JP3555451B2 - 偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクター - Google Patents
偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクター Download PDFInfo
- Publication number
- JP3555451B2 JP3555451B2 JP17423698A JP17423698A JP3555451B2 JP 3555451 B2 JP3555451 B2 JP 3555451B2 JP 17423698 A JP17423698 A JP 17423698A JP 17423698 A JP17423698 A JP 17423698A JP 3555451 B2 JP3555451 B2 JP 3555451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- color
- light
- liquid crystal
- color light
- dichroic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光変換ダイクロイックミラーと、そのミラーを用いた液晶プロジェクターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図10に、従来の液晶プロジェクターの一例を示す。この液晶プロジェクターは、光源部(U1),照明系リレー光学系(U2),色分解・合成兼用のクロスダイクロイックプリズム(DP),反射型液晶パネル(PR,PG,PB),投影レンズ(U3)等を備えた瞳分割照明方式の液晶プロジェクターであって、投影レンズ(U3)中に各パネル(PR,PG,PB)に対して照明光(L1)を導光する反射ミラー(8)を備えている。光源部(U1)は、光源(1),リフレクター(2),第1レンズアレイ(3),偏光プリズム(4),第2レンズアレイ(5),1/2波長板(6),重ね合わせレンズ(7)等から成っている。
【0003】
光源(1)から射出したランダム偏光の白色光束は、リフレクター(2)で反射された後、偏光プリズム(4)の偏光分離面(4a)でS偏光とP偏光とに分離されて、第2レンズアレイ(5)上で光源像となる。そして、1/2波長板(6)でP偏光の光束がS偏光に変換されることにより、照明光はすべてS偏光に揃えられて重ね合わせレンズ(7)を通過する。このようにして直線偏光の白色光が照明光(L1)として光源部(U1)から射出され、照明系リレー光学系(U2)でリレーされて(I:仮想像面)、絞り(ST)近傍で再結像する。
【0004】
絞り(ST)近傍で反射ミラー(8)により反射されて投影レンズ(U3)内に導光された照明光(L1)は、投影レンズ(U3)の後部を通過した後、クロスダイクロイックプリズム(DP)に入射する。クロスダイクロイックプリズム(DP)はB反射面(RB)とR反射面(RR)を有しており、白色光(L1)の3原色RGBのうちのB(青)の色光(BS)がB反射面(RB)で反射され、R(赤)の色光(RS)がR反射面(RR)で反射される。したがって、クロスダイクロイックプリズム(DP)では、Gの色光(GS)がまっすぐ透過し、Rの色光(RS),Bの色光(BS)が互いに逆方向に反射することにより、照明光(L1)は3つの色光(BS,GS,RS)に色分解される。
【0005】
色分解された各色光(BS,GS,RS)の光路上には、対応する色光の画像を表示する3つの反射型液晶パネル(PB,PG,PR)が配置されている。したがって、各色光(BS,GS,RS)は各パネル(PB,PG,PR)を照明するとともに、各パネル(PB,PG,PR)でそれぞれ反射されることになる。各パネル(PB,PG,PR)で反射された各色光(BS,GS,RS)は、クロスダイクロイックプリズム(DP)で色合成されて投影光(L2)となり、色合成された画像が投影レンズ(U3)によってスクリーン(不図示)に拡大投影される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した液晶プロジェクターでは、照明光(L1)がすべてS偏光(BS,GS,RS)に揃えられた状態でクロスダイクロイックプリズム(DP)に入射する。例えば、クロスダイクロイックプリズム(DP)でのS偏光の透過率が50%となるカットオフ値を、R反射面(RR)で580nmとし、B反射面(RB)で510nmとする。このとき液晶パネル(PG)を照明するGの色光(GS)の帯域は510〜580nmであり、510nm及び580nmの波長でのエネルギーは元々の50%である。
【0007】
液晶パネル(PG)で反射されて投影光(L2)となるGの色光(GS)は、再びクロスダイクロイックプリズム(DP)のR反射面(RR)とB反射面(RB)を透過する。このとき、波長510nm,580nmの光は更に50%しか透過しないので、スクリーンに到達する投影光(L2)のエネルギーは、これらの波長に関して元々の25%になってしまう。したがって、投影光(L2)のGの色光(GS)の帯域は、R反射面(RR),B反射面(RB)での透過率が約70%(往復で50%)となる波長帯域(例えば、520〜570nm)に狭まることになる。
【0008】
R,Bの色光(RS,BS)についても同様である。照明光(L1)の帯域は、R反射面(RR),G反射面(RG)での反射率が50%以上となる波長で決まる帯域(Rは580nm以上、Bは510nm以下)であるが、投影光(L2)の帯域は、R反射面(RR),G反射面(RG)での反射率が約70%(往復で50%)以上となる波長で決まる帯域(例えば、Rは590nm以上、Bは500nm以下)に狭まることになる。これらは主光線における概算であるが、主光線以外の角度の異なる光線を考えると、各色光(BS,GS,RS)の帯域は更に狭くなる。
【0009】
つまり、図10に示すような従来の液晶プロジェクターでは、色分割の境界波長(すなわちカットオフ波長)近傍の波長域で、光のエネルギーをロス(つまり光量損失)していたことになる。そのロスした光は、図11に示すように、クロスダイクロイックプリズム(DP)及びその周辺で反射/透過を繰り返す迷光(LG)となる。この迷光(LG)は、投影画像のゴースト,コントラスト低下等の原因となる。
【0010】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、カットオフ波長近傍の波長域での光量損失がない液晶プロジェクターを提供することを目的とし、さらに、その液晶プロジェクターを実現するのに適した偏光変換ダイクロイックミラーを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1の発明の偏光変換ダイクロイックミラーは、特定の波長域の色光を透過させ他の波長域の色光を反射させるダイクロイック面と、そのダイクロイック面を透過した色光の波長域に対応した1/4波長板と、その1/4波長板を透過した色光を反射させるミラー面と、が順に隣接して配置されたことを特徴とする。
【0012】
第2の発明の偏光変換ダイクロイックミラーは、上記第1の発明の構成において、前記ダイクロイック面が、3原色RGBのうちのGの色光を透過させるとともにR及びBの色光を反射させることを特徴とする。
【0013】
第3の発明の液晶プロジェクターは、直線偏光の白色光を射出する光源部と、その白色光を複数の色光に色分解する色分解部と、各色光の光路上に配置され対応する色光の画像を表示する液晶パネルと、各液晶パネルを透過又は反射した色光を色合成する色合成部と、前記液晶パネルに表示された画像を色合成された状態でスクリーンに拡大投影する投影レンズと、を備えた液晶プロジェクターにおいて、上記第1の発明の偏光変換ダイクロイックミラーを前記光源部と前記色分解部との間に設け、白色光のいずれかの色光の偏光方向を他の色光の偏光方向と直交させてから、白色光を前記色分解部に入射させたことを特徴とする。
【0014】
第4の発明の液晶プロジェクターは、直線偏光の白色光を射出する光源部と、その白色光を複数の色光に色分解する色分解部と、各色光の光路上に配置され対応する色光の画像を表示する液晶パネルと、各液晶パネルを透過又は反射した色光を色合成する色合成部と、前記液晶パネルに表示された画像を色合成された状態でスクリーンに拡大投影する投影レンズと、を備え、前記液晶パネルを透過又は反射した各色光が、そのいずれかの色光の偏光方向が他の色光の偏光方向と直交した状態で、前記色合成部に入射する液晶プロジェクターにおいて、上記第1の発明の偏光変換ダイクロイックミラーを前記色合成部よりもスクリーン側に設け、色合成された各色光の偏光方向を揃えたことを特徴とする。
【0015】
第5の発明の液晶プロジェクターは、上記第3又は第4の発明の構成において、前記色分解部で白色光が3原色RGBの3つの色光に色分解され、Gの色光が前記偏光変換ダイクロイックミラーのダイクロイック面を透過することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクターを、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【0017】
《偏光変換ダイクロイックミラー(図1,図5)》
図1に、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)の概略構成を示す。この偏光変換ダイクロイックミラー(PM)は、光線入射側から順に、ダイクロイック面(DM),1/4波長板(QW)及びミラー面(RM)が、互いに平行に隣接して配置された構造を有している。ダイクロイック面(DM)は、ダイクロイックミラーで構成され、3原色RGBのうちのG(緑)の波長域の色光(GS)を透過させるとともに、B(青)及びR(赤)の波長域の色光(BS,RS)を反射させる。1/4波長板(QW)は、ダイクロイック面(DM)を透過したGの色光(GS)の波長域に対応したものとなっている。また、ミラー面(RM)は、平板状の反射ミラーで構成され、1/4波長板(QW)を透過した色光(GC)を反射させる。
【0018】
ダイクロイック面(DM)にS偏光(直線偏光)の白色光(BS,GS,RS)が入射すると、B及びRの色光(BS,RS)はS偏光のままダイクロイック面(DM)で反射され、一方、Gの色光(GS)はS偏光のままダイクロイック面(DM)を透過する。ダイクロイック面(DM)を透過したGの色光(GS)は、1/4波長板(QW)を透過することにより円偏光となり、反射ミラー(RM)で反射された後、再び1/4波長板(QW)を透過することによりP偏光となる。つまりGの色光(GS)は、1/4波長板(QW)を2回透過することにより偏光方向が90°回転して、ダイクロイック面(DM)に対する偏光方向がS偏光方向からP偏光方向に変換されるのである。
【0019】
1/4波長板(QW)を2回透過したGの色光(GP)は、ダイクロイックミラー(DM)を再び透過してB及びRの色光(BS,RS)と合わさり白色光になる。よって、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)で反射された白色光(BS,GS,RS)は、B及びRの色光(BS,RS)がS偏光方向で、Gの色光(GP)がP偏光方向の偏光特性を持つことになる。このように偏光変換ダイクロイックミラー(PM)を用いれば、Gの波長域の色光の偏光方向を(SからPへ又はPからSへ)容易に変換することができる。
【0020】
ここではGの色光を透過させる特性のダイクロイック面(DM)を用いた場合を説明したが、Gの色光を反射させる特性のダイクロイック面(DM)を用いてもよい。ただし、Gの色光を透過させる特性のダイクロイック面(DM)の方が、ダイクロイック膜の設計・製作は容易である。また、Gの色光の代わりにB又はRの色光、あるいは他の色光の偏光方向を変換するように構成してもよい。ただし、液晶プロジェクターのようにR,G,Bの3色の色分解・合成が行われる場合には、隣り合った波長域の色光同士の偏光特性が異なっている方が、色分解・合成特性が良い。したがって、Gの色光の偏光状態がB及びRの色光の偏光状態と異なるようにする方が望ましい。以上のように、必要に応じた特性のダイクロイック面(DM)を用いることにより、特定の波長域の色光の偏光方向を容易に変換することができる。
【0021】
図5のグラフに、入射角45°でGの色光を透過させるダイクロイック面(DM)の分光特性を示す。このグラフから分かるように、Gの色光の透過帯域はS偏光よりもP偏光の方が広くなっている。したがって、最初にダイクロイック面(DM)に入射する光をS偏光とすれば、P偏光でダイクロイック面(DM)に再入射することになるため、カットオフ特性(ある波長域より高い又は低い波長域の色光を透過させない性質。)の影響が小さく、効率が良いというメリットがある。逆に、最初にダイクロイック面(DM)に入射する光をP偏光とすれば、S偏光でダイクロイック面(DM)に再入射するときにカットオフ特性の影響を受けてしまう。したがって、各色光の境界の波長がカットされることになるが、このような使い方をすれば、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)がトリミングフィルターの働きをすることになるため、各色光の色純度を向上させることができる。なお、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)への入射角は45°に限らず、他の入射角でも特定の色光の偏光方向を変換することは可能である。
【0022】
《パネル反射型の液晶プロジェクター(図2,図6,図7)》
図2に、反射型液晶パネルを用いた瞳分割照明方式の液晶プロジェクターの一例を示す。この液晶プロジェクターは、光源部(U1),照明系リレー光学系(U2),色分解・合成兼用のクロスダイクロイックプリズム(DP),反射型液晶パネル(PR,PG,PB),投影レンズ(U3)等を備えた瞳分割照明方式の液晶プロジェクターであって、投影レンズ(U3)中に各パネル(PR,PG,PB)に対して照明光(L1)を導光する反射ミラー(8)を備えている。光源部(U1)は、光源(1),リフレクター(2),第1レンズアレイ(3),偏光プリズム(4),第2レンズアレイ(5),1/2波長板(6),重ね合わせレンズ(7)等から成っており、照明系リレー光学系(U2)内には前述した偏光変換ダイクロイックミラー(PM)が設けられている。
【0023】
光源(1)から射出したランダム偏光の白色光束は、リフレクター(2)で反射された後、偏光プリズム(4)の偏光分離面(4a)でS偏光とP偏光とに分離されて、第2レンズアレイ(5)上で光源像となる。そして、1/2波長板(6)でP偏光の光束がS偏光に変換されることにより、照明光はすべてS偏光に揃えられて重ね合わせレンズ(7)を通過する。このようにして直線偏光の白色光(BS,GS,RS)が照明光(L1)として光源部(U1)から射出され、照明系リレー光学系(U2)でリレーされて(I:仮想像面)、絞り(ST)近傍で再結像する。照明系リレー光学系(U2)では、照明光(L1)のうちのGの色光(GS)のみが、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)によってP偏光(GP)に変換される。
【0024】
絞り(ST)近傍で反射ミラー(8)により反射されて投影レンズ(U3)内に導光された照明光(L1;BS,GP,RS)は、投影レンズ(U3)の後部を通過した後、クロスダイクロイックプリズム(DP)に入射する。クロスダイクロイックプリズム(DP)はB反射面(RB)とR反射面(RR)を有しており、白色光(L1)の3原色RGBのうちのB(青)の色光(BS)がB反射面(RB)で反射され、R(赤)の色光(RS)がR反射面(RR)で反射される。したがって、クロスダイクロイックプリズム(DP)では、Gの色光(GP)がB,R反射面(RB,RR)をまっすぐ透過し、Rの色光(RS),Bの色光(BS)が互いに逆方向に反射することにより、照明光(L1)は3つの色光(BS,GP,RS)に色分解される。
【0025】
色分解された各色光(BS,GP,RS)の光路上には、対応する色光の画像を表示する3つの反射型液晶パネル(PB,PG,PR)が配置されている。したがって、各色光(BS,GP,RS)は各パネル(PB,PG,PR)を照明するとともに、各パネル(PB,PG,PR)でそれぞれ反射されることになる。各パネル(PB,PG,PR)で反射された各色光(BS,GP,RS)は、クロスダイクロイックプリズム(DP)で色合成されて投影光(L2)となり、色合成された画像が投影レンズ(U3)によってスクリーン(不図示)に拡大投影される。
【0026】
図2に示すように、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)は、照明系リレー光学系(U2)内の仮想像面(I)近傍に配置されている。このように、仮想像面(I)等のテレセントリックな領域を設けて、そこに偏光変換ダイクロイックミラー(PM)を配置すれば、入射角度差の影響が少なくなって色むらが生じにくくなる。また、うまくテレセントリックな光路を設けることができないときには、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)のダイクロイック面(DM)を、領域によってカットオフ値が異なる膜厚傾斜膜で構成すればよい。このようなダイクロイック面(DM)を用いれば、入射角度差によるカットオフ値の変化を補正することができる。
【0027】
上述した液晶プロジェクターでは、光源部(U1)とクロスダイクロイックプリズム(DP)との間に設けられている偏光変換ダイクロイックミラー(PM)が、Gの色光(GS)の偏光方向をB,Rの色光(BS,RS)の偏光方向と直交させて{つまりP偏光の色光(GP)に変換して}から、照明光(L1)をクロスダイクロイックプリズム(DP)に入射させる構成となっている。このような構成を採用した理由を以下に説明する。
【0028】
ここで、Gの色光の帯域を510〜580nmとし、Bの色光の帯域を510nm以下とし、Rの色光の帯域を580nm以上とする。このとき、510nm及び580nmの波長でのエネルギーは元々の50%である。また、図6のグラフにクロスダイクロイックプリズム(DP)のR反射面(RR)の分光特性(入射角45°)を示し、図7のグラフにクロスダイクロイックプリズム(DP)のB反射面(RB)の分光特性(入射角45°)を示す。
【0029】
図6のグラフから分かるように、カットオフ波長はS偏光の方がP偏光よりも短波長側にある。S偏光で570nmのカットオフ特性を持つR反射面(RR)を用いると、帯域が580nm以上であるRの色光(RS)の照明光(L1)は、R反射面(RR)で効率良く反射されて液晶パネル(PR)を照明する。このときのR反射面(RR)でのP偏光のカットオフは620nmぐらいになる。したがって、帯域が580nm以下のGの色光(GP)の照明光(L1)は、R反射面(RR)を効率良く透過して液晶パネル(PG)を照明する。このようにしてR反射面(RR)での光量損失が抑えられる。
【0030】
図7のグラフから分かるように、カットオフ波長はS偏光の方がP偏光よりも長波長側にある。S偏光で520nmのカットオフ特性を持つB反射面(RB)を用いると、帯域が510nm以下であるBの色光(BS)の照明光(L1)は、B反射面(RB)で効率良く反射されて液晶パネル(PB)を照明する。このときのB反射面(RB)でのP偏光のカットオフは470nmぐらいになる。したがって、帯域が510nm以上のGの色光(GP)の照明光(L1)は、B反射面(RB)を効率良く透過して液晶パネル(PG)を照明する。このようにしてB反射面(RB)での光量損失が抑えられる。
【0031】
色分解後の各色光(BS,GP,RS)は各液晶パネル(PB,PG,PR)で反射されても、その偏光状態は変わらない。したがって、再びクロスダイクロイックプリズム(DP)に入射して色合成されるときも、色分解されたときと同様に効率良く色合成される。以上のようにしてカットオフ波長近傍の波長域での光量損失が少なくなるため、照明効率の良い明るい投影画像を得ることができる。また、クロスダイクロイックプリズム(DP)での光量損失が抑えられる結果、迷光(LG,図11)がほとんど発生しなくなるため、ゴーストが少なくコントラストが良い良質な投影画像を得ることができる。さらに、クロスダイクロイックプリズム(DP)のカットオフ値は、各色光(BS,GP,RS)の帯域に対して余裕があるため、角度幅を持つ光束が入射した場合でも、入射角度差によるカットオフ値の変動の影響を受け難く、色むら等が生じにくいという効果もある。
【0032】
《パネル透過型の液晶プロジェクター(図3)》
図3に、透過型液晶パネルを用いた液晶プロジェクターの一例を示す。この液晶プロジェクターは、光源部(U1),色分解用のダイクロイックミラー(11,12),色合成用のクロスダイクロイックプリズム(DP),1/2波長板(HW),透過型液晶パネル(pr,pg,pb),投影レンズ(18),偏光変換ダイクロイックミラー(PM),フィールドレンズ(10),折り返しミラー(13〜15),コンデンサーレンズ(16),リレーレンズ(17)等を備えている。光源部(U1)は、光源(1),リフレクター(2),第1レンズアレイ(3),偏光プリズム(4),第2レンズアレイ(5),1/2波長板(6)等から成っている。
【0033】
光源(1)から射出したランダム偏光の白色光束は、リフレクター(2)で反射された後、偏光プリズム(4)の偏光分離面(4a)でS偏光とP偏光とに分離されて、第2レンズアレイ(5)上で光源像となる。そして、1/2波長板(6)でP偏光の光束がS偏光に変換されることにより、照明光はすべてS偏光に揃えられて、直線偏光の白色光(BS,GS,RS)が照明光として光源部(U1)から射出される。照明光(BS,GS,RS)は、R(赤)を透過させるダイクロイックミラー(11)とB(青)を透過させるダイクロイックミラー(12)とで3つの色光(BS,GS,RS)に色分解される。
【0034】
色分解された各色光(BS,GS,RS)の光路上には、対応する色光の画像を表示する3つの透過型液晶パネル(pb,pg,pr)が配置されている。Gの色光(GS)はフィールドレンズ(10)を通過してから液晶パネル(pg)を照明し、Rの色光(RS)は折り返しミラー(15)で反射された後、フィールドレンズ(10)を通過してから液晶パネル(pr)を照明する。色光(BS)は、コンデンサーレンズ(16),折り返しミラー(13)、リレーレンズ(17)、折り返しミラー(14)、フィールドレンズ(10)を、順に経てから液晶パネル(pb)を照明する。
【0035】
各パネル(PB,PG,PR)を照明した各色光(BS,GS,RS)は、各パネル(PB,PG,PR)を透過した後、クロスダイクロイックプリズム(DP)に入射して色合成される。このとき、Gの色光(GS)は1/2波長板(HW)によってP偏光の色光(GP)に変換される。クロスダイクロイックプリズム(DP)を射出した各色光(BS,GP,RS)は、投影レンズ(18)を通過した後、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)でS偏光に揃った投影光(BS,GS,RS)となる。その投影光(BS,GS,RS)で、各パネル(pr,pg,pb)の表示画像がスクリーン(不図示)に拡大投影される。
【0036】
本実施の形態では、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)がGの色光の偏光方向をPからSに変換するが、その構成は前述した偏光変換ダイクロイックミラー(PM,図1)と同様である。そのダイクロイック面(DM)は、Gの色光(GP)を透過させB及びRの色光(BS,RS)を反射させる特性を有する。したがって、投影光(BS,GP,RS)のB及びRの色光(BS,RS)は、S偏光のままダイクロイック面(DM)で反射される。投影光(BS,GP,RS)のGの色光(GP)は、ダイクロイック面(DM)をP偏光で透過し、1/4波長板(QW)を通ってミラー面(RM)で反射され、再び1/4波長板(QW)を通ってダイクロイック面(DM)を透過する。Gの色光は1/4波長板(QW)を2回通ることにより、その偏光方向が90°回転してS偏光に変換される。したがって、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)での反射により、すべての色光がS偏光に揃った投影光(BS,GS,RS)が得られる。
【0037】
上述した液晶プロジェクターでは、液晶パネル(pb,pg,pr)を透過した各色光(BS,GS,RS)が、Gの色光(GS)の偏光方向が他の色光(BS,RS)の偏光方向と直交した状態{つまりP偏光の色光(GP)に変換した状態}で、クロスダイクロイックプリズム(DP)に入射する。そして、クロスダイクロイックプリズム(DP)よりもスクリーン(不図示)側に設けられている偏光変換ダイクロイックミラー(PM)で、色合成された各色光(BS,GP,RS)の偏光方向をS偏光の色光(BS,GS,RS)に揃えている。このように偏光状態を変化させている理由を以下に説明する。
【0038】
一般に透過型の液晶パネルは、射出側から光が当たるとスイッチングトランジスタが悪影響を受ける。例えばノイズが発生したりして、画像品位が落ちることになる。図3に示すようなクロスダイクロイックプリズム(DP)を用いたパネル透過型液晶プロジェクターの場合、例えば、G表示用の液晶パネル(pg)からの投影光の一部がR反射面(RR)で反射されるおそれがある。そうなると、液晶パネル(pg)からの投影光の一部がB表示用の液晶パネル(pb)の射出側に入射し、その結果、液晶パネル(pb)の画像にノイズが生じることになる。
【0039】
この対策として、一般に1/2波長板が用いられている。つまり図3に示すように、クロスダイクロイックプリズム(DP)の液晶パネル(pg)側に1/2波長板(HW)を設けることによって、Gの色光(GS)だけをR反射面(RR)に対してP偏光の色光(GP)に変換するのである。これにより、Gの色光(GP)はR反射面(RR)で反射されにくくなる。たとえ反射されても、B表示用の液晶パネル(pb)の射出側にはS偏光のみを透過させる偏光板(不図示)が貼られているので、P偏光のGの色光(GP)が液晶パネル(pb)に入射することはない。
【0040】
しかし、クロスダイクロイックプリズム(DP)から射出される投影光においても、Gの色光(GP)のみが他の色光(BS,RS)とは異なる偏光方向を持つことになる。このため、写り込み防止用の偏光スクリーンに画像投影を行った場合に、Gの色光(GP)が反射せず、本来のカラー表示ができなくなる等の問題が生じてしまう。この対策として、1/4波長板を用いる方法が従来より知られている。クロスダイクロイックプリズム(DP)の投影レンズ(18)側に1/4波長板を貼ることにより、各色光(BS,GP,RS)を円偏光に変換するのである。このようにすれば、偏光スクリーンに画像投影を行ってもカラーバランスが崩れることはない。しかし、偏光スクリーンに表示される画像の明るさは、本来の半分になってしまう。
【0041】
図3に示す液晶プロジェクターでは、クロスダイクロイックプリズム(DP)よりもスクリーン(不図示)側に偏光変換ダイクロイックミラー(PM)を設けることで、上記問題を解決している。GのみP偏光から成る投影光(BS,GP,RS)が偏光変換ダイクロイックミラー(PM)で反射されると、Gの色光(GP)がS偏光に変換されるため、全ての色光がS偏光の色光(BS,GS,RS)に揃うことになる。これにより、偏光スクリーンを用いてもカラーバランスが崩れたり、明るさが半分になったりすることがなくなる。したがって、十分な効率とカラーバランスを得ることができる。
【0042】
《パネル反射型の液晶プロジェクター(図4,図8,図9)》
図4に、反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクターの一例を示す。この液晶プロジェクターは、光源部(U1),偏光変換ダイクロイックミラー(PM),色分解・合成兼用のダイクロイックミラー(25,26),反射ミラー(24),反射型液晶パネル(PR,PG,PB),投影レンズ(27)等を備えている。また、光源部(U1)は、ランプ(20),第1レンズアレイ(21),第2レンズアレイ(22),偏光分離プレート(23)等から成っている。
【0043】
以下、光路に沿って各部を説明するが、各色光の偏光方向に関しては、Bの色光を反射させるダイクロイックミラー(25)を基準とする。ランプ(20)から射出したランダム偏光の白色光束は、第2レンズアレイ(22)上で光源像となり、偏光分離プレート(23)ですべてS偏光に揃えられる。したがって、光源部(U1)からは直線偏光の白色光(BS,GS,RS)が照明光として射出される。照明光(BS,GS,RS)は、偏光変換ダイクロイックミラー(PM)で反射されることにより、Gの色光(GS)のみがP偏光に変換された照明光(BS,GP,RS)となる。照明光(BS,GP,RS)は、B(青)を反射させるダイクロイックミラー(25)とG(緑)を反射させるダイクロイックミラー(26)とで、3つの色光(BS,GP,RS)に色分解される。ここで、図8のグラフにダイクロイックミラー(25)の分光特性(入射角45°)を示し、図9のグラフにダイクロイックミラー(26)の分光特性(入射角45°)を示す。
【0044】
色分解された各色光(BS,GP,RS)の光路上には、対応する色光の画像を表示する3つの反射型液晶パネル(PB,PG,PR)が配置されている。したがって、各色光(BS,GP,RS)は各パネル(PB,PG,PR)を照明するとともに、各パネル(PB,PG,PR)でそれぞれ反射されることになる。なお、B表示用の液晶パネル(PB)は反射ミラー(24)を介して照明・反射される。各パネル(PB,PG,PR)で反射された各色光(BS,GP,RS)は、ダイクロイックミラー(25,26)で色合成されて投影光(BS,GP,RS)となり、色合成された画像が投影レンズ(27)によってスクリーン(不図示)に拡大投影される。
【0045】
この実施の形態では、色合成にダイクロイックミラー(25,26)を用いている。このため、色合成にクロスダイクロイックプリズムを用いた場合(図2,図3)と比べて、投影レンズ(27)のバック長を大きくとる必要がある。バック長の長い投影レンズ(27)をテレセントリック系にすると、巨大になって非現実的である。したがって、投影レンズ(27)を非テレセントリック系としている。投影レンズ(27)を非テレセントリック系にすると、ダイクロイックミラー(25,26)への入射角が像高によって異なることになる。したがって、カットオフ波長も像高によって異なり、結果として色むらが発生することになる。
【0046】
投影レンズ(27)を非テレセントリック系とすることによる上記影響を少なくするには、波長域の隣り合う色光の偏光方向が互いに異なるようにすればよい。光源部(U1)からのS偏光の白色光(BS,GS,RS)のうち、Gの色光(GS)のみが偏光変換ダイクロイックミラー(PM)によってP偏光に変換される。そして、ダイクロイックミラー(25)は、照明光(BS,GP,RS)のうちのBの色光(BS)を反射させ、他の色光(GP,RS)を透過させる。このとき、Bの色光(BS)はS偏光で反射し、Gの色光(GP)はP偏光で透過するため、ダイクロイックミラー(25)のカットオフ波長に対しては余裕がある(図8)。したがって、入射角度が多少振れても各色光の透過・反射特性にはあまり影響がないので色むらが生じにくい。
【0047】
ダイクロイックミラー(26)は、ダイクロイックミラー(25)に対してねじれの位置にある。つまり、ミラー(25)を通過する光軸及びその面法線を含む平面と、ミラー(26)を通過する光軸及びその面法線を含む平面と、が直交するような位置関係にある。したがって、ダイクロイックミラー(25)を透過したGの色光(GP)は、ダイクロイックミラー(26)に対してS偏光として入射し、ダイクロイックミラー(25)を透過したRの色光(RS)はダイクロイックミラー(26)に対してP偏光として入射することになる。このとき、Gの色光(GP)はS偏光で反射し、Rの色光(RS)はP偏光で透過するため、ダイクロイックミラー(26)のカットオフ波長に対しては余裕がある(図9)。したがって、入射角度が多少振れても各色光の透過・反射特性にはあまり影響がないので色むらが生じにくい。
【0048】
上記のように、各色光(BS,GP,RS)は入射角度の振れの影響をあまり受けずに色分解されて、各液晶パネル(PB,PG,PR)を照明する。色分解後の各色光(BS,GP,RS)は各液晶パネル(PB,PG,PR)で反射されても、その偏光状態は変わらない。したがって、再びダイクロイックミラー(25,26)に入射して色合成されるときも、色分解されたときと同様に、入射角度の振れの影響をあまり受けずに色合成される。以上のようにして、色むらの少ない投影画像が得られる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る偏光変換ダイクロイックミラーによれば、特定の波長域の色光の偏光方向を容易に変換することができるため、カットオフ波長近傍の波長域での光量損失がない液晶プロジェクターを実現するこことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】偏光変換ダイクロイックミラーの実施の形態を模式的に示す断面図。
【図2】色分解・合成兼用のクロスダイクロイックプリズムを有するパネル反射型液晶プロジェクターの実施の形態を示す断面図。
【図3】色分解用ダイクロイックミラーと色合成用クロスダイクロイックプリズムとを有するパネル透過型液晶プロジェクターの実施の形態を示す断面図。
【図4】色分解・合成兼用のダイクロイックミラーを有するパネル反射型液晶プロジェクターの実施の形態を示す斜視図。
【図5】Gの色光を透過させるダイクロイック面の分光特性を示すグラフ。
【図6】クロスダイクロイックプリズムのR反射面の分光特性を示すグラフ。
【図7】クロスダイクロイックプリズムのB反射面の分光特性を示すグラフ。
【図8】Bの色光を反射させるダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフ。
【図9】Gの色光を反射させるダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフ。
【図10】色分解・合成兼用のクロスダイクロイックプリズムを有する従来のパネル反射型液晶プロジェクターを示す断面図。
【図11】図10中のクロスダイクロイックプリズムで発生する迷光を示す断面図。
【符号の説明】
PM …偏光変換ダイクロイックミラー
DM …ダイクロイック面
QW …1/4波長板
RM …ミラー面
BS …Bの色光のS偏光
GS …Gの色光のS偏光
RS …Rの色光のS偏光
GP …Gの色光のP偏光
GC …Gの色光の円偏光
U1 …光源部
U2 …照明系リレー光学系
I …仮想像面
U3 …投影レンズ
ST …絞り
18 …投影レンズ
27 …投影レンズ
DP …クロスダイクロイックプリズム
RB …B反射面
RR …R反射面
HW …1/2波長板
11 …R透過用のダイクロイックミラー
12 …B透過用のダイクロイックミラー
25 …B反射用のダイクロイックミラー
26 …G反射用のダイクロイックミラー
PB …B表示用の反射型液晶パネル
PG …G表示用の反射型液晶パネル
PR …R表示用の反射型液晶パネル
pb …B表示用の透過型液晶パネル
pg …G表示用の透過型液晶パネル
pr …R表示用の透過型液晶パネル
Claims (5)
- 特定の波長域の色光を透過させ他の波長域の色光を反射させるダイクロイック面と、そのダイクロイック面を透過した色光の波長域に対応した1/4波長板と、その1/4波長板を透過した色光を反射させるミラー面と、が順に隣接して配置されたことを特徴とする偏光変換ダイクロイックミラー。
- 前記ダイクロイック面が、3原色RGBのうちのGの色光を透過させるとともにR及びBの色光を反射させることを特徴とする請求項1記載の偏光変換ダイクロイックミラー。
- 直線偏光の白色光を射出する光源部と、その白色光を複数の色光に色分解する色分解部と、各色光の光路上に配置され対応する色光の画像を表示する液晶パネルと、各液晶パネルを透過又は反射した色光を色合成する色合成部と、前記液晶パネルに表示された画像を色合成された状態でスクリーンに拡大投影する投影レンズと、を備えた液晶プロジェクターにおいて、
請求項1記載の偏光変換ダイクロイックミラーを前記光源部と前記色分解部との間に設け、白色光のいずれかの色光の偏光方向を他の色光の偏光方向と直交させてから、白色光を前記色分解部に入射させたことを特徴とする液晶プロジェクター。 - 直線偏光の白色光を射出する光源部と、その白色光を複数の色光に色分解する色分解部と、各色光の光路上に配置され対応する色光の画像を表示する液晶パネルと、各液晶パネルを透過又は反射した色光を色合成する色合成部と、前記液晶パネルに表示された画像を色合成された状態でスクリーンに拡大投影する投影レンズと、を備え、前記液晶パネルを透過又は反射した各色光が、そのいずれかの色光の偏光方向が他の色光の偏光方向と直交した状態で、前記色合成部に入射する液晶プロジェクターにおいて、
請求項1記載の偏光変換ダイクロイックミラーを前記色合成部よりもスクリーン側に設け、色合成された各色光の偏光方向を揃えたことを特徴とする液晶プロジェクター。 - 前記色分解部で白色光が3原色RGBの3つの色光に色分解され、Gの色光が前記偏光変換ダイクロイックミラーのダイクロイック面を透過することを特徴とする請求項3又は請求項4記載の液晶プロジェクター。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17423698A JP3555451B2 (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクター |
US09/335,414 US6176583B1 (en) | 1998-06-22 | 1999-06-17 | Polarization conversion dichroic mirror and a liquid crystal projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17423698A JP3555451B2 (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000009933A JP2000009933A (ja) | 2000-01-14 |
JP3555451B2 true JP3555451B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=15975108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17423698A Expired - Fee Related JP3555451B2 (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクター |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6176583B1 (ja) |
JP (1) | JP3555451B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3573190B2 (ja) * | 1998-07-03 | 2004-10-06 | 株式会社富士通ゼネラル | 液晶プロジェクタ装置 |
JP2000199883A (ja) * | 1998-10-29 | 2000-07-18 | Fujitsu Ltd | 反射型プロジェクタ装置 |
JP2001100311A (ja) * | 1999-07-23 | 2001-04-13 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
JP2001154151A (ja) * | 1999-11-25 | 2001-06-08 | Minolta Co Ltd | 照明光学系及びそれを用いた液晶プロジェクタ |
JP3347121B2 (ja) * | 2000-03-06 | 2002-11-20 | エヌイーシービューテクノロジー株式会社 | プロジェクタ装置 |
JP2002055305A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-20 | Canon Inc | 色合成光学系、画像投写光学系および投写型画像表示装置 |
US6646806B1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-11 | Infocus Corporation | Polarized light source system with dual optical paths |
US6779893B2 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-24 | Intel Corporation | Non-collinear light engine for color imaging systems |
JP4507162B2 (ja) * | 2003-10-01 | 2010-07-21 | フジノン株式会社 | 色分解合成システム、色分解システムおよび色合成システムとそれを用いた照明光学系、投写光学系および投写型表示装置 |
JP2007225749A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Konica Minolta Opto Inc | 画像投影装置 |
JP5230129B2 (ja) | 2007-06-19 | 2013-07-10 | キヤノン株式会社 | 波長選択性偏光変換素子、照明光学系、光学ユニット及び画像投射装置 |
US8928892B2 (en) | 2009-03-04 | 2015-01-06 | Elie Meimoun | Wavefront analysis inspection apparatus and method |
JP2012008549A (ja) * | 2010-05-27 | 2012-01-12 | Panasonic Corp | 光源装置およびこれを用いた照明装置ならびに画像表示装置 |
DE102015105107B4 (de) * | 2015-04-02 | 2020-11-12 | Sypro Optics Gmbh | Projektor mit einer einen Polarisationsstrahlteiler aufweisenden Strahlteilervorrichtung |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2018397B2 (de) * | 1970-04-17 | 1972-07-06 | Fernseh Gmbh, 6100 Darmstadt | Strahlenteilerprismensystem fuer ein geraet der farbfernsehtechnik, insbesondere fuer eine farbfernsehkamera |
US4709144A (en) * | 1986-04-02 | 1987-11-24 | Hewlett-Packard Company | Color imager utilizing novel trichromatic beamsplitter and photosensor |
JP2537607B2 (ja) | 1986-11-05 | 1996-09-25 | セイコーエプソン株式会社 | 投写型カラ−表示装置 |
JPH0378738A (ja) | 1989-08-23 | 1991-04-03 | Toshiba Corp | ライトバルブ式プロジェクション装置 |
US5231431A (en) | 1989-11-29 | 1993-07-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection type display apparatus |
JPH03249639A (ja) | 1990-02-27 | 1991-11-07 | Victor Co Of Japan Ltd | 液晶プロジェクタ |
JPH04212102A (ja) * | 1990-07-26 | 1992-08-03 | Canon Inc | ダイクロイックミラーおよび該ミラーを用いた投写型表示装置 |
US5568315A (en) * | 1991-05-28 | 1996-10-22 | Discovision Associates | Optical beamsplitter |
JPH08334727A (ja) | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Nikon Corp | フルカラー投射装置 |
FR2742289B1 (fr) * | 1995-12-06 | 1998-01-16 | Thomson Multimedia Sa | Perfectionnement au systeme de projection |
US5959773A (en) * | 1997-08-20 | 1999-09-28 | Hughes-Jvc Technology Corporation | Parallel plate beam splitter configuration in high index glass |
US5921650A (en) * | 1998-02-27 | 1999-07-13 | International Business Machines Corporation | High efficiency field-sequential color projector using two SLMs |
US5963372A (en) * | 1998-07-29 | 1999-10-05 | Unic View Ltd. | Optical polarizer |
-
1998
- 1998-06-22 JP JP17423698A patent/JP3555451B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-06-17 US US09/335,414 patent/US6176583B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6176583B1 (en) | 2001-01-23 |
JP2000009933A (ja) | 2000-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4157729B2 (ja) | 反射型映像投射装置と、それを用いた投写型映像ディスプレイ装置、及び、それに用いる光源装置 | |
JP3015201B2 (ja) | 画像形成装置、投射型表示装置並びに光変調装置 | |
JP3555451B2 (ja) | 偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクター | |
JPH08297283A (ja) | 液晶表示装置およびその光束分離方法 | |
US20050280778A1 (en) | Projection optical system and image display apparatus using same | |
JPH01302385A (ja) | 投写型表示装置 | |
JPH1048762A (ja) | 投射型画像表示装置 | |
JP3654798B2 (ja) | 画像表示装置および照明装置 | |
JP2001350132A (ja) | 液晶プロジェクタ | |
JPH07113708B2 (ja) | 投射型表示装置 | |
JP2000010050A (ja) | プロジェクター光学系 | |
JP2003043255A (ja) | 色分離素子及び投影装置 | |
JP3640367B2 (ja) | 液晶ビデオプロジェクタ | |
JP3535072B2 (ja) | プロジェクターの照明装置 | |
JP2796653B2 (ja) | 投影型液晶表示装置 | |
JP2939860B2 (ja) | 投影型液晶表示装置 | |
JPH0372332A (ja) | 投写型カラー表示装置 | |
JP2643893B2 (ja) | 投写型表示装置 | |
JP4254685B2 (ja) | プロジェクタ | |
JP2007101875A (ja) | 照明光学装置及び反射型画像投射装置 | |
JP3428004B2 (ja) | 色分離放光装置 | |
JPH0362086A (ja) | 投写型カラー表示装置 | |
JP2004240022A (ja) | 投射型表示装置 | |
JP2652158B2 (ja) | Lcdプロジェクタ装置 | |
JP2004133112A (ja) | 観察光学系及び投射光学系 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040408 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040420 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040503 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100521 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120521 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |