成部を構成することもできる。
合成用ＰＢＳ４１の位置にダイクロイックミラープリズムを配置し、第２の色分離合成部から入射された画像光を反射し、第２の色分離合成部から入射された光は透過合成し、投写レンズ８に導きスクリーン（図示せず）に投写結像させる方法でも同じである。
In the fourth embodiment, the
A dichroic mirror prism is disposed at the position of the combining
次に図６を用いて実施例５について説明する。同図に示すように、投写ユニットは、光源部６と色成分分離部１０と第１の色成分分離合成部２０と第２の色成分分離合成部３０と色合成部４０と投写レンズ８とから構成されている。光源部６は、ランプ６１と偏光板６２とを備えている。偏光板６２はランプ６１から出射された白色不定偏光光のうち、おおよそＰ偏光成分のみあるいはＳ偏光成分のみを透過し色成分分離部１０に供給される。
Next, Example 5 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the projection unit includes a
色分離部１０は色分離用反射型偏光板１１とその色分離ＰＢＳの光源部６側の主面に対向配置された第１のカラー偏光子１２とを備えている。光源部６から供給された偏光光は、第１のカラー偏光子１２で白色光のうち、所望の波長域を部分的に偏光方向を９０度回転させて色分離用反射型偏光板１１にガラス基板面から透過供給される。色分離用反射型偏光板１１では、第１カラー偏光子１２の透過光のうちＰ偏光成分を透過し第２の色分離合成部３０に導かれる。Ｓ偏光成分は、色分離用反射型偏光板１１の偏光膜面で反射され入射光と直行する方向に出射され、第１の色成分分離合成部２０に導かれる。
The
第１の色分離合成部２０はと、第２カラー偏光子２５と、入射光が分離合成反射偏光板２３を透過して達する主面に入射色成分に合わせた第１の波長板２４と第１の反射型液晶変調素子２２とを備えている。色成分分離部１０から供給されたＳ偏光成分は、第２カラー偏光子２５で偏光面を９０°回転（λ/２波長板でも可）され、Ｐ偏光光として分離合成反射偏光板２３のガラス基板面から入射・透過して第１の波長板２４と第１の反射型液晶変調素子２２とに供給される。
第１の反射型液晶変調素子２２に供給された光成分は、投射する画像に応じて偏光を制御され反射される。投射画像が明るい画素素子では入射光が９０度回転されて反射され、暗い画素素子では偏光面はそのままで反射される。すなわち、第１の反射型液晶変調素子２２に供給されたＰ偏光光は画像に応じてＳ偏光光となって反射し、分離合成反射偏光板２３の反射面で反射し色成分合成部４０に供給される。偏光を制御されなかったＰ偏光成分は、分離合成反射偏光板２３の反射面を透過して色分離部１０へ戻される。
The first color separation /
The light component supplied to the first reflective liquid
第２の色分離合成部３０は色分離部１０側の主面に対向配置された第３のカラー偏光子３２と分離合成反射偏光板３５と、入射光が分離合成反射偏光板３５を透過して達する主面側に第２波長板３７と第２反射型液晶変調素子と３３分離合成反射偏光板３５の反射面で反射して達する主面側に第３波長板３６との第３反射型液晶変調素子３４とを備えている。色分離部１０の色分離用反射型偏光板１１を透過したＰ偏光光は、第３のカラー偏光子３２で所望の波長域を部分的に偏光方向を９０度回転させて分離合成反射偏光板３５に透過供給される。第３カラー偏光子３２で９０度偏光面を回転された光成分はＳ偏光となり分離合成反射偏光板３５の反射面では反射して、第３の反射型液晶変調素子３４に供給される。
The second color separation /
一方、第３のカラー偏光子３２を透過しただけのＰ偏光成分は、分離合成反射偏光板３５の反射面を透過して、第２の反射型液晶変調素子３３に供給される。第２の反射型液晶変調素子３３と第３の反射型液晶変調素子３４とに供給された光成分は、投写する画像に応じて偏光を制御され反射される。投写画像が明るい画素素子では入射光が９０度回転されて反射され、暗い画素素子では偏光面はそのままで反射される。すなわち、第２の反射型液晶変調素子３３に供給されたＰ偏光光は画像に応じてＳ偏光光となって反射し、分離合成反射偏光板３５の反射面で反射され色成分合成部４０に供給される。偏光を制御されなかったＰ偏光成分は、分離合成反射偏光板３５の反射面を透過して色分離部１０さらに光源部６へ戻される。
On the other hand, the P-polarized light component that has just passed through the
第３の反射型液晶変調素子３４に供給されたＳ偏光光は画像に応じてＰ偏光光となって反射し、分離合成反射偏光板３５の反射面を透過して色成分合成部４０に供給される。偏光を制御されなかったＳ偏光成分は、分離合成反射偏光板３５の反射面で反射して色分離部１０さらに光源部６へ戻される。色合成部４０は、合成用ＰＢＳ４１と第２の色分離合成部３０に対向する主面に第４カラー偏光子４３と、投射レンズ８に対向する主面に第５カラー偏光子４４と偏光板４５を備えている。第１の色分離合成部２０から供給されたＳ偏光信号成分は合成用ＰＢＳ４１の偏光反射面で反射され投射レンズ８側に出射される。このとき色分離合成部２０からの色成分帯域の偏光面を第５カラー偏光子４４で９０°回転させＰ偏光光として偏光板４５を透過させている。
The S-polarized light supplied to the third reflective liquid
一方、第２の色分離合成部３０から供給される第２の反射型液晶変調素子３３からのＳ偏光信号成分は、第４のカラー偏光子４３で偏光面を９０°回転されＰ偏光光となり合成用ＰＢＳ４１の偏光膜を透過しそのまま投射レンズ８側に出射される。
On the other hand, the S-polarized signal component from the second reflective liquid
第３の反射型液晶変調素子３４から供給されるＰ偏光信号成分は、第４のカラー偏光子４３を透過しさらに合成用ＰＢＳ４１の偏光膜を透過しそのまま投射レンズ８側に出射される。第１，２，３の反射型液晶変調素子２２,３３,３４の前に配置されている、第１，２，３の波長板は、反射型液晶変調素子２２,３３,３４の液晶プレチルト角の偏光状態の補正を行うためのものである。なお、いずれの波長板も各色に対応したλ/４波長板あるいはλ/２波長板を用いる。液晶プレチルト角分の補正は微量でよく、１/１０波長以下、さらには１/２０波長以下の微量な波長板であるほうが望ましい。
実際の波長板の取り付けにあたり光学軸方向の設定は、反射型液晶変調素子を黒表示状態にし、スクリーンに投影した画像で黒が最も沈んだ状態になるように調整して行う。
The P-polarized signal component supplied from the third reflective liquid
In the actual mounting of the wave plate, the setting in the optical axis direction is performed by setting the reflective liquid crystal modulation element to the black display state and adjusting so that the black is the most sinked in the image projected on the screen.
第３の反射型液晶変調素子３４と分離合成反射偏光板３５の間に配置されているシリンドリカルレンズ８１は、反射型液晶変調素子３４で反射された投射光が結像系に斜めに入る分離合成反射偏光板３５の光学ガラス基板で発生する非点収差を補正するためのレンズである。
The
次に図７を用いて実施例６について説明する。同図に示すように、実施例６は、図６に示した実施例５の分離反射偏光板１１と分離合成反射偏光板２３との間にある第２カラー偏光子を外し、分離合成部２０と合成部４０との間に第５カラー偏光子４２を配置したものである。このとき分離合成反射偏光板２３は、分離反射偏光板１１からのＳ偏光光を透過する平行ニコルの状態に配置し、第１反射型液晶変調素子２２からのＰ偏光信号成分は反射膜で反射し、合成部４０へ出射させる。他は、実施例５と同様の構成である。
Next, Example 6 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the sixth embodiment removes the second color polarizer between the separation
なお、実施例４〜６においては、偏光分離装置を投射表示装置の光学ユニットで一番高温となる色分離部に用いること、あるいは、第１反射型液晶変調素子２２に用いる例を示したが、実施する投射表示装置に応じて、光学ユニットで一番高温となる色分離部及びそれ以外の一部、あるいはすべてのＰＢＳに適用する構成としてもよい。
In Examples 4 to 6, the example in which the polarization separation device is used for the color separation portion that is the highest temperature in the optical unit of the projection display device or the first reflection type liquid
１，２，３，４，５…反射型偏光板
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，５ａ…偏光反射膜
６…照明光源部
７…色分離合成部
８…投射レンズ
９…電源・映像信号処理部
９９…筐体
２０，３０，４０…色成分分離合成部
１２，２５，３２，４２，４３，４４…カラー偏光子
２２,３３,３４…反射型液晶変調素子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記光透過性基板側から光束を入射し前記反射型偏光膜でＳ偏光成分を反射する第１の反射型偏光板と、前記反射されたＳ偏光光の進行経路に、前記光透過性基板側を入射側としＳ偏光光を透過させる第２の反射型偏光板を設けたことを特徴とする偏光分離装置。 Using a plurality of reflective polarizing plates in which a reflective polarizing film is formed on one surface of a light transmissive substrate, an indefinite polarized light beam of a specific color light out of white or three primary colors is incident, and S in the indefinite polarized light beam is incident. A polarization separation device that reflects polarized components perpendicular to the traveling direction of incident light and transmits other components to the traveling path of incident light,
A first reflective polarizing plate that receives a light beam from the light transmissive substrate side and reflects an S-polarized light component by the reflective polarizing film; and a path of the reflected S-polarized light on the light transmissive substrate side A polarization separation device characterized in that a second reflective polarizing plate that transmits S-polarized light is provided.
前記反射型偏光膜側から光束を入射し前記反射型偏光膜でＳ偏光成分を反射する第１の反射型偏光板と、前記第１の反射型偏光板を透過したＰ偏光光の進行経路に、前記光透過性基板側を入射側としＰ偏光光を透過させる平行ニコル状態に第２の反射型偏光板を設けたことを特徴とする偏光分離装置。 Using a plurality of reflective polarizing plates in which a reflective polarizing film is formed on one surface of a light transmissive substrate, an indefinite polarized light beam of a specific color light out of white or three primary colors is incident, and S in the indefinite polarized light beam is incident. A polarization separation device that reflects polarized components perpendicular to the traveling direction of incident light and transmits other components to the traveling path of incident light,
In the traveling path of the P-polarized light that has passed through the first reflective polarizing plate and the first reflective polarizing plate that reflects the S-polarized component by the reflective polarizing film by entering the light beam from the reflective polarizing film side A polarization separation device, characterized in that a second reflective polarizing plate is provided in a parallel Nicol state in which the light transmissive substrate side is an incident side and P-polarized light is transmitted.
前記色分解合成光学系は、
前記光源から出射され所定の偏光状態となされた照明光が入射され、前記照明光を、各原色光の偏光状態に応じて、第１及び第２の原色光を含む光束と第３の原色光を含む光束とに分離させ、これら光束を互いに直交する２方向に出射する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段により分離された光束のうち、第１及び第２の原色光を含む光束が入射され、この光束を各原色光の偏光状態に応じて互いに直交する２方向に分離させて第１及び第２の反射型空間光変調素子にそれぞれ入射させるとともに、これら第１及び第２の反射型空間光変調素子において変調されて反射された反射光束を合成して、前記偏光分離手段からの光束の入射方向に対して直交する方向に出射する第１の偏光分離合成手段と、
前記偏光分離手段により分離された光束のうち、第３の原色光を含む光束が入射され、この光束を第３の反射型空間光変調素子に入射させるとともに、この第３の反射型空間光変調素子において変調されて反射された反射光束を、前記偏光分離手段からの光束の入射方向に対して直交する方向に出射する第２の偏光分離合成手段と、
前記第１の偏光分離合成手段からの出射光束及び前記第２の偏光分離合成手段からの出射光束が入射され、これら光束を合成して、前記投射レンズに入射させる偏光合成手段と、
を具備し、
前記偏光分離手段、前記第１の偏光分離合成手段、前記第２の偏光分離合成手段及び前記偏光合成手段のうち、少なくとも前記偏光分離手段は、請求項１又は請求項２記載の偏光分離装置で構成したことを特徴とする投射表示装置。
In a projection display device comprising a light source, a color separation / synthesis optical system, first to third reflective spatial light modulation elements, and a projection lens,
The color separation / synthesis optical system includes:
Illumination light emitted from the light source and having a predetermined polarization state is incident, and the illumination light is converted into a light beam including first and second primary color light and third primary color light according to the polarization state of each primary color light. Polarization separating means for separating the luminous flux into two directions orthogonal to each other;
Of the light beams separated by the polarization separation means, a light beam including the first and second primary color lights is incident, and the light beams are separated into two directions orthogonal to each other according to the polarization state of each primary color light to be the first. And the reflected light beams modulated and reflected by the first and second reflective spatial light modulation elements, and combined with the reflected light beams from the polarization separation means. First polarized light separating and combining means for emitting light in a direction orthogonal to the incident direction of
Of the light beams separated by the polarization separating means, a light beam containing the third primary color light is incident, and this light beam is incident on the third reflective spatial light modulation element, and this third reflective spatial light modulation is performed. A second polarization separation / combination means for emitting a reflected light beam modulated and reflected by the element in a direction orthogonal to the incident direction of the light flux from the polarization separation means;
A polarization beam combining unit that receives the light beam emitted from the first polarization beam splitting and combining unit and the light beam beam output from the second polarization beam splitting and combining unit, combines the beam beams, and enters the projection lens;
Comprising
3. The polarization separation device according to claim 1, wherein at least the polarization separation unit of the polarization separation unit, the first polarization separation / combination unit, the second polarization separation / combination unit, and the polarization synthesis unit. A projection display device characterized by comprising.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003329514A JP2005099093A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Polarization separating device and projection display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003329514A JP2005099093A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Polarization separating device and projection display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005099093A true JP2005099093A (en) | 2005-04-14 |
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ID=34458737
Family Applications (1)
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2005099093A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014215332A (en) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 独立行政法人情報通信研究機構 | Video reading device and video reading method |
| CN109655457A (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 住友化学株式会社 | The manufacturing method of flaw detection apparatus, defect detecting method and film |
-
2003
- 2003-09-22 JP JP2003329514A patent/JP2005099093A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2014215332A (en) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 独立行政法人情報通信研究機構 | Video reading device and video reading method |
| CN109655457A (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 住友化学株式会社 | The manufacturing method of flaw detection apparatus, defect detecting method and film |
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