JP5074704B2 - Image projection device - Google Patents
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Description
本発明は、液晶プロジェクタなどの画像投射装置に用いられる色分離合成系に関し、黒表示時の画像の色味、色ムラを改善し、画像のコントラスト特性を向上させる色分離合成系に関する。 The present invention relates to a color separation / synthesis system used in an image projection apparatus such as a liquid crystal projector, and more particularly, to a color separation / synthesis system that improves the color tone and color unevenness of an image during black display and improves the contrast characteristics of the image.
現在、液晶プロジェクタは高輝度化、高コントラスト化が進んでいる。特に近年ではホームシアター用途として、コントラストの高いモードを持つ方式の製品が多く市場に出ている。そうした中、シネマ鑑賞等において画像のコントラスト特性を改善するべく、絞りを用いたタイプが多く用いられている。画像のコントラストに関し、画像の有効内でのコントラストを高める絞りを用いた従来例としては、特許文献１がある。この従来例は、光源、光源の光をライトバルブに向けて平行光として反射する放物面リフレクター、該リフレクターからの平行光束を分割して２次光源像を作り、ライトバルブに重ね合わせて照明する光学手段を設けており、前記２次光源像近傍に光束を制限する手段を設けている。これにより、入射角度特性に敏感な光学素子に入射する光の角度範囲を狭めることができるので、コントラスト特性を改善できる。
しかし、上記の従来例では、画像のコントラストを改善できるが、光源像近傍で光束を制限しているために、光量低下が大きいという問題がある。また、色分離合成の前の照明系で光束制限しているために、波長ごとに光束制限を行なうことができないため、黒表示時における黒の色味、色ムラに関して効果的な手段となっていない。 However, in the above conventional example, the contrast of the image can be improved, but there is a problem that the light amount is greatly reduced because the light flux is limited in the vicinity of the light source image. In addition, since the luminous flux is limited by the illumination system before color separation and synthesis, the luminous flux cannot be limited for each wavelength, and this is an effective means for black color and color unevenness during black display. Absent.
そこで、本発明の例示的目的は、黒の色味、色ムラに有効で、光量低下を抑え、低コストを実現する画像投射装置を提供することにある。 Accordingly, an exemplary object of the present invention is to provide an image projection apparatus that is effective for black color and color unevenness, suppresses a decrease in light amount, and realizes low cost.
本発明の一側面としての画像投射装置は、光源、照明光学系、色分離合成系、画像形成素子としての反射型のライトバルブ、投射光学系とから構成される。照明光学系は、偏光変換素子を有しており、光源からの無偏光光を所定の偏光に変換する。色分離合成系は、照明光学系からの白色光をＲＧＢに分離して、ライトバルブに導き、各画像光を合成する手段である。色分離合成系は、照明光学系から出射された光のうちＲＢ成分を反射させ、Ｇ成分を透過させて、色分離するダイクロイックミラーと、ＲＢ成分の光のうちのＲとＢのいずれか一方の光の偏波面を９０°回転させ、他方の光は偏波面を変化させないことによって、Ｒの光をＳ偏光、Ｂの光をＰ偏光とする波長選択性位相板と、Ｒの光をＲのライトバルブ側に反射させ、Ｂの光をＢのライトバルブ側に透過するプリズム形状のＲＢ用の偏光ビームスプリッターと、ライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、ＲＢ用の偏光ビームスプリッターから出射した後のＢの光を検光する第１の偏光板と、ダイクロイックミラーを透過したＧの光を透過させることにより、Ｇのライトバルブ側に導くプリズム形状のＧ用の偏光ビームスプリッターと、Ｇのライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、Ｇ用の偏光ビームスプリッターにより反射されて該Ｇ用の偏光ビームスプリッターから出射した後の光を検光する第２の偏光板と、ＲＧＢの画像光を合成して投射光学系に導くとともに、Ｒの光を検光する作用を有する合成プリズムと、から構成されている。Ｇのライトバルブに入射する光線角度をθ、Ｇ用の偏光ビームスプリッターの屈折率をｎとするとき、Ｇの偏光ビームスプリッターの膜面の光線入射角度βは、β＝４５°＋ｓｉｎ −１ （１／ｎ×ｓｉｎθ）と表され、ダイクロイックミラーの光線入射角度αは、α＝４５°−θと表され、第２の偏光板を透過する偏波面はＳ偏光であり、ダイクロイックミラーにおいて透過率が５％となる波長のうち、長波長側の波長をＷａ、Ｇ用の偏光ビームスプリッターの膜面への光線入射角度βでのＳ偏光透過率をＴｓ（β）としたとき、Ｗ＜Ｗａなる波長域Ｗにおいて、Ｔｓ（β）≦５％を満足することを特徴とする。 An image projection apparatus according to one aspect of the present invention includes a light source, an illumination optical system, a color separation / synthesis system, a reflective light valve as an image forming element, and a projection optical system. The illumination optical system has a polarization conversion element and converts non-polarized light from the light source into predetermined polarized light. The color separation / combination system is means for separating the white light from the illumination optical system into RGB and guiding it to a light valve to synthesize each image light. The color separation / synthesis system reflects the RB component of the light emitted from the illumination optical system and transmits the G component to separate the colors, and either one of R and B of the light of the RB component The wavelength-selective phase plate for rotating the R light into S-polarized light and the B light as P-polarized light, and rotating the R light into the R-polarized light A prism-shaped RB polarization beam splitter that reflects the light beam to the light valve side and transmits the B light to the B light valve side, and image light modulated by the light valve , the RB polarization beam A first polarizing plate for analyzing the B light after being emitted from the splitter, and a G-shaped polarizing beam splitter for the G-shaped prism that guides the G light transmitted through the dichroic mirror to the G light valve side When , An image light which has received the image modulated by the light valve G, and a second polarizer for analyzing the light after emitted from the polarization beam splitter for the G is reflected by the polarization beam splitter for G And a composite prism having a function of combining RGB image light and guiding it to the projection optical system and analyzing R light. When the angle of light incident on the G light valve is θ and the refractive index of the polarizing beam splitter for G is n, the light incident angle β on the film surface of the G polarizing beam splitter is β = 45 ° + sin −1 ( 1 / n × sin θ), the light incident angle α of the dichroic mirror is expressed as α = 45 ° −θ, the plane of polarization transmitted through the second polarizing plate is S-polarized light, and the transmittance in the dichroic mirror W <Wa where W is the wavelength on the long wavelength side and Ts (β) is the S-polarized light transmittance at the light incident angle β on the film surface of the polarizing beam splitter for G. In the wavelength region W, Ts (β) ≦ 5% is satisfied.
本発明の他の一側面としての画像投射装置は、光源、照明光学系、色分離合成系、画像形成素子としての反射型のライトバルブ、投射光学系とを備える画像投射装置であって、前記照明光学系は、偏光変換素子を有しており、前記光源からの無偏光光を所定の偏光に変換し、前記色分離合成系は、前記照明光学系からの白色光をＲＧＢに分離して、前記ライトバルブに導き、各画像光を合成する手段であり、前記色分離合成系は、前記照明光学系から出射された光のうちＲＢ成分を反射させ、Ｇ成分を透過させて、色分離するダイクロイックミラーと、ＲＢ成分の光のうちのＲとＢのいずれか一方の光の偏波面を９０°回転させ、他方の光は偏波面を変化させないことによって、Ｒの光をＳ偏光、Ｂの光をＰ偏光とする波長選択性位相板と、Ｒの光をＲのライトバルブ側に反射させ、Ｂの光をＢのライトバルブ側に透過するプリズム形状のＲＢ用の偏光ビームスプリッターと、前記ライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、前記ＲＢ用の偏光ビームスプリッターから出射した後のＢの光を検光する第１の偏光板と、前記ダイクロイックミラーを透過したＧの光を反射させることにより、Ｇのライトバルブ側に導くプリズム形状のＧ用の偏光ビームスプリッターと、前記Ｇのライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターを透過して該Ｇ用の偏光ビームスプリッターから出射した後の光を検光する第２の偏光板と、前記ＲＧＢの画像光を合成して前記投射光学系に導くとともに、Ｒの光を検光する作用を有する合成プリズムと、から構成され、前記Ｇのライトバルブに入射する光線角度をθ、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターの屈折率をｎとするとき、前記Ｇの偏光ビームスプリッターの膜面の光線入射角度βは、β＝４５°＋ｓｉｎ −１ （１／ｎ×ｓｉｎθ）と表され、前記ダイクロイックミラーの光線入射角度αは、α＝４５°−θと表され、前記第２の偏光板を透過する偏波面はＰ偏光であり、前記ダイクロイックミラーにおいて透過率が５％となる波長のうち、長波長側の波長をＷａとしたとき、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターの膜面への光線入射角度βでのＰ偏光反射率をＲｐ（β）としたとき、Ｗ＜Ｗａなる波長域Ｗにおいて、Ｒｐ（β）≦５％を満足することを特徴とする。 An image projection apparatus according to another aspect of the present invention is an image projection apparatus including a light source, an illumination optical system, a color separation / synthesis system, a reflective light valve as an image forming element, and a projection optical system, The illumination optical system has a polarization conversion element, converts non-polarized light from the light source into predetermined polarization, and the color separation / synthesis system separates white light from the illumination optical system into RGB. The color separation / synthesizing system reflects the RB component of the light emitted from the illumination optical system and transmits the G component for color separation. Rotating the polarization plane of one of R and B of the RB component light by 90 ° and changing the polarization plane of the other light without changing the polarization plane, A wavelength-selective phase plate with P light as P-polarized light, Is a prism-shaped RB polarization beam splitter that reflects the light of R to the R light valve side and transmits the B light to the B light valve side, and image light that has undergone image modulation by the light valve, A first polarizing plate for analyzing the B light after exiting from the RB polarizing beam splitter, and a prism shape that guides the G light transmitted through the dichroic mirror to the G light valve side Image light that has undergone image modulation by the G polarization beam splitter and the G light valve, and that has passed through the G polarization beam splitter and is emitted from the G polarization beam splitter. And a second prism that combines the RGB image light and guides it to the projection optical system, and has a function of analyzing the R light. Where the angle of light incident on the G light valve is θ and the refractive index of the G polarizing beam splitter is n, the light incident angle β on the film surface of the G polarizing beam splitter is β = 45 ° + sin −1 (1 / n × sin θ), the light incident angle α of the dichroic mirror is expressed as α = 45 ° −θ, and the plane of polarization transmitted through the second polarizing plate is P-polarized light. Yes, when the wavelength on the long wavelength side of the wavelength at which the transmittance is 5% in the dichroic mirror is Wa, the P-polarized reflectance at the light incident angle β to the film surface of the G polarization beam splitter Is Rp (β), Rp (β) ≦ 5% is satisfied in the wavelength region W where W <Wa .
本発明によれば、黒画像表示時において、黒の色味や色むらを改善でき、画像のコントラストを高めることが可能となる。さらに、偏光板をなくすことができるために、コストダウンができると同時に、偏光板による耐久時の劣化をなくすことができるので、非常に効果的である。 According to the present invention, when displaying a black image, it is possible to improve the color and unevenness of black and increase the contrast of the image. Furthermore, since the polarizing plate can be eliminated, the cost can be reduced, and at the same time, the deterioration at the time of durability due to the polarizing plate can be eliminated, which is very effective.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示している。本実施例のプロジェクタは、光源１と、照明光学系２と、色分離合成光学系３と、画像形成素子としての反射型の液晶パネル６、７、８（ライトバルブ）と、投射レンズ４とにより構成される。照明光学系２は、光源１の光を液晶パネル６、７、８に導く光学系である。 FIG. 1 shows the configuration of a liquid crystal projector (image projection apparatus) that is Embodiment 1 of the present invention. The projector according to the present embodiment includes a light source 1, an illumination optical system 2, a color separation / synthesis optical system 3, reflection type liquid crystal panels 6, 7 and 8 (light valves) as image forming elements, a projection lens 4, and the like. Consists of. The illumination optical system 2 is an optical system that guides light from the light source 1 to the liquid crystal panels 6, 7, and 8.
液晶パネル６、７、８は反射型のＲＧＢの液晶パネルであり、色分離合成系３は照明系２からの白色光をＲＧＢに分離し、ＲＧＢの各パネルに導き、各パネルからの画像光を合成して投射光学系４に導く。投射光学系４は各パネルの表示画像をスクリーン５に向けて投射する光学系である。光源１から出射された光は、無偏光光であるが、照明系２に含まれる非図示の偏光変換素子により、所定の偏光（本実施例ではＰ偏光）となる。 The liquid crystal panels 6, 7, and 8 are reflective RGB liquid crystal panels. The color separation / combination system 3 separates white light from the illumination system 2 into RGB and guides it to each RGB panel, and image light from each panel. Are combined and guided to the projection optical system 4. The projection optical system 4 is an optical system that projects the display image of each panel toward the screen 5. Light emitted from the light source 1 is a non-polarized light, by a non-illustrated polarization conversion element included in the illumination system 2, the (P-polarized light in this embodiment) predetermined polarization.
色分離合成系３は、３つのプリズム形状の偏光ビームスプリッター（以下、ＰＢＳとする）から構成されている。以下では、１０をＧ−ＰＢＳ、１１をＲＢ−ＰＢＳ、１２を合成ＰＢＳとする。 The color separation / combination system 3 includes three prism-shaped polarization beam splitters (hereinafter referred to as PBS). In the following, 10 is G-PBS, 11 is RB-PBS, and 12 is synthetic PBS.
色分離合成系３は、照明系２からの白色光のうち、ダイクロイックミラー９により、Ｒｅｄ（Ｒ成分）とＢｌｕｅ（Ｂ成分）の光を反射させ、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ成分）の光は透過させることで、ＲＢ光路とＧ光路を分離している。また、ＲＢ光路において、ダイクロイックミラーで反射されたＲＢ成分の光をＲｅｄとＢｌｕｅに分離するために、波長選択性位相板１５を設けている。波長選択性位相板は図２に示す特性であり、これにより、一方（本実施例ではＲｅｄ）の光はＰ偏光からＳ偏光へと偏光状態を変化（偏波面を９０°回転）させるが、他方（本実施例ではＢｌｕｅ）の光はＰ偏光のままである。 The color separation / combination system 3 reflects red (R component) and blue (B component) light and transmits green (G component) light by the dichroic mirror 9 out of white light from the illumination system 2. Thus, the RB optical path and the G optical path are separated. In addition, a wavelength selective phase plate 15 is provided in the RB optical path in order to separate RB component light reflected by the dichroic mirror into Red and Blue. The wavelength-selective phase plate has the characteristics shown in FIG. 2, whereby one ( Red in this embodiment ) light changes its polarization state from P-polarized light to S-polarized light (the polarization plane is rotated by 90 °) . The other ( Blue in this embodiment ) light remains P-polarized light.
波長選択性位相板透過後のＲｅｄの光はＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ１１（ＲＢ用の偏光ビームスプリッター）により反射され、Ｒｅｄパネル８に導かれる。Ｒｅｄパネル８（Ｒのライトバルブ側）に導かれた光は、パネルで画像変調されてＰ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１１を透過し、合成ＰＢＳ１２に至る。一方、Ｂｌｕｅの光はＰ偏光でＲＢ−ＰＢＳ１１に入射し、ＲＢ−ＰＢＳ１１を透過してＢｌｕｅパネル７（Ｂのライトバルブ側）に導かれる。パネル７に入射した光は画像変調を受けて、Ｓ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ１１で反射されて、合成ＰＢＳ１２に至る。 The Red light after passing through the wavelength-selective phase plate is S-polarized light, reflected by RB-PBS11 (polarization beam splitter for RB) , and guided to the Red panel 8. The light guided to the Red panel 8 (R light valve side) is image-modulated by the panel to become P-polarized light, passes through the RB-PBS 11, and reaches the combined PBS 12. On the other hand, Blue light is incident on the RB-PBS 11 as P-polarized light, passes through the RB-PBS 11, and is guided to the Blue panel 7 (B light valve side) . The light incident on the panel 7 undergoes image modulation, becomes S-polarized light, is reflected by the RB-PBS 11, and reaches the combined PBS 12.
合成ＰＢＳ１２は、図３に示す特性であり、Ｒｅｄの光に対して偏光ビームスプリッターの機能を有しており、ＢｌｕｅとＧｒｅｅｎに対しては、ダイクロ膜の機能を有したプリズム形状の光学素子である。この合成ＰＢＳと前記ＲＢ−ＰＢＳの間には、Ｂｌｕｅの光を検光する偏光板１６を配置しており、Ｂｌｕｅの光はこの偏光板で検光された後、合成ＰＢＳ１２に入射し、透過して投射系４に至る。また、Ｒｅｄの光は、合成ＰＢＳ１２の図３に示す検光特性により検光されて透過し、投射系４に至る。 The combined PBS 12 has the characteristics shown in FIG. 3 and has a function of a polarizing beam splitter for Red light, and is a prism-shaped optical element having a dichroic film function for Blue and Green. is there. Between this synthetic PBS and the RB-PBS, a polarizing plate 16 for analyzing the blue light is disposed. After the blue light is analyzed by this polarizing plate, it enters the synthetic PBS 12 and is transmitted therethrough. Then, the projection system 4 is reached. Further, the red light is detected and transmitted by the detection characteristics shown in FIG. 3 of the synthetic PBS 12 and reaches the projection system 4.
一方、ダイクロイックミラー９を透過したＧｒｅｅｎの光は、Ｐ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ１０（Ｇ用の偏光ビームスプリッター）を透過してＧｒｅｅｎパネル６に入射する。Ｇｒｅｅｎパネル６に入射した光は、パネルにより画像変調を受けてＳ偏光となり、Ｇ−ＰＢＳ１０によって反射され、合成ＰＢＳ１２に入射する。合成ＰＢＳ１２とＧ−ＰＢＳ１０の間には、Ｇｒｅｅｎの光を検光する偏光板を配置しており、これによりＧｒｅｅｎの光を検光した後、合成ＰＢＳ１２によって反射させ、投射系４に導いている。 On the other hand, the Green light transmitted through the dichroic mirror 9 is P-polarized light, passes through the G-PBS 10 (G polarization beam splitter) , and enters the Green panel 6. The light incident on the green panel 6 undergoes image modulation by the panel to become S-polarized light, is reflected by the G-PBS 10, and enters the combined PBS 12. A polarizing plate for detecting the green light is arranged between the synthetic PBS 12 and the G-PBS 10, and after detecting the green light, it is reflected by the synthetic PBS 12 and guided to the projection system 4. .
図４に、本実施例におけるダイクロイックミラー９の特性を図示しており、実線が入射角度４５°での透過率、点線が入射角度が４５°よりも大きいときの透過率、一点破線が入射角度が４５°よりも小さいときの透過率である。また、図５には、Ｇ−ＰＢＳのＳ偏光透過の特性を示している。 FIG. 4 shows the characteristics of the dichroic mirror 9 in this embodiment. The solid line indicates the transmittance at an incident angle of 45 °, the dotted line indicates the transmittance when the incident angle is greater than 45 °, and the one-dot broken line indicates the incident angle. Is the transmittance when is less than 45 °. FIG. 5 shows the S-polarized light transmission characteristics of G-PBS.
ここで、実線は光線入射角度４５°における透過率、点線は光線入射角度が４５°よりも小さいときの透過率、一点破線は光線入射角度が４５°よりも大きいときの透過率を示している。図６に示すように、ダイクロイックミラー９の光線入射角度αが４５°よりも小さいときには、Ｇ−ＰＢＳ１０の膜面に入射する光線角度は４５°よりも大きくなる。 Here, the solid line indicates the transmittance at a light incident angle of 45 °, the dotted line indicates the transmittance when the light incident angle is smaller than 45 °, and the one-dot broken line indicates the transmittance when the light incident angle is larger than 45 °. . As shown in FIG. 6, when the light incident angle α of the dichroic mirror 9 is smaller than 45 ° , the light incident on the film surface of the G-PBS 10 is larger than 45 °.
ここで、本実施例では色分離合成系３に入射する光のほとんどはＰ偏光であるが、実際には、僅かであるがＳ偏光の成分も混じっている。Ｇｒｅｅｎの光路において、この僅かなＳ偏光成分がＧ−ＰＢＳ１０に入射した場合、図５に示すＳ偏光透過特性により、長波長側の光がＧ−ＰＢＳ１０を透過してしまう。この透過光は、Ｇｒｅｅｎパネル６に入射し、黒表示時には変調を受けないため、Ｓ偏光として出射し、Ｇ−ＰＢＳ１０に入射し、反射されて合成プリズム１２に導かれ、投射系を通してスクリーン５に至る。このＧｒｅｅｎ光路から発生する長波長成分の光漏れは、黒表示時の画像の色味、色むらを劣化させ、コントラストを低下させる原因となる。 In this embodiment, most of the light incident on the color separation / combination system 3 is P-polarized light, but actually, it is slightly mixed with S-polarized light component. When this slight S-polarized component is incident on the G-PBS 10 in the Green optical path, light on the long wavelength side is transmitted through the G-PBS 10 due to the S-polarized light transmission characteristics shown in FIG. Since this transmitted light enters the green panel 6 and is not modulated during black display, it exits as S-polarized light, enters the G-PBS 10, is reflected, guided to the combining prism 12, and passes through the projection system to the screen 5. It reaches. The light leakage of the long wavelength component generated from the Green optical path deteriorates the color tone and color unevenness of the image during black display, and causes a decrease in contrast.
ここで、図６において、パネル入射角度をθ、Ｇ−ＰＢＳの屈折率をｎとした場合、Ｇ−ＰＢＳの膜面の光線入射角度βは下記で表される。 Here, in FIG. 6, when the panel incident angle is θ 2 and the refractive index of G-PBS is n , the light incident angle β on the film surface of G-PBS is expressed as follows.
β＝４５°＋ｓｉｎ−１（１／ｎ×ｓｉｎθ） β = 45 ° + sin −1 (1 / n × sin θ)
そして、入射角度βにおけるＧ−ＰＢＳのＳ偏光透過率をＴｓ（β）とした場合、
Ｔｓ（β）≦５％
を満足するようにすることで、Ｇ−ＰＢＳの入射側に偏光板を設けることなく黒表示時の漏れ光を低減できる。これにより、コストダウンと、耐久時における偏光板の劣化の回避が可能となる。
When the S-polarized light transmittance of G-PBS at the incident angle β is Ts (β),
Ts (β) ≦ 5%
By satisfying the above, it is possible to reduce leakage light during black display without providing a polarizing plate on the incident side of the G-PBS. This makes it possible to reduce costs and avoid deterioration of the polarizing plate during durability.
なお、参考として、図１０には、従来のＧ−ＰＢＳのＳ偏光の透過率特性を示す。 For reference, FIG. 10 shows the S-polarized light transmittance characteristics of a conventional G-PBS.
図７には、本発明の実施例２である液晶プロジェクタの構成を示している。基本的な構成は上記の実施例１と同じであるが、照明系出射後の偏光はＳ偏光となるようにしている。ダイクロイックミラー９によってＲＢとＧを分離するところも実施例１と同様であるが、波長選択性位相板によって、Ｒｅｄの光はＳ偏光のままであるが、Ｂｌｕｅの光はＳ偏光からＰ偏光へと偏光状態を変化するようにしている。この後の光学作用は、実施例１と同様である。Ｇ光路において、ダイクロイックミラー９を透過したＧｒｅｅｎ光は、Ｇ−ＰＢＳ１０に入射し、Ｓ偏光のためＧ−ＰＢＳ１０の膜面にて反射しＧｒｅｅｎパネル６に入射する。パネル６に入射した光は、画像変調されてＰ偏光となり、Ｇ−ＰＢＳ１０を透過して合成ＰＢＳ１２側に出射される。Ｇ−ＰＢＳ１０を出射した画像光は、Ｇ−ＰＢＳ１０と合成ＰＢＳ１２の間の偏光板１７によって検光され、合成ＰＢＳ１２に入射し、合成ＰＢＳ１２の膜面で反射されて投射系４に導かれ、スクリーン５に至る。ここで、合成ＰＢＳ１２は、実施例１と同様の特性である。 FIG. 7 shows the configuration of a liquid crystal projector that is Embodiment 2 of the present invention. The basic configuration is the same as in the first embodiment, but the polarized light after exiting the illumination system is S-polarized light. The separation of RB and G by the dichroic mirror 9 is the same as in the first embodiment, but the red light remains S-polarized by the wavelength-selective phase plate, but the blue light is changed from S-polarized light to P-polarized light. The polarization state is changed. The subsequent optical action is the same as that of the first embodiment. In the G optical path, the Green light transmitted through the dichroic mirror 9 is incident on the G-PBS 10, reflected by the film surface of the G-PBS 10 due to S polarization, and incident on the Green panel 6. The light incident on the panel 6 is image-modulated to become P-polarized light, passes through the G-PBS 10, and is emitted to the synthetic PBS 12 side. The image light emitted from the G-PBS 10 is analyzed by the polarizing plate 17 between the G-PBS 10 and the synthetic PBS 12, enters the synthetic PBS 12, is reflected by the film surface of the synthetic PBS 12, and is guided to the projection system 4. 5 is reached. Here, the synthetic PBS 12 has the same characteristics as in the first embodiment.
照明系２から出射する光はほとんどＳ偏光であるが、実際には、僅かにＰ偏光の成分が混じっている。このＰ偏光は、Ｇ−ＰＢＳ１０の膜をほとんど透過するが、実際には図８に示すように、短波長側において、反射する成分がある。図９に示すように、パネル入射角度をθとした場合、Ｇ−ＰＢＳ入射角度βは下記で表される。 Most of the light emitted from the illumination system 2 is S-polarized light, but actually, a P-polarized component is slightly mixed. This P-polarized light is almost transmitted through the film of the G-PBS 10, but actually has a component that reflects on the short wavelength side as shown in FIG. As shown in FIG. 9, when the panel incident angle is θ, the G-PBS incident angle β is expressed as follows.
β＝４５°＋ｓｉｎ−１（１／ｎ×ｓｉｎθ） β = 45 ° + sin −1 (1 / n × sin θ)
そして、入射角度βにおけるＧ−ＰＢＳのＰ偏光反射率をＲｐ（β）とした場合、
Ｒｐ（β）≦５％
を満足するようにすることで、Ｇ−ＰＢＳの入射側に偏光板を設けることなく黒表示時の漏れ光を低減できる。これにより、コストダウンと、耐久時における偏光板の劣化の回避が可能となる。
When the P-polarized reflectance of G-PBS at the incident angle β is Rp (β),
Rp (β) ≦ 5%
By satisfying the above, it is possible to reduce leakage light during black display without providing a polarizing plate on the incident side of the G-PBS. This makes it possible to reduce costs and avoid deterioration of the polarizing plate during durability.
１ 光源
２ 照明系
３ 色分離合成系
４ 投射光学系
５ スクリーン
６ Ｇｒｅｅｎの液晶パネル
７ Ｂｌｕｅの液晶パネル
８ Ｒｅｄの液晶パネル
９ ダイクロイックミラー
１０ Ｇ−ＰＢＳ
１１ ＲＢ−ＰＢＳ
１２ 合成ＰＢＳ
１５ 波長選択性位相板
１６ Ｂ偏光板
１７ Ｇ偏光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Illumination system 3 Color separation synthesis system 4 Projection optical system 5 Screen 6 Green liquid crystal panel 7 Blue liquid crystal panel 8 Red liquid crystal panel 9 Dichroic mirror 10 G-PBS
11 RB-PBS
12 Synthetic PBS
15 Wavelength selective phase plate 16 B polarizing plate 17 G polarizing plate
Claims (2)
前記照明光学系は、偏光変換素子を有しており、前記光源からの無偏光光を所定の偏光に変換し、
前記色分離合成系は、前記照明光学系からの白色光をＲＧＢに分離して、前記ライトバルブに導き、各画像光を合成する手段であり、
前記色分離合成系は、
前記照明光学系から出射された光のうちＲＢ成分を反射させ、Ｇ成分を透過させて、色分離するダイクロイックミラーと、
ＲＢ成分の光のうちのＲとＢのいずれか一方の光の偏波面を９０°回転させ、他方の光は偏波面を変化させないことによって、Ｒの光をＳ偏光、Ｂの光をＰ偏光とする波長選択性位相板と、
Ｒの光をＲのライトバルブ側に反射させ、Ｂの光をＢのライトバルブ側に透過するプリズム形状のＲＢ用の偏光ビームスプリッターと、
前記ライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、前記ＲＢ用の偏光ビームスプリッターから出射した後のＢの光を検光する第１の偏光板と、
前記ダイクロイックミラーを透過したＧの光を透過させることにより、Ｇのライトバルブ側に導くプリズム形状のＧ用の偏光ビームスプリッターと、
前記Ｇのライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターにより反射されて前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターから出射した後の光を検光する第２の偏光板と、
前記ＲＧＢの画像光を合成して前記投射光学系に導くとともに、Ｒの光を検光する作用を有する合成プリズムと、から構成され、
前記Ｇのライトバルブに入射する光線角度をθ、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターの屈折率をｎとするとき、前記Ｇの偏光ビームスプリッターの膜面の光線入射角度βは、
β＝４５°＋ｓｉｎ−１（１／ｎ×ｓｉｎθ）
と表され、前記ダイクロイックミラーの光線入射角度αは、
α＝４５°−θ
と表され、
前記第２の偏光板を透過する偏波面はＳ偏光であり、
前記ダイクロイックミラーにおいて透過率が５％となる波長のうち、長波長側の波長をＷａ、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターの膜面への光線入射角度βでのＳ偏光透過率をＴｓ（β）としたとき、
Ｗ＜Ｗａなる波長域Ｗにおいて、
Ｔｓ（β）≦５％
を満足することを特徴とする画像投射装置。 An image projection apparatus comprising a light source, an illumination optical system, a color separation / synthesis system, a reflective light valve as an image forming element, and a projection optical system,
The illumination optical system includes a polarization conversion element converts unpolarized light from the light source into a predetermined polarization,
The color separation / synthesis system is a means for separating the white light from the illumination optical system into RGB, guiding it to the light valve, and synthesizing each image light,
The color separation / synthesis system is:
Reflects the RB components of the light emitted from the illumination optical system, by transmitting the G component, and the dichroic mirror for color separation,
By rotating the plane of polarization of either R or B of the RB component light by 90 ° and changing the plane of polarization of the other light, the R light is S-polarized and the B light is P-polarized. A wavelength-selective phase plate and
A prism-shaped RB polarizing beam splitter that reflects R light to the R light valve side and transmits B light to the B light valve side;
Wherein an image light received images modulated by the light valve, a first polarizer for analyzing the light of B after emitted from the polarization beam splitter for the RB,
By transmitting light of G that has passed through the dichroic mirror, a polarization beam splitter for G prism-shaped guiding the light valve side of the G,
Wherein an image light received images modulated by the light valve G, a second polarizer for analyzing the light after emitted from the polarization beam splitter for the G is reflected by the polarization beam splitter for the G When,
The RGB image light is combined and guided to the projection optical system, and composed of a combining prism having an action of analyzing R light,
When the light ray incident on the G light valve is θ and the refractive index of the G polarizing beam splitter is n, the light incident angle β on the film surface of the G polarizing beam splitter is:
β = 45 ° + sin −1 (1 / n × sin θ)
And the light incident angle α of the dichroic mirror is
α = 45 ° -θ
And
The plane of polarization transmitted through the second polarizing plate is S-polarized light,
Of the wavelength at which the transmittance is 5% at the dichroic mirror, the wavelength of the long wavelength side Wa, the S-polarized light transmittance at light incident angle beta to the membrane surface of the polarizing beam splitter for the G Ts (beta) When
In the wavelength range W where W <Wa,
Ts (β) ≦ 5%
An image projection apparatus characterized by satisfying
前記照明光学系は、偏光変換素子を有しており、前記光源からの無偏光光を所定の偏光に変換し、
前記色分離合成系は、前記照明光学系からの白色光をＲＧＢに分離して、前記ライトバルブに導き、各画像光を合成する手段であり、
前記色分離合成系は、前記照明光学系から出射された光のうちＲＢ成分を反射させ、Ｇ成分を透過させて、色分離するダイクロイックミラーと、
ＲＢ成分の光のうちのＲとＢのいずれか一方の光の偏波面を９０°回転させ、他方の光は偏波面を変化させないことによって、Ｒの光をＳ偏光、Ｂの光をＰ偏光とする波長選択性位相板と、
Ｒの光をＲのライトバルブ側に反射させ、Ｂの光をＢのライトバルブ側に透過するプリズム形状のＲＢ用の偏光ビームスプリッターと、
前記ライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、前記ＲＢ用の偏光ビームスプリッターから出射した後のＢの光を検光する第１の偏光板と、
前記ダイクロイックミラーを透過したＧの光を反射させることにより、Ｇのライトバルブ側に導くプリズム形状のＧ用の偏光ビームスプリッターと、
前記Ｇのライトバルブで画像変調を受けた画像光であって、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターを透過して該Ｇ用の偏光ビームスプリッターから出射した後の光を検光する第２の偏光板と、
前記ＲＧＢの画像光を合成して前記投射光学系に導くとともに、Ｒの光を検光する作用を有する合成プリズムと、から構成され、
前記Ｇのライトバルブに入射する光線角度をθ、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターの屈折率をｎとするとき、前記Ｇの偏光ビームスプリッターの膜面の光線入射角度βは、
β＝４５°＋ｓｉｎ −１ （１／ｎ×ｓｉｎθ）
と表され、前記ダイクロイックミラーの光線入射角度αは、
α＝４５°−θ
と表され、
前記第２の偏光板を透過する偏波面をＰ偏光、
前記ダイクロイックミラーにおいて透過率が５％となる波長のうち、長波長側の波長をＷａとしたとき、前記Ｇ用の偏光ビームスプリッターの膜面への光線入射角度βでのＰ偏光反射率をＲｐ（β）としたとき、
Ｗ＜Ｗａなる波長域Ｗにおいて、
Ｒｐ（β）≦５％
を満足することを特徴とする画像投射装置。 An image projection apparatus comprising a light source, an illumination optical system, a color separation / synthesis system, a reflective light valve as an image forming element, and a projection optical system,
The illumination optical system has a polarization conversion element, converts non-polarized light from the light source into predetermined polarized light,
The color separation / synthesis system is a means for separating the white light from the illumination optical system into RGB, guiding it to the light valve, and synthesizing each image light,
The color separation / synthesis system reflects a RB component of light emitted from the illumination optical system, transmits a G component, and performs color separation, and
By rotating the plane of polarization of either R or B of the RB component light by 90 ° and changing the plane of polarization of the other light, the R light is S-polarized and the B light is P-polarized. A wavelength-selective phase plate and
A prism-shaped RB polarizing beam splitter that reflects R light to the R light valve side and transmits B light to the B light valve side;
A first polarizing plate that detects image light that has undergone image modulation by the light valve and that has exited from the polarization beam splitter for the RB; and
A G-shaped polarization beam splitter in the form of a prism that guides the G light transmitted through the dichroic mirror to the G light valve side;
A second polarizing plate that detects image light that has undergone image modulation by the G light valve and that has passed through the G polarization beam splitter and is emitted from the G polarization beam splitter. When,
The RGB image light is combined and guided to the projection optical system, and composed of a combining prism having an action of analyzing R light,
When the light ray incident on the G light valve is θ and the refractive index of the G polarizing beam splitter is n, the light incident angle β on the film surface of the G polarizing beam splitter is:
β = 45 ° + sin −1 (1 / n × sin θ)
And the light incident angle α of the dichroic mirror is
α = 45 ° -θ
And
The polarization plane that passes through the second polarizing plate is P-polarized light,
The dichroic among wavelengths at which the transmittance is 5% in the dichroic mirror, when the wavelength on the long wavelength side was Wa, P-polarized light the reflectivity at the light incident angle β to the membrane surface of the polarizing beam splitter for the G Is Rp (β),
In the wavelength range W where W <Wa,
Rp (β) ≦ 5%
An image projection apparatus characterized by satisfying
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