JP2007102101A - 照明光学系及びそれを有する画像投射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 液晶表示素子に表示された画像を、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる照明光学系及びそれを有する画像投射装置を得ること。
【解決手段】 光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、該光束分離手段からの光束の偏向方向を揃えて出射させる偏光手段と、該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、を有し、該位相板を介して光束で、画像表示素子を照明、位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離するx方向と、画像表示素子に入射する照明光束の方向における最大入射角度θx、y方向における最大入射角度θy、該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度φyを各々適切に設定したこと。
【選択図】図2
【解決手段】 光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、該光束分離手段からの光束の偏向方向を揃えて出射させる偏光手段と、該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、を有し、該位相板を介して光束で、画像表示素子を照明、位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離するx方向と、画像表示素子に入射する照明光束の方向における最大入射角度θx、y方向における最大入射角度θy、該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度φyを各々適切に設定したこと。
【選択図】図2
Description
本発明は照明光学系及びそれを有する画像投射装置に関し、例えば液晶パネル(画像表示素子)に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影する液晶プロジェクターに好適なものである。
従来、液晶表示素子(液晶パネル)などの画像表示素子に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するようにした投射表示装置(液晶プロジェクター)が種々と提案されている。
液晶表示素子として、反射型の液晶表示素子を用いた画像投射装置が広く知られている(特許文献1)。特許文献1では、照明光を反射型の液晶表示素子に導きかつ、反射型の液晶表示素子からの光を検光する手段として偏光ビームスプリッターを用いている。
さらに偏光ビームスプリッターにおける偏光の傾きの差異によるコントラストの低下を防ぐ手段として偏光ビームスプリッターと反射型の液晶表示素子の間に1/4位相板を設けている。
一方、液晶プロジェクターとして、カラー液晶プロジェクターでは、R光,G光,B光の3色光の画像に基づく3つの画像表示素子(液晶表示素子)を光源手段からの光を色分解した色光で各々照明している。そして3つの画像表示素子を透過したそれぞれの色光を色合成手段を介して一つの投射レンズでスクリーン面上等に投射する構成が知られている(例えば特許文献2)。
特開平02−250026号公報
特開2000−305171号公報
近年、画像投射装置においては投射画像の明るさが明るくなる傾向にある。特に最近は、コントラスト重視のため、反射型の液晶表示素子に入射する光の入射角度を小さくする(Fnoの暗い)照明系からより明るい照明系が求められるようになってきた。
このため反射型の液晶表示素子に入射する光の角度は大きくなる傾向にあり、照明系が明るい状態でのコントラストの向上が必要となっている。
特許文献1において、位相板は進相方向と遅相方向との光の位相差を利用しており、この位相差は位相板の厚みに関係している。暗い照明系の時には位相板を透過する光の角度範囲も狭いので光学性能上問題なかった。
しかしながら明るい照明系では垂直入射する光の位相板を通過する距離(光路長)と、大きな角度で入射する光の位相板を通過する距離が異なり、単一の位相板における位相差が角度によって異なる現象が発生する。
これにより、偏光ビームスプリッターにおける偏光の傾きの補正が十分に行われず、画像のコントラストの低下をまねくという問題があった。
本発明は、液晶表示素子に表示された画像を、均一に照明することができ、この結果、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる照明光学系及びそれを有する画像投射装置の提供を目的とする。
本発明の照明光学系は、 光源手段からの光束で画像表示素子を照明する照明光学系において、
前記光源手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をx方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記x方向と直交する方向をy方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のx方向における最大入射角度をθx、y方向における最大入射角度をθy、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度をφyとするとき
θx<θy
0度<φy<θy
なる条件を満足することを特徴としている。
前記光源手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をx方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記x方向と直交する方向をy方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のx方向における最大入射角度をθx、y方向における最大入射角度をθy、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度をφyとするとき
θx<θy
0度<φy<θy
なる条件を満足することを特徴としている。
この他、本発明の照明光学系は、光源手段からの光束で画像情報に基づいて入射光束の偏光状態を変化させて出射させる画像表示素子を照明する照明光学系において、
該照明光学系は、光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、
該光束分離手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をx方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記x方向と直交する方向をy方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のx方向における最大入射角度をθx、y方向における最大入射角度をθy、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度をφyとするとき
θx<θy
0度<φy<θy
なる条件を満足することを特徴としている。
該照明光学系は、光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、
該光束分離手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をx方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記x方向と直交する方向をy方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のx方向における最大入射角度をθx、y方向における最大入射角度をθy、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度をφyとするとき
θx<θy
0度<φy<θy
なる条件を満足することを特徴としている。
本発明によれば、液晶表示素子に表示された画像を、均一に照明することができ、この結果、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる照明光学系及びそれを有する画像投射装置が得られる。
図1は、本発明の画像投射装置の実施例1の要部概略図である。
図2(a),(b),(c)は図1の画像投射装置の一部の照明光学系の一部分を抽出した光路説明図である。
図2(a)は図1の断面図(xz面)に相当し、図2(b)は図1(a)に直交する断面図(yz面)に相当している。
図1において、1は光源手段である。2はリフレクターである。3は複数のシリンドリカルレンズからなる第1のレンズアレイで、4は複数のシリンドリカルレンズからなる第2のレンズアレイである。
第1,第2レンズアレイ3,4は光束分離手段の一要素を構成している。
6は無偏光光を所定の偏光光にそろえて出射する偏光変換素子(偏光手段)である。7は第1のシリンドリカルレンズである。5はコンデンサーレンズである。8は第2のシリドリカルレンズである。
41はダイクロミラーで、42、43,44はそれぞれG(緑色光)、R(赤色光),B(青色光)の画像を表示する反射型液晶表示素子である。45は第1の偏光ビームスプリッターである。46は第2の偏光ビームスプリッターである。
47は第1の偏光板で、48は第2の偏光板である。49はRの偏光状態を90度変換させ、Bの偏光状態を変換しない色選択性位相板である。50は第3の偏光板で、51は第4の偏光板である。52はGの光を反射し、Bの光を透過し、Rの不要偏光成分を反射し、Rの投射光を透過する特性を有するダイクロ偏光プリズムである。53は投射レンズで、54,55,56はそれぞれG,R,B用の水晶より成る位相板である。
尚、第1,第2レンズアレイ3,4は図2(b)(YZ面)においてのみ屈折力を有している。第1,第2シリンドリカルレンズ7,8は図2(a)(XZ面)においてのみ屈折力を有している。コンデンサーレンズ5は回転対称面より成っている。
実施例1の照明光学系は、光源手段1からの光束を光束分離手段3,4で複数の光束に分離している。
そして光束分離手段3,4からの光束の偏向方向を偏光手段6で揃えて出射させている。
次いで偏光手段6からの光束を偏光状態に基づいて偏光ビームスプリッター45,46で分離している。
そして偏光ビームスプリッター45,46からの光束に位相板54〜56で位相差を付与し、この位相板を介して光束で、画像表示素子42〜44を照明している。
このとき位相板の進相軸または遅相軸と直交し偏光ビームスプリッター45,46で光束を分離する方向をx方向、位相板の進相軸または遅相軸と直交しx方向と直交する方向をy方向とする。
画像表示素子42〜44に入射する光束のx方向における最大入射角度をθx、y方向における最大入射角度をθyとする。
又位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度をφyとする。このとき
θx<θy ‥‥‥(1)
0度<φy<θy ‥‥‥(2)
なる条件を満足するようにしている。
θx<θy ‥‥‥(1)
0度<φy<θy ‥‥‥(2)
なる条件を満足するようにしている。
特に最大入射角度θyと入射角度θyが
10度<θy ‥‥‥(3)
θy/2<φy<θy ‥‥‥(4)
を満足するようにしている。
10度<θy ‥‥‥(3)
θy/2<φy<θy ‥‥‥(4)
を満足するようにしている。
条件式(1),(2)を満足させることによって所定の広がりを有する入射角度の照明光における漏れ光を最小とし、投射画像のコントラストを高くすることを容易にしている。さらには条件式(3)の如く入射角度θyが10度以上とし、偏光ビームスプリッターにおいて光が分離される方向と直交する方向の入射角度をφyが条件式(4)を満足するようにして明るさを損なわずに、投射画像のコントラストの向上を容易にしている。
次に実施例1の照明光学系の光学的作用を図2(a),(b),(c)を用いて説明する。光源手段1から放射された白色光は、リフレクター2で反射集光され第1のレンズアレイ3に入射する。
入射した光は第1のレンズアレイ3を形成する複数のシンドリカルレンズにより複数の光束に分離され、第2のレンズアレイ4を透過し、偏光変換素子6に入射する。偏光変換素子(偏光手段)6は、偏光分離膜6aと反射膜6bと1/2位相板6cからなる。
そして、入射した光L1を偏光分離膜6aでP偏光とS偏光に分離し、S偏光は反射膜6bでP偏光と同じ方向に反射され、P偏光の出射側に1/2位相板6cを配置してS偏光と同じ偏光状態に変換することで、所定の偏光状態に光がそろえられる。(図2a,bの構成に基づくと偏光変換素子ではS偏光にそろえ、偏光ビームスプリッターにはP偏光として入射させる。)
図2(b)は第1のレンズアレイ3で入射光を複数の光束に分離される断面を示している。図2(b)においては、偏光変換素子6を出射した光はコンデンサーレンズ5で反射型液晶表示素子42上でそれぞれの光束が重ねあわされる。
図2(b)は第1のレンズアレイ3で入射光を複数の光束に分離される断面を示している。図2(b)においては、偏光変換素子6を出射した光はコンデンサーレンズ5で反射型液晶表示素子42上でそれぞれの光束が重ねあわされる。
また、図2(a)の断面においては、この断面の方向にパワーを有する第1のシリンドリカルレンズ7で偏光変換素子6からの光を集光している。そして光の集光位置よりも遠い位置に配置された第2のシリンドリカルレンズ8とコンデンサーレンズ5により再び略平行の光束に変換している。これにより、光束の幅をリフレクター2の幅から反射型液晶表示素子42の幅に変換し、かつ照明光の反射型液晶表示素子42に入射する角度θxの範囲が図2(b)の断面の角度θyよりも小さい角度(θx<θy)となる照明状態を作り出している。
図3は、ここで照明光学系の反射型液晶パネル42に対する入射角度における強度分布である。図3において白い部分が光強度が強い部分である。入射角度の範囲が狭い方向(x方向)は偏光ビームスプリッターにおいて光を分離する平面に平行な方向(x方向)でFnoは約4で入射角度は7°となり、入射角度の大きい方向はそれに垂直な方向(y方向)でFnoは約2である。
このように2つの断面方向で異なる集光作用で集光された光は、図1においてダイクロミラー41によりGとR,Bの光に分離される。
Gの光は第1の偏光板47で不要な偏光成分をカットされ、第1の偏光ビームスプリッター45、Gの1/4位相板54を通過して、Gの反射型液晶表示素子42に導かれる。
Gの反射型液晶表示素子42で偏光状態をGの画像に基づき偏変調された光は、第1の偏光ビームスプリッター45で検光され、さらに第3の偏光板50で検光される。そして、ダイクロ偏光プリズム52で反射して投射レンズ(投射光学系)53へと至る。
一方、ダイクロミラー41を透過したR,Bの光は、第2の偏光板48で不要な偏光成分をカットされ、色選択性位相板49によりRの光は第2の偏光ビームスプリッター46で反射される偏光状態に変換される。そしてRの光は第2の偏光ビームスプリッター46、Rの1/4位相板55を通過して、Rの反射型液晶表示素子43に導かれる。
又、Bの光は第2の偏光ビームスプリッター46、Bの1/4位相板56を通過して、Bの反射型液晶表示素子44に導かれる。Rの反射型液晶表示素子43で偏光状態をRの画像に基づき変調された光は、第2の偏光ビームスプリッター46で検光され、さらにダイクロ偏光プリズム52で検光されて投射レンズ53へと至る。
又、Bの反射型液晶表示素子44で偏光状態をBの画像に基づき変調された光は、第2の偏光ビームスプリッター46で検光され、さらに第4の偏光板51で検光され、ダイクロ偏光プリズム52を透過して投射レンズ53へと至る。
そして投射レンズ53によって液晶表示素子42〜44に基づく画像情報をスクリーンSに投射している。
ここで1/4位相板54〜56は水晶からなり、進相軸を90度の方向にねじった2枚の位相板を張り合わせた構成より成っている。水晶より成る位相板は図4のように入射角度に対して2次曲線的に位相が変化し、位相差変化量は入射方向により正,負が異なる。
図4では入射角が0度のとき位相差90度となる場合を示している。このような特性の時には大きな入射角度では位相差が90度から大きくずれることになる。
位相板の主波長における位相差が1/4位相(90度)となる入射角度φyをy方向で14°とすると、図4においては位相差変化量は35.3度となる。この結果、ここで用いる位相板の垂直入射における位相差を54.7(90度−35.3度)度とすることで、φyにおける位相差を90度にすることができる。
位相板の主波長における位相差を1/4位相(90度)とする入射角度φyをy方向
主波長を550nmとして、上記の設定をしたときの0度入射の波長特性を図5に示す。
主波長を550nmとして、上記の設定をしたときの0度入射の波長特性を図5に示す。
図5より垂直入射(入射角度0度)のとき位相差は54.7度である。入射角度が狭いx方向では位相差が1/4位相からずれるが、こちらの方向は入射角度が狭いので漏れ光を少なくすることができる。
尚、このときの入射角度φyを
5°<φy<15°
程度とするのが良い。
5°<φy<15°
程度とするのが良い。
ここで主波長としてはR,G,Bのそれぞれの波長帯域において照明光の強度分布に比視感度を掛けてもっとも感度が高い波長を選択している。
例えば図6のような波長分布のR,G,Bを用いる場合は、比視感度をかけると図7のような分光分布になる。
ここでB,G,Rの主波長は、
B=490nm
G=550nm
R=595nm
となる。
B=490nm
G=550nm
R=595nm
となる。
尚、実施例1及び後述する実施例では透過型液晶表示素子を用いても良い。
図8は本発明の画像投射装置の実施例2の要部概略図である。実施例2は実施例1に比べて色分解合成系の構成が異なっており、その他の構成は同じである。
以下、実施例2を実施例1との違いを中心に説明する。
図8において、61はダイクロミラーである。62,63,64はそれぞれG,R,Bの画像を表示する反射型液晶表示素子である。65は第1の偏光ビームスプリッターで、66は第2の偏光ビームスプリッターである。
67は第1の偏光板である。68は第2の偏光板である。69はBの偏光状態を90度変換させ、Rの偏光状態を変換しない第1の色選択性位相板である。70は第3の偏光板である。
72は第4の偏光板である。71はRの偏光状態を90度変換させ、Bの偏光状態を変換しない第2の色選択性位相板である。73はGの光を透過し、B、Rの光を反射するビームスプリッターである。74は投射レンズである。75,76,77はそれぞれG,R,Bの水晶板より成る位相板である。
ここではダイクロミラー61により光源手段1からの光束はGとR,Bの光に分離される。このうち、Gの光は第1の偏光板67で不要な偏光成分をカットされ、第1の偏光ビームスプリッター65で反射され、Gの1/4位相板75を通過して、Gの反射型液晶表示素子62に導かれる。
Gの反射型液晶表示素子62で偏光状態をGの画像に基づき偏変調された光は、第1の偏光ビームスプリッター65で検光され、さらに第3の偏光板70で検光され、偏光ビームスプリッター73を透過して投射レンズ74へと至る。
ダイクロミラー61で反射されたR,Bの光は、第2の偏光板68で不要な偏光成分をカットされる。そして、第1の色選択性位相板69によりRの光は第2の偏光ビームスプリッター66で反射され、Rの光は第2の偏光ビームスプリッター66、Rの1/4位相板76を通過して、Rの反射型液晶表示素子63に導かれる。
又Bの光は第2の偏光ビームスプリッター66を透過する偏光状態に変換され、Bの1/4位相板77を通過して、Bの反射型液晶表示素子64に導かれる。
Rの反射型液晶表示素子63で偏光状態をRの画像に基づき変調された光は、第2の色選択性位相板71で偏光状態を偏光された後、第4の偏光板72で検光され、さらに偏光ビームスプリッター73を透過して投射レンズ74へと至る。
Bの反射型液晶表示素子64で偏光状態をBの画像に基づき変調された光は、第2の偏光ビームスプリッター66で検光され、第4の偏光板72で検光され、さらに偏光ビームスプリッター73を透過して投射レンズ74へと至る。
以上が実施例2の光分解合成系の構成である。
図9は本発明の画像投射装置の実施例3の要部概略図である。
図9は色分解合成系を中心に示している。
照明光学系(ここではILと表示して省略している)からの白色光は第1のダイクロミラー81でBとRGの光に分離される。第1のダイクロミラー81を透過したBの光は、ミラー82で反射した後、第1の偏光板83へ至る。
第1の偏光板83で不要な偏光成分をカットされ、第1の偏光ビームスプリッター84で反射され、Bの1/4位相板85を通過して、Bの反射型液晶表示素子86に導かれる。
Bの反射型液晶表示素子86で偏光状態をBの画像に基づき偏変調された光は、第1の偏光ビームスプリッター84で検光され、さらに第2の偏光板85で検光され、色合成プリズム87を反射して投射レンズ88へと至る。
第1のダイクロミラー81を反射したRGの光は第2のダイクロミラー89でGとRの光に分離される。
第2のダイクロミラー89を反射したGの光は、第3の偏光板90へ至る。
第3の偏光板90で不要な偏光成分をカットされ、第2の偏光ビームスプリッター91で反射され、Gの1/4位相板92を通過して、Gの反射型液晶表示素子93に導かれる。
Gの反射型液晶表示素子93で偏光状態をGの画像に基づき偏変調された光は、第2の偏光ビームスプリッター91で検光され、さらに第4の偏光板94で検光され、色合成プリズム87を透過して投射レンズ88へと至る。
第2のダイクロミラー89を透過したRの光は、第5の偏光板95へ至る。第5の偏光板95で不要な偏光成分をカットされ、第3の偏光ビームスプリッター96で反射され、Rの1/4位相板97を通過して、Rの反射型液晶表示素子98に導かれる。
Rの反射型液晶表示素子98で偏光状態をRの画像に基づき偏変調された光は、第3の偏光ビームスプリッター96で検光され、さらに第6の偏光板99で検光され、色合成プリズム87で反射して投射レンズ88へと至る。
以上が実施例3の光分解合成系の構成である。
尚、各実施例において位相板は水晶であったが、水晶の変わりにフィルムを延伸した位相板を用いてもよい。
次に各実施例の装置構成の変形例について説明する。
実施例1,2において図2(a),図2(b)に示した、照明光学系の代わりに図10に示すような構成でもよい。
図10において、第1のシリンドリカルレンズ7の集光位置又はその近傍に第3、第4のレンズアレイ15,16を設ける。第3、第4のレンズアレイ15,16は、第1のレンズアレイ3とは異なる断面方向に配置された多数のシリンドリカルレンズからなる。
第3のレンズアレイ15で分割された複数の光束は、第4のレンズアレイ16、コンデンサーレンズ5、第2シリンドリカルレンズ8により、反射型液晶表示素子42上に重ねあわされる構成としてもよい。
このときも第1のシリンドリカルレンズ7で集光される断面方向の液晶表示素子42への光の入射角度が小さくなる照明光学系とすることができる。
また、以上の説明で示したシリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズアレイは、この形状に限らず大きなパワーを有する断面とそれと比較して小さなパワーを有する断面からなるトーリックレンズでもよい。
また図2(a),(b)の変形例として図11(a),図11(b)に示す構成であっても良い。図11(a),(b)において21は光源手段で、22はリフレクターである。23はXZ面でパワーを有する第1のシリンドリカルレンズで、24はXZ面でパワーを有する第2のシリンドリカルレンズである。
25はYZ面でパワーを有する複数のレンズからなる第1のレンズアレイで、26はYZ面でパワーを有する複数のレンズからなる第2のレンズアレイである。27はコンデンサーレンズである。
28は無偏光光を所定の偏光光にそろえる偏光変換素子である。45は偏光ビームスプリッターで、54は1/4位相板で、42は反射型液晶表示素子で、47は第1の偏光板である。
図11(a),(b)の光学的作用を説明する。図11(a)において光源手段21から放射された白色光は、リフレクター22で反射集光され第1のシリンドリカルレンズ23に入射する。第1のシリンドリカルレンズ23により光は所定の断面方向(X方向)のみ集光される。
第2のシリンドリカルレンズ24は第1のシリンドリカルレンズ23からの光束をほぼ平行な状態に変換する作用を有する。そして所定の方向のみ光束の幅が圧縮された平行光が第1のレンズアレイ25に入射する。
入射した光は図11(a),図11(b)の断面において第1のレンズアレイ25を形成するレンズにより複数の光束に分離され、第2のレンズアレイ26をと透過し、偏光変換素子28に入射する。
偏光変換素子28は、図12に示すように偏光分離膜28aと反射膜28bと1/2位相板28cからなる。
偏光変換素子28は、入射した光を偏光分離膜28aでP偏光とS偏光に分離する。そして、S偏光は反射膜28bでP偏光と同じ方向に反射され、P偏光の出射側に1/2位相板28cを配置してS偏光と同じ偏光状態に変換することで、所定の偏光状態に光がそろえられる。
第1のレンズアレイ25で分離された複数の光束は、偏光変換素子28を出射した後はコンデンサーレンズ27で反射型液晶表示素子42上でそれぞれの光束が重ねあわされる。これにより第1のシリンドリカルレンズ23で集光される断面(図11a)における光が、それと直交する断面の光よりも反射型液晶表示素子42に入射する角度が小さい照明状態即ちθx<θyを生成している。
以上のようの各実施例によれば液晶表示素子に表示された画像を、明るく、しかも高いコントラストで所定面上に投射することができる画像投射装置が得られる。
1 光源手段
2 リフレクター
3 第1のレンズアレイ
4 第2のレンズアレイ
5 コンデンサーレンズ
6 偏光変換素子
7 第1のシリンドリカルレンズ
8 第2のシリドリカルレンズ
41 ダイクロミラー
42,43,44 G,R,Bの反射型液晶表示素子
45 第1の偏光ビームスプリッター
46 第2の偏光ビームスプリッター
47 第1の偏光板
48 第2の偏光板
49色選択性位相板
50 第3の偏光板
51 第4の偏光板
52 ダイクロ偏光プリズム
53 投射レンズ
54,55,56 G,R,Bの水晶位相板
2 リフレクター
3 第1のレンズアレイ
4 第2のレンズアレイ
5 コンデンサーレンズ
6 偏光変換素子
7 第1のシリンドリカルレンズ
8 第2のシリドリカルレンズ
41 ダイクロミラー
42,43,44 G,R,Bの反射型液晶表示素子
45 第1の偏光ビームスプリッター
46 第2の偏光ビームスプリッター
47 第1の偏光板
48 第2の偏光板
49色選択性位相板
50 第3の偏光板
51 第4の偏光板
52 ダイクロ偏光プリズム
53 投射レンズ
54,55,56 G,R,Bの水晶位相板
Claims (5)
- 光源手段からの光束で画像表示素子を照明する照明光学系において、
前記光源手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をx方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記x方向と直交する方向をy方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のx方向における最大入射角度をθx、y方向における最大入射角度をθy、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度をφyとするとき
θx<θy
0度<φy<θy
なる条件を満足することを特徴とする照明光学系。 - 光源手段からの光束で画像情報に基づいて入射光束の偏光状態を変化させて出射させる画像表示素子を照明する照明光学系において、
該照明光学系は、光源手段からの光束を複数の光束に分離する光束分離手段と、
該光束分離手段からの光束の偏光方向を揃えて出射させる偏光手段と、
該偏光手段からの光束を偏光状態に基づいて分離する偏光ビームスプリッターと、
偏光ビームスプリッターからの光束に位相差を付与する位相板と、
を有し、
該位相板を経た光束で該画像表示素子を照明しており、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、該偏光ビームスプリッターで光束を反射し分離する方向をx方向、
前記位相板の進相軸または遅相軸と直交し、前記x方向と直交する方向をy方向とし、
該画像表示素子に入射する照明光束のx方向における最大入射角度をθx、y方向における最大入射角度をθy、
該位相板を通過する光束の主波長における位相差が90度となる入射角度をφyとするとき
θx<θy
0度<φy<θy
なる条件を満足することを特徴とする照明光学系。 - 前記最大入射角度θyと、入射角度φyは
10度<θy
θy/2<φy<θy
なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2の照明光学系。 - 請求項1,2又は3の照明光学系と、
該照明光学系からの光束で照明された画像表示素子を、所定面上に投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。 - 前記画像表示素子は、反射型の液晶表示素子であることを特徴とする請求項4の画像投射装置。
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