JP5166858B2 - Optical unit, illumination device, and projection-type image display device - Google Patents
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Description
本発明は、第1色成分光と、第2色成分光と、第1色成分光と第2色成分光との間に存する波長帯を有する第3色成分光とを用いた光学ユニット、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。 The present invention provides an optical unit using first color component light, second color component light, and third color component light having a wavelength band existing between the first color component light and the second color component light, The present invention relates to an illumination device and a projection display apparatus.
従来、白色光を発する光源と、3色の光(赤成分光、緑成分光及び青成分光)に対応する3つの光変調素子と、3つの光変調素子から出射される光を合成するクロスダイクロイックキューブと、クロスダイクロイックキューブで合成された光を投写する投写手段とを有する投写型映像表示装置(照明装置)が知られている。 Conventionally, a light source that emits white light, three light modulation elements corresponding to three colors of light (red component light, green component light, and blue component light) and a cross that combines light emitted from the three light modulation elements A projection display apparatus (illumination device) having a dichroic cube and a projection unit that projects light synthesized by a cross dichroic cube is known.
ここで、ランプのように白色光を発する光源を用いる投写型映像表示装置において、輝度の向上という観点では、赤成分光、緑成分光及び青成分光以外の追加色成分光(例えば、黄成分光)を利用することが好ましい。一方で、色純度の向上という観点では、赤成分光、緑成分光及び青成分光以外の追加色成分光(例えば、黄成分光)を利用しないことが好ましい。このように、輝度の向上及び色純度の向上は、トレードオフの関係にある。 Here, in a projection display apparatus using a light source that emits white light such as a lamp, additional color component light (for example, yellow component light) other than red component light, green component light, and blue component light is used from the viewpoint of improving luminance. It is preferable to use (light). On the other hand, from the viewpoint of improving color purity, it is preferable not to use additional color component light (for example, yellow component light) other than red component light, green component light, and blue component light. Thus, improvement in luminance and improvement in color purity are in a trade-off relationship.
これに伴って、(1)追加色成分光を変調する光変調素子を備えた4板式の投写型映像表示装置(例えば、特許文献1)、追加色成分光をカットする可動式のダイクロイックミラーを備えた投写型映像表示装置(例えば、特許文献2)などが提案されている。
しかしながら、4板式の投写型映像表示装置では、一つのクロスダイクロイックキューブで4色以上の光を合成することができない。従って、投写型映像表示装置は、複数のダイクロイックキューブ(又は、クロスダイクロイックキューブ)を有する必要があり、投写手段のバックフォーカスが長くなる。 However, in a four-plate projection display apparatus, it is not possible to combine four or more colors with a single cross dichroic cube. Therefore, the projection display apparatus needs to have a plurality of dichroic cubes (or cross dichroic cubes), and the back focus of the projection unit becomes long.
この結果、3色の光を利用する投写型映像表示装置で用いられる投写手段を転用することができないため、投写型映像表示装置のコストが全体として上昇してしまう。 As a result, since the projection means used in the projection display apparatus using three colors of light cannot be diverted, the cost of the projection display apparatus increases as a whole.
一方で、可動式のダイクロイックミラーを備えた投写型映像表示装置では、ダイクロイックミラーを機構的に動かす必要があり、故障が生じやすい。 On the other hand, in a projection display apparatus provided with a movable dichroic mirror, the dichroic mirror needs to be moved mechanically, and failure tends to occur.
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、輝度の向上及び色純度の向上を考慮しながら、コストの上昇や故障の発生を抑制することを可能とする光学ユニット、照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an optical unit that can suppress an increase in cost and occurrence of a failure while considering an improvement in luminance and an improvement in color purity. An object of the present invention is to provide an illumination device and a projection display apparatus.
第1の特徴に係る光学ユニットは、第1色成分光と、第2色成分光と、前記第1色成分光と前記第2色成分光との間に存する波長帯を有する第3色成分光とを分離及び合成する。光学ユニットは、色成分光の波長特性に応じて、前記第1色成分光を第1方向へ導くとともに、前記第2色成分光及び前記第3色成分光を含む合成光を第2方向へ導いて分離する分離光学素子(ダイクロイックミラー112)と、前記分離光学素子によって分離された前記合成光のうち、前記第2色成分光の偏光状態を変換せずに、前記第3色成分光の偏光状態を変換する偏光変換素子(偏光変換素子60)と、前記偏光変換素子の光出射側に設けられており、前記第2色成分光を透過するとともに、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第1反射素子(反射素子61)と、前記偏光変換素子によって前記第3色成分光の偏光状態が変換されることにより、前記分離光学素子で第3方向へ導かれる前記第3色成分光の光路上に設けられており、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第2反射素子(反射ミラー80)と、前記分離光学素子と前記第2反射素子との間に設けられ、前記第3色成分光の偏光状態を電気的に調整可能な偏光調整素子(偏光調整素子70)とを備える。 The optical unit according to the first feature includes a first color component light, a second color component light, and a third color component having a wavelength band existing between the first color component light and the second color component light. Separate and synthesize light. The optical unit guides the first color component light in the first direction according to the wavelength characteristics of the color component light, and sends the combined light including the second color component light and the third color component light in the second direction. Of the combined light separated by the separating optical element (dichroic mirror 112) to be guided and separated and the separated optical element, the polarization state of the second color component light is not converted, and the third color component light A polarization conversion element (polarization conversion element 60) that converts a polarization state and a light output side of the polarization conversion element, transmits the second color component light, and separates the third color component light. The polarization state of the third color component light is converted by the first reflecting element (reflecting element 61) that reflects to the optical element side and the polarization conversion element, so that the separation optical element guides the third direction. Installed on the optical path of the third color component light A second reflection element (reflection mirror 80) that reflects the third color component light toward the separation optical element side, and is provided between the separation optical element and the second reflection element; A polarization adjusting element (polarization adjusting element 70) capable of electrically adjusting the polarization state of the color component light.
かかる特徴によれば、偏光変換素子及び第1反射素子は、第3色成分光の偏光状態を変換して分離光学素子側に反射する。偏光調整素子は、分離光学素子と第2反射素子との間において第3色成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。 According to this feature, the polarization conversion element and the first reflection element convert the polarization state of the third color component light and reflect it to the separation optical element side. The polarization adjusting element is configured to be capable of electrically adjusting the polarization state of the third color component light between the separation optical element and the second reflecting element.
すなわち、偏光調整素子は、第2反射素子で反射されて分離光学素子側に導かれる第3色成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。一方で、分離光学素子のカットオフ波長は、色成分光の偏光特性(偏光状態)によってシフトする。 That is, the polarization adjusting element is configured to be able to electrically adjust the polarization state of the third color component light reflected by the second reflecting element and guided to the separation optical element side. On the other hand, the cutoff wavelength of the separation optical element is shifted by the polarization characteristics (polarization state) of the color component light.
これによって、第1色成分光と第3色成分光とを分離光学素子に合成させるか否かを電気的に制御することができる。従って、輝度の向上及び色純度の向上を考慮しながら、コストの上昇や故障の発生を抑制することができる。 Thereby, it is possible to electrically control whether or not the first color component light and the third color component light are combined by the separation optical element. Therefore, it is possible to suppress an increase in cost and occurrence of a failure while considering improvement in luminance and color purity.
第2の特徴に係る照明装置は、第1色成分光と、第2色成分光と、前記第1色成分光と前記第2色成分光との間に存する波長帯を有する第3色成分光とを少なくとも出射する光源(光源10)を備える。照明装置は、前記光源から出射される光のうち、色成分光の波長特性に応じて、前記第1色成分光を第1方向へ導くとともに、前記第2色成分光及び前記第3色成分光を含む合成光を第2方向へ導いて分離する分離光学素子(ダイクロイックミラー112)と、前記分離光学素子によって分離された前記合成光のうち、前記第2色成分光の偏光状態を変換せずに、前記第3色成分光の偏光状態を変換する偏光変換素子(偏光変換素子60)と、前記偏光変換素子の光出射側に設けられており、前記第2色成分光を透過するとともに、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第1反射素子(反射素子61)と、前記偏光変換素子によって前記第3色成分光の偏光状態が変換されることにより、前記分離光学素子で第3方向へ導かれる前記第3色成分光の光路上に設けられており、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第2反射素子(反射ミラー80)と、前記分離光学素子と前記第2反射素子との間に設けられ、前記第3色成分光の偏光状態を電気的に調整可能な偏光調整素子(偏光調整素子70)とを備える。 The illumination device according to the second feature includes a first color component light, a second color component light, and a third color component having a wavelength band existing between the first color component light and the second color component light. A light source (light source 10) that emits at least light is provided. The illumination device guides the first color component light in the first direction according to the wavelength characteristic of the color component light out of the light emitted from the light source, and the second color component light and the third color component. A separation optical element (dichroic mirror 112) that guides and separates the combined light including light in the second direction, and converts the polarization state of the second color component light among the combined light separated by the separation optical element. And a polarization conversion element (polarization conversion element 60) that converts the polarization state of the third color component light, and a light exit side of the polarization conversion element, and transmits the second color component light. The polarization state of the third color component light is converted by the first reflective element (reflective element 61) that reflects the third color component light toward the separation optical element and the polarization conversion element. Guided in the third direction by optical element A second reflection element (reflection mirror 80) that is provided on the optical path of the third color component light and reflects the third color component light toward the separation optical element, the separation optical element, and the second reflection A polarization adjusting element (polarization adjusting element 70) provided between the elements and capable of electrically adjusting the polarization state of the third color component light.
第2の特徴において、前記光源は、白色光を発する白色光源である。照明装置は、前記白色光源が発する前記白色光の偏光状態を揃える偏光光学素子(PBSアレイ30)とを備える。前記分離光学素子には、前記偏光光学素子によって偏光状態が揃えられた前記第1色成分光、前記第2色成分光及び前記第3色成分光が入射する。 In the second feature, the light source is a white light source that emits white light. The illumination device includes a polarizing optical element (PBS array 30) that aligns the polarization state of the white light emitted from the white light source. The first color component light, the second color component light, and the third color component light that are polarized by the polarization optical element are incident on the separation optical element.
第2の特徴において、前記偏光光学素子は、前記白色光源が発する前記白色光の偏光状態をP偏光に揃える。前記分離光学素子は、前記分離光学素子で反射された前記第1色成分光と前記第2反射素子で反射された前記第3色成分光とを合成する。 In the second feature, the polarizing optical element aligns the polarization state of the white light emitted from the white light source with P-polarized light. The separation optical element combines the first color component light reflected by the separation optical element and the third color component light reflected by the second reflection element.
第2の特徴において、前記偏光光学素子は、前記白色光源が発する前記白色光の偏光状態をS偏光に揃える。前記分離光学素子は、前記分離光学素子を透過した前記第1色成分光と前記第2反射素子で反射された前記第3色成分光とを合成する。 In the second feature, the polarizing optical element aligns the polarization state of the white light emitted from the white light source with S-polarized light. The separation optical element combines the first color component light transmitted through the separation optical element and the third color component light reflected by the second reflection element.
第2の特徴において、前記第1反射素子は、前記偏光変換素子の光出射面に設けられた誘電体多層膜である。 In the second feature, the first reflecting element is a dielectric multilayer film provided on a light emitting surface of the polarization conversion element.
第3の特徴に係る投写型映像表示装置は、第1の特徴に係る照明装置と、前記照明装置から出射された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射された光を投射する投写手段とを備える。 A projection display apparatus according to a third feature projects the illumination device according to the first feature, a light modulation element that modulates light emitted from the illumination device, and light emitted from the light modulation element. Projecting means.
第3の特徴において、前記光源は、白色光を発する白色光源である。前記光変調素子は、赤成分光を変調する赤変調素子と、緑成分光を変調する緑変調素子と、青成分光を変調する青変調素子とを含む。前記照明装置は、前記赤成分光、前記緑成分光、前記青成分光及び前記黄成分光に前記白色光を分離する色分離ユニットと、前記赤変調素子、前記緑変調素子及び前記青変調素子から出射された光を合成する色合成素子とをさらに有する。前記投写手段は、前記色合成素子から出射された光を投射する。前記第1色成分光は、前記緑成分光であり、前記第2色成分光は、前記赤成分光であり、前記第3色成分光は、前記黄色成分光である。 In the third feature, the light source is a white light source that emits white light. The light modulation element includes a red modulation element that modulates red component light, a green modulation element that modulates green component light, and a blue modulation element that modulates blue component light. The illumination device includes a color separation unit that separates the white light into the red component light, the green component light, the blue component light, and the yellow component light, the red modulation element, the green modulation element, and the blue modulation element. And a color synthesizing element that synthesizes the light emitted from the light source. The projection unit projects light emitted from the color synthesis element. The first color component light is the green component light, the second color component light is the red component light, and the third color component light is the yellow component light.
第3の特徴において、前記光源は、白色光を発する白色光源である。前記光変調素子は、赤成分光を変調する赤変調素子と、緑成分光を変調する緑変調素子と、青成分光を変調する青変調素子とを含む。前記照明装置は、前記赤成分光、前記緑成分光、前記青成分光及び前記黄成分光に前記白色光を分離する色分離ユニットと、前記赤変調素子、前記緑変調素子及び前記青変調素子から出射された光を合成する色合成素子とをさらに有する。前記投写手段は、前記色合成素子から出射された光を投射する。前記第1色成分光は、前記赤成分光であり、前記第2色成分光は、前記緑成分光であり、前記第3色成分光は、前記黄色成分光である。 In the third feature, the light source is a white light source that emits white light. The light modulation element includes a red modulation element that modulates red component light, a green modulation element that modulates green component light, and a blue modulation element that modulates blue component light. The illumination device includes a color separation unit that separates the white light into the red component light, the green component light, the blue component light, and the yellow component light, the red modulation element, the green modulation element, and the blue modulation element. And a color synthesizing element that synthesizes the light emitted from the light source. The projection unit projects light emitted from the color synthesis element. The first color component light is the red component light, the second color component light is the green component light, and the third color component light is the yellow component light.
本発明によれば、輝度の向上及び色純度の向上を考慮しながら、コストの上昇や故障の発生を抑制することを可能とする光学ユニット、照明装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical unit, an illuminating device, and a projection display apparatus that can suppress an increase in cost and occurrence of a failure while considering improvement in luminance and improvement in color purity. it can.
以下において、本発明の実施形態に係る照明装置及び投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。 Hereinafter, an illumination device and a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
[第1実施形態]
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を示す図である。
[First Embodiment]
(Configuration of projection display device)
Hereinafter, the configuration of the projection display apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a
図1に示すように、投写型映像表示装置100は、光源10と、フライアイレンズユニット20と、PBSアレイ30と、複数の液晶パネル40(液晶パネル40R、液晶パネル40G、液晶パネル40B)と、クロスダイクロイックプリズム50と、偏光変換素子60と、偏光調整素子70と、反射ミラー80とを有する。
As shown in FIG. 1, the
光源10は、白色光を発するUHPランプなどである。すなわち、光源10が発する光は、赤成分光、緑成分光及び青成分光を含む。白色光は、これらに加えて、黄成分光を含む。
The
具体的には、光源10が発する光について、図2を参照しながら説明する。ここで、光量は、光源10から発せられる光のエネルギーと比視感度との積によって導出される。
Specifically, the light emitted from the
図2に示すように、比視感度は、緑色に相当する波長帯をピークとして、短波長(青色)側及び長波長(赤色)側となる程低下する傾向を有する。従って、UHPランプのような光源10から発せられる光のエネルギーが、440nm付近(青色)、550nm付近(緑色)、580nm付近(黄色)に、この順でピークがあったとしても、光源10が発する光量は、緑色に相当する波長帯で最も大きい。また、光源10が発する光量は、緑色に相当する波長帯に次いで、黄色に相当する波長帯で大きい。
As shown in FIG. 2, the relative visibility has a tendency to decrease as it reaches the short wavelength (blue) side and the long wavelength (red) side with the wavelength band corresponding to green as a peak. Accordingly, even if the energy of light emitted from the
このように、黄色に相当する波長帯を有する光は、光源10から発せられる光のエネルギー及び比視感度の面から、照明装置の出射光量に大きく貢献することが分かる。
Thus, it can be seen that light having a wavelength band corresponding to yellow greatly contributes to the amount of light emitted from the illumination device in terms of the energy of the light emitted from the
なお、上述した4種類の色成分光について着目した場合には、青成分光の波長帯と緑成分光の波長帯とは隣接しており、緑成分光の波長帯と黄成分光の波長帯とは隣接しており、黄成分光の波長帯と赤成分光の波長帯とは隣接している。 When focusing on the above-described four types of color component light, the wavelength band of the blue component light and the wavelength band of the green component light are adjacent to each other, and the wavelength band of the green component light and the wavelength band of the yellow component light. Are adjacent to each other, and the wavelength band of yellow component light and the wavelength band of red component light are adjacent to each other.
フライアイレンズユニット20は、光源10が発する光を均質化する。具体的には、フライアイレンズユニット20は、フライアイレンズ20a及びフライアイレンズ20bによって構成される。
The fly-
フライアイレンズ20a及びフライアイレンズ20bは、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源10が発する光が液晶パネル40の全面に照射されるように、光源10が発する光を集光する。
The fly-
PBSアレイ30は、フライアイレンズユニット20から出射された光の偏光状態を揃える。第1実施形態では、PBSアレイ30は、フライアイレンズユニット20から出射された光をP偏光に揃える。
The
液晶パネル40Rは、赤成分光の偏光方向を回旋させることによって赤成分光を変調する。液晶パネル40Rの光入射面側には、一の偏光方向(例えば、P偏光)を有する光を透過して、他の偏光方向(例えば、S偏光)を有する光を遮光する入射側偏光板41Rが設けられている。液晶パネル40Rの光出射面側には、一の偏光方向(例えば、P偏光)を有する光を遮光して、他の偏光方向(例えば、S偏光)を有する光を透過する出射側偏光板42Rが設けられている。
The
同様に、液晶パネル40G及び液晶パネル40Bは、それぞれ、緑成分光及び青成分光の偏光方向を回旋させることによって緑成分光及び青成分光を変調する。液晶パネル40Gの光入射面側には、入射側偏光板41Gが設けられており、液晶パネル40Gの光出射面側には、出射側偏光板42Gが設けられている。液晶パネル40Bの光入射面側には、入射側偏光板41Bが設けられており、液晶パネル40Bの光出射面側には、出射側偏光板42Bが設けられている。
Similarly, the
クロスダイクロイックプリズム50は、液晶パネル40R、液晶パネル40G及び液晶パネル40Bから出射された光を合成する。クロスダイクロイックプリズム50は、投写レンズユニット160側に合成光を出射する。
The cross
偏光変換素子60は、ダイクロイックミラー112を透過した赤成分光の光路上に設けられている。偏光変換素子60は、後述するダイクロイックミラー112を透過した光のうち、赤成分光の偏光状態を変換せずに、黄成分光の偏光状態を変換する。偏光変換素子60の詳細については後述する(図4及び図5を参照)。
The
偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112と反射ミラー80との間において黄成分光の光路上に設けられている。具体的には、偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112で反射された黄成分光の光路上、かつ、反射ミラー80で反射された黄成分光の光路上に設けられている。偏光調整素子70は、黄成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。偏光調整素子70は、黄成分光を透過する。偏光調整素子70の詳細については後述する(図4及び図5を参照)。
The
反射ミラー80は、偏光調整素子70を透過した黄成分光を偏光調整素子70側に反射する。すなわち、反射ミラー80は、後述するダイクロイックミラー112で反射された黄成分光をダイクロイックミラー112側に反射する。
The
また、投写型映像表示装置100は、ミラー群(ダイクロイックミラー111、ダイクロイックミラー112、反射ミラー121〜反射ミラー123)と、レンズ群(コンデンサレンズ131〜コンデンサレンズ133、コンデンサレンズ140R、コンデンサレンズ140G、コンデンサレンズ140B、リレーレンズ151〜リレーレンズ153)とを有する。
Further, the
ダイクロイックミラー111は、波長特性に応じて色成分光を反射又は透過する機能を有する。具体的には、ダイクロイックミラー111は、PBSアレイ30から出射された光のうち、青成分光を透過する。ダイクロイックミラー111は、PBSアレイ30から出射された光のうち、赤成分光、緑成分光及び黄成分光を反射する。すなわち、ダイクロイックミラー111のカットオフ波長は、青成分光の波長帯と緑成分光の波長帯との間に設けられている。
The
ダイクロイックミラー112は、波長特性に応じて色成分光を反射又は透過する機能を有する。具体的には、ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー111で反射された光のうち、赤成分光を透過する。ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー111で反射された光のうち、緑成分光を反射する。すなわち、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長は、緑成分光の波長帯と赤成分光の波長帯との間に設けられている。
The
ここで、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長は、色成分光の偏光特性(偏光状態)に応じてシフトする。具体的には、ダイクロイックミラー112は、黄成分光がP偏光である場合には、黄成分光を透過する。一方で、ダイクロイックミラー112は、黄成分光がS偏光である場合には、黄成分光を反射する。
Here, the cutoff wavelength of the
具体的には、図3に示すように、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長は、色成分光の偏光状態に応じてシフトする。すなわち、色成分光がS偏光である場合には、色成分光がP偏光である場合よりも、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長が長波長側にシフトする。
Specifically, as shown in FIG. 3, the cutoff wavelength of the
色成分光がP偏光である場合には、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長は、緑成分光の波長帯と黄成分光の波長帯との間に設けられていると考えることができる。一方で、色成分光がS偏光である場合には、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長は、黄成分光の波長帯と赤成分光の波長帯との間に設けられていると考えることができる。
When the color component light is P-polarized light, it can be considered that the cutoff wavelength of the
反射ミラー121は、青成分光を反射して青成分光を液晶パネル40B側に導く。反射ミラー122及び反射ミラー123は、赤成分光を反射して赤成分光を液晶パネル40R側に導く。
The
コンデンサレンズ131は、光源10が発する白色光を集光するレンズである。コンデンサレンズ132は、ダイクロイックミラー111を透過した青成分光を集光する。コンデンサレンズ133は、ダイクロイックミラー111で反射された赤成分光、緑成分光及び黄成分光を集光する。
The
コンデンサレンズ140Rは、液晶パネル40Rに赤成分光が照射されるように、赤成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ140Gは、液晶パネル40Gに緑成分光が照射されるように、緑成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ140Bは、液晶パネル40Bに青成分光が照射されるように、青成分光を略平行光化する。
The
リレーレンズ151〜リレーレンズ153は、赤成分光の拡大を抑制しながら、液晶パネル40R上に赤成分光を略結像する。
The
さらに、投写型映像表示装置100は、投写レンズユニット160を有する。投写レンズユニット160は、クロスダイクロイックプリズム50から出射された合成光(映像光)をスクリーン上などに投写する。
Further, the
第1実施形態では、緑成分光が「第1色成分光」に相当する。赤成分光が「第2色成分光」に相当する。黄成分光が「第3色成分光」に相当する。 In the first embodiment, the green component light corresponds to “first color component light”. Red component light corresponds to “second color component light”. The yellow component light corresponds to “third color component light”.
第1実施形態では、光源10、PBSアレイ30、偏光変換素子60、反射素子61、偏光調整素子70、反射ミラー80及びダイクロイックミラー112は、「照明装置」を構成する。なお、照明装置は、液晶パネル40及び投写レンズユニット160を含まないことに留意すべきである。但し、照明装置は、他の光学素子を含む構成を有していてもよい。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、偏光変換素子60、反射素子61、偏光調整素子70、反射ミラー80及びダイクロイックミラー112は、「光学ユニット」を構成する。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、ダイクロイックミラー111及びダイクロイックミラー112は、赤成分光、緑成分光、青成分光及び黄成分光に白色光を分離する色分離ユニットを構成する。
In the first embodiment, the
(動作原理)
以下において、第1実施形態に係る動作原理について、図面を参照しながら説明する。図4及び図5は、第1実施形態に係る動作原理を示す図である。具体的には、図4は、黄成分光を利用するケースについて示しており、図5は、黄成分光を利用しないケースについて示している。なお、第1実施形態では、PBSアレイ30は、光源10が発する白色光の偏光状態をP偏光に揃えることを前提とする。
(Operating principle)
Hereinafter, the operation principle according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. 4 and 5 are diagrams illustrating an operation principle according to the first embodiment. Specifically, FIG. 4 shows a case where yellow component light is used, and FIG. 5 shows a case where yellow component light is not used. In the first embodiment, the
最初に、黄成分光を利用するケースについて図4を参照しながら説明する。図4に示すように、ダイクロイックミラー112は、緑成分光を第1方向に反射して、赤成分光を第2方向に透過する。ダイクロイックミラー112は、黄成分光がP偏光であるため、赤成分光とともに黄成分光を第2方向に透過する。
First, a case in which yellow component light is used will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the
偏光変換素子60は、赤成分光の偏光状態を変換せずに、黄成分光の偏光状態を変換する。具体的には、偏光変換素子60は、黄成分光の偏光状態を線偏光(又は、円偏光)から円偏光(又は、線偏光)に変換する。偏光変換素子60は、黄成分光の偏光方向を略45°回旋してもよい。
The
偏光変換素子60の光出射側には、赤成分光を透過するとともに、黄成分光を反射する反射素子61が設けられている。反射素子61は、偏光変換素子60の光出射面に蒸着された誘電体多層膜である。
A
すなわち、反射素子61によって黄成分光が反射されるため、黄成分光は、偏光変換素子60を2回通ることになる。従って、偏光変換素子60で偏光状態が変換された結果、P偏光を有する黄成分光は、S偏光を有する黄成分光に変換される。
That is, since the yellow component light is reflected by the reflecting
ダイクロイックミラー112は、偏光変換素子60で反射された黄成分光がS偏光であるため、偏光調整素子70(反射ミラー80)側、すなわち、第3方向に黄成分光を反射する。
Since the yellow component light reflected by the
偏光調整素子70は、黄成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。黄成分光を利用するケースでは、偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112で反射されたS偏光の黄成分光を円偏光に調整して透過する。偏光調整素子70は、反射ミラー80で反射された円偏光の黄成分光をP偏光に調整して透過する。
The
ダイクロイックミラー112は、偏光調整素子70によって黄成分光がP偏光に調整されるため、反射ミラー80で反射された黄成分光を透過する。すなわち、ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー112で反射された緑成分光と反射ミラー80で反射された黄成分光とを合成する。
The
次に、黄成分光を利用しないケースについて図5を参照しながら説明する。図5に示すように、黄成分光を利用しないケースでは、偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112で反射されたS偏光の黄成分光を調整せずに透過する。同様に、偏光調整素子70は、反射ミラー80で反射されたS偏光の黄成分光を調整せずに透過する。
Next, a case where yellow component light is not used will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, in the case where yellow component light is not used, the
ダイクロイックミラー112は、偏光調整素子70から出射された黄成分光がS偏光であるため、反射ミラー80で反射された黄成分光を反射する。ダイクロイックミラー112で反射された黄成分光は、反射の繰り返しなどによって減衰し、結果的には利用されないことに留意すべきである。
The
(作用及び効果)
第1実施形態によれば、偏光変換素子60及び反射素子61は、黄成分光の偏光状態を変換してダイクロイックミラー112側に反射する。偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112と反射ミラー80との間において黄成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。
(Function and effect)
According to the first embodiment, the
すなわち、偏光調整素子70は、反射ミラー80で反射されてダイクロイックミラー112側に導かれる黄成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。一方で、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長は、色成分光の偏光特性(偏光状態)によってシフトする。
That is, the
これによって、緑成分光と黄成分光とをダイクロイックミラー112に合成させるか否かを電気的に制御することができる。従って、輝度の向上及び色純度の向上を考慮しながら、コストの上昇や故障の発生を抑制することができる。
Thereby, it is possible to electrically control whether or not the
[第2実施形態]
以下において、第2実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第1実施形態と第2実施形態との相違点について主として説明する。
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following, differences between the first embodiment and the second embodiment described above will be mainly described.
上述した第1実施形態では、PBSアレイ30は、光源10が発する白色光をP偏光に揃える。偏光変換素子60は、ダイクロイックミラー112を透過した赤成分光の光路上に設けられている。ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー112で反射された緑成分光と反射ミラー80で反射された黄成分光とを合成する。
In the first embodiment described above, the
一方で、第2実施形態では、PBSアレイ30は、光源10が発する白色光をS偏光に揃える。偏光変換素子60は、ダイクロイックミラー112で反射された緑成分光の光路上に設けられている。ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー112を透過した赤成分光と反射ミラー80で反射された黄成分光とを合成する。
On the other hand, in the second embodiment, the
第2実施形態では、赤成分光が「第1色成分光」に相当する。緑成分光が「第2色成分光」に相当する。黄成分光が「第3色成分光」に相当する。 In the second embodiment, red component light corresponds to “first color component light”. The green component light corresponds to “second color component light”. The yellow component light corresponds to “third color component light”.
(動作原理)
以下において、第2実施形態に係る動作原理について、図面を参照しながら説明する。図6及び図7は、第2実施形態に係る動作原理を示す図である。具体的には、図6は、黄成分光を利用するケースについて示しており、図7は、黄成分光を利用しないケースについて示している。なお、第2実施形態では、PBSアレイ30は、光源10が発する白色光の偏光状態をS偏光に揃えることを前提とする。
(Operating principle)
Hereinafter, the operating principle according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. 6 and 7 are diagrams illustrating an operation principle according to the second embodiment. Specifically, FIG. 6 shows a case where yellow component light is used, and FIG. 7 shows a case where yellow component light is not used. In the second embodiment, the
最初に、黄成分光を利用するケースについて図6を参照しながら説明する。図6に示すように、ダイクロイックミラー112は、緑成分光を第2方向に反射して、赤成分光を第1方向に透過する。ダイクロイックミラー112は、黄成分光がS偏光であるため、緑成分光とともに黄成分光を第2方向に反射する。
First, a case in which yellow component light is used will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the
偏光変換素子60は、緑成分光の偏光状態を変換せずに、黄成分光の偏光状態を変換する。具体的には、偏光変換素子60は、黄成分光の偏光状態を線偏光(又は、円偏光)から円偏光(又は、線偏光)に変換する。偏光変換素子60は、黄成分光の偏光方向を略45°回旋してもよい。
The
偏光変換素子60の光出射側には、緑成分光を透過するとともに、黄成分光を反射する反射素子61が設けられている。反射素子61は、偏光変換素子60の光出射面に蒸着された誘電体多層膜である。
A
すなわち、反射素子61によって黄成分光が反射されるため、黄成分光は、偏光変換素子60を2回通ることになる。従って、偏光変換素子60で偏光状態が変換された結果、S偏光を有する黄成分光は、P偏光を有する黄成分光に変換される。
That is, since the yellow component light is reflected by the reflecting
ダイクロイックミラー112は、偏光変換素子60で反射された黄成分光がP偏光であるため、偏光調整素子70(反射ミラー80)側、すなわち、第3方向に黄成分光を透過する。
The
偏光調整素子70は、黄成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。黄成分光を利用するケースでは、偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112を透過したP偏光の黄成分光を円偏光に調整して透過する。偏光調整素子70は、反射ミラー80で反射された円偏光の黄成分光をS偏光に調整して透過する。
The
ダイクロイックミラー112は、偏光調整素子70によって黄成分光がS偏光に調整されるため、反射ミラー80で反射された黄成分光を反射する。すなわち、ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー112を透過した赤成分光と反射ミラー80で反射された黄成分光とを合成する。
The
次に、黄成分光を利用しないケースについて図7を参照しながら説明する。図7に示すように、黄成分光を利用しないケースでは、偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112を透過したP偏光の黄成分光を調整せずに透過する。同様に、偏光調整素子70は、反射ミラー80で反射されたP偏光の黄成分光を調整せずに透過する。
Next, a case where yellow component light is not used will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, in the case where yellow component light is not used, the
ダイクロイックミラー112は、偏光調整素子70から出射された黄成分光がP偏光であるため、反射ミラー80で反射された黄成分光を透過する。ダイクロイックミラー112を透過した黄成分光は、透過の繰り返しなどによって減衰し、結果的には利用されないことに留意すべきである。
The
(作用及び効果)
第2実施形態によれば、偏光変換素子60及び反射素子61は、黄成分光の偏光状態を変換してダイクロイックミラー112側に反射する。偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー112と反射ミラー80との間において黄成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。
(Function and effect)
According to the second embodiment, the
すなわち、偏光調整素子70は、反射ミラー80で反射されてダイクロイックミラー112側に導かれる黄成分光の偏光状態を電気的に調整可能に構成されている。一方で、ダイクロイックミラー112のカットオフ波長は、色成分光の偏光特性(偏光状態)によってシフトする。
That is, the
これによって、赤成分光と黄成分光とをダイクロイックミラー112に合成させるか否かを電気的に制御することができる。従って、輝度の向上及び色純度の向上を考慮しながら、コストの上昇や故障の発生を抑制することができる。
Thereby, it is possible to electrically control whether or not the
[第3実施形態]
以下において、第3実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第1実施形態と第3実施形態との相違点について主として説明する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment will be described with reference to the drawings. In the following, differences between the first embodiment and the third embodiment described above will be mainly described.
具体的には、第3実施形態では、第1実施形態と比べて、赤成分光の光路と青成分光の光路とが入れ替わっている。また、第3実施形態では、第1実施形態と比べて、偏光変換素子60、偏光調整素子70及び反射ミラー80の配置が異なっている。
Specifically, in the third embodiment, the optical path of red component light and the optical path of blue component light are interchanged as compared with the first embodiment. In the third embodiment, the arrangement of the
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第3実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図8は、第3実施形態に係る投写型映像表示装置100を示す図である。
(Configuration of projection display device)
The configuration of the projection display apparatus according to the third embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 8 is a diagram showing a
図8に示すように、投写型映像表示装置100は、ダイクロイックミラー111及びダイクロイックミラー112に代えて、ダイクロイックミラー211及びダイクロイックミラー212を有する。
As shown in FIG. 8, the
ダイクロイックミラー211は、波長特性に応じて色成分光を反射又は透過する機能を有する。具体的には、ダイクロイックミラー211は、PBSアレイ30から出射された光のうち、赤成分光及び黄成分光を透過する。ダイクロイックミラー211は、PBSアレイ30から出射された光のうち、緑成分光及び青成分光を反射する。すなわち、ダイクロイックミラー211のカットオフ波長は、赤成分光の波長帯と緑成分光の波長帯との間に設けられている。
The
ここで、ダイクロイックミラー211のカットオフ波長は、ダイクロイックミラー112と同様に、色成分光の偏光特性(偏光状態)に応じてシフトする。具体的には、ダイクロイックミラー211は、黄成分光がP偏光である場合には、黄成分光を透過する。一方で、ダイクロイックミラー112は、黄成分光がS偏光である場合には、黄成分光を反射する。
Here, like the
ダイクロイックミラー212は、波長特性に応じて色成分光を反射又は透過する機能を有する。具体的には、ダイクロイックミラー212は、ダイクロイックミラー211で反射された光のうち、青成分光を透過する。ダイクロイックミラー212は、ダイクロイックミラー211で反射された光のうち、緑成分光を反射する。すなわち、ダイクロイックミラー212のカットオフ波長は、緑成分光の波長帯と青成分光の波長帯との間に設けられている。
The
偏光変換素子60は、ダイクロイックミラー211を透過した赤成分光の光路上に設けられている。偏光調整素子70は、ダイクロイックミラー211で反射された黄成分光の光路上、かつ、反射ミラー80で反射された黄成分光の光路上に設けられている。
The
これによって、第1実施形態と同様に、偏光調整素子70を電気的に制御することによって、緑成分光に黄成分光を選択的に重畳される。
As a result, similarly to the first embodiment, the yellow component light is selectively superimposed on the green component light by electrically controlling the
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
上述した実施形態では、赤成分光、緑成分光及び青成分光以外の追加色成分光として黄成分光を利用するケースについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、マゼンタ成分光やシアン成分光を追加色成分光として利用しておもよい。 In the above-described embodiment, the case where yellow component light is used as additional color component light other than red component light, green component light, and blue component light has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, magenta component light or cyan component light may be used as the additional color component light.
上述した実施形態では、反射素子61は、偏光変換素子60の光出射面に蒸着された誘電体多層膜であるが、これに限定されるものではない。具体的には、反射素子61は、偏光変換素子60から出射された光(赤成分光又は緑成分光)の光路上に設けられた反射ミラーであってもよい。なお、反射ミラーは、黄成分光を反射するとともに、他の色成分光(赤成分光又は緑成分光)を透過する。
In the embodiment described above, the
10・・・光源、20・・・フライアイレンズユニット、30・・・PBSアレイ、40・・・液晶パネル、41・・・入射側偏光板、42・・・出射側偏光板、50・・・クロスダイクロイックプリズム、60・・・偏光変換素子、61・・・反射素子、70・・・偏光調整素子、80・・・反射ミラー、100・・・投写型映像表示装置、111・・・ダイクロイックミラー、112・・・ダイクロイックミラー、121〜123・・・反射ミラー、131〜133・・・コンデンサレンズ、140・・・コンデンサレンズ、151〜153・・・リレーレンズ、160・・・投写レンズユニット、211・・・ダイクロイックミラー、212・・・ダイクロイックミラー
DESCRIPTION OF
Claims (9)
色成分光の波長特性に応じて、前記第1色成分光を第1方向へ導くとともに、前記第2色成分光及び前記第3色成分光を含む合成光を第2方向へ導いて分離する分離光学素子と、
前記分離光学素子で分離された前記合成光のうち、前記第2色成分光の偏光状態を変換せずに、前記第3色成分光の偏光状態を変換する偏光変換素子と、
前記偏光変換素子の光出射側に設けられており、前記第2色成分光を透過するとともに、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第1反射素子と、
前記偏光変換素子によって前記第3色成分光の偏光状態が変換されることにより、前記分離光学素子で第3方向へ導かれる前記第3色成分光の光路上に設けられており、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第2反射素子と、
前記分離光学素子と前記第2反射素子との間に設けられ、前記第3色成分光の偏光状態を電気的に調整可能な偏光調整素子とを備えることを特徴とする光学ユニット。 An optical unit that separates and combines first color component light, second color component light, and third color component light having a wavelength band existing between the first color component light and the second color component light. There,
In accordance with the wavelength characteristics of the color component light, the first color component light is guided in the first direction, and the combined light including the second color component light and the third color component light is guided in the second direction and separated. A separation optical element;
Of the combined light separated by the separation optical element, a polarization conversion element that converts the polarization state of the third color component light without converting the polarization state of the second color component light; and
A first reflection element that is provided on the light exit side of the polarization conversion element, transmits the second color component light, and reflects the third color component light to the separation optical element side;
The third color component light is provided on the optical path of the third color component light guided in the third direction by the separation optical element by converting the polarization state of the third color component light by the polarization conversion element. A second reflective element that reflects color component light toward the separating optical element;
An optical unit comprising: a polarization adjusting element that is provided between the separation optical element and the second reflecting element and is capable of electrically adjusting a polarization state of the third color component light.
前記光源が発する光のうち、色成分光の波長特性に応じて、前記第1色成分光を第1方向へ導くとともに、前記第2色成分光及び前記第3色成分光を含む合成光を第2方向へ導いて分離する分離光学素子と、
前記分離光学素子で分離された前記合成光のうち、前記第2色成分光の偏光状態を変換せずに、前記第3色成分光の偏光状態を変換する偏光変換素子と、
前記偏光変換素子の光出射側に設けられており、前記第2色成分光を透過するとともに、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第1反射素子と、
前記偏光変換素子によって前記第3色成分光の偏光状態が変換されることにより、前記分離光学素子で第3方向へ導かれる前記第3色成分光の光路上に設けられており、前記第3色成分光を前記分離光学素子側に反射する第2反射素子と、
前記分離光学素子と前記第2反射素子との間に設けられ、前記第3色成分光の偏光状態を電気的に調整可能な偏光調整素子とを備えることを特徴とする照明装置。 Illumination including a light source that emits at least first color component light, second color component light, and third color component light having a wavelength band existing between the first color component light and the second color component light A device,
Of the light emitted from the light source, the first color component light is guided in the first direction according to the wavelength characteristics of the color component light, and the combined light including the second color component light and the third color component light is generated. A separating optical element that guides and separates in the second direction;
Of the combined light separated by the separation optical element, a polarization conversion element that converts the polarization state of the third color component light without converting the polarization state of the second color component light; and
A first reflection element that is provided on the light exit side of the polarization conversion element, transmits the second color component light, and reflects the third color component light to the separation optical element side;
The third color component light is provided on the optical path of the third color component light guided in the third direction by the separation optical element by converting the polarization state of the third color component light by the polarization conversion element. A second reflective element that reflects color component light toward the separating optical element;
An illumination apparatus comprising: a polarization adjustment element that is provided between the separation optical element and the second reflection element and is capable of electrically adjusting a polarization state of the third color component light.
前記白色光源が発する前記白色光の偏光状態を揃える偏光光学素子をさらに備え、
前記分離光学素子には、前記偏光光学素子によって偏光状態が揃えられた前記第1色成分光、前記第2色成分光及び前記第3色成分光が入射することを特徴とする請求項2に記載の照明装置。 The light source is a white light source that emits white light,
A polarizing optical element that aligns the polarization state of the white light emitted by the white light source;
3. The separation optical element, wherein the first color component light, the second color component light, and the third color component light whose polarization states are aligned by the polarization optical element are incident on the separation optical element. The lighting device described.
前記分離光学素子は、前記分離光学素子で反射された前記第1色成分光と前記第2反射素子で反射された前記第3色成分光とを合成することを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 The polarizing optical element aligns the polarization state of the white light emitted from the white light source with P-polarized light,
4. The separation optical element combines the first color component light reflected by the separation optical element and the third color component light reflected by the second reflection element. Lighting equipment.
前記分離光学素子は、前記分離光学素子を透過した前記第1色成分光と前記第2反射素子で反射された前記第3色成分光とを合成することを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 The polarizing optical element has the polarization state of the white light emitted from the white light source aligned with S-polarized light,
The separation optical element combines the first color component light transmitted through the separation optical element and the third color component light reflected by the second reflection element. Lighting device.
前記光変調素子は、赤成分光を変調する赤変調素子と、緑成分光を変調する緑変調素子と、青成分光を変調する青変調素子とを含み、
前記照明装置は、前記赤成分光、前記緑成分光、前記青成分光及び前記黄成分光に前記白色光を分離する色分離ユニットと、前記赤変調素子、前記緑変調素子及び前記青変調素子から出射された光を合成する色合成素子とをさらに有しており、
前記投写手段は、前記色合成素子から出射された光を投射し、
前記第1色成分光は、前記緑成分光であり、
前記第2色成分光は、前記赤成分光であり、
前記第3色成分光は、前記黄色成分光であることを特徴とする請求項7に記載の投写型映像表示装置。 The light source is a white light source that emits white light,
The light modulation element includes a red modulation element that modulates red component light, a green modulation element that modulates green component light, and a blue modulation element that modulates blue component light,
The illumination device includes a color separation unit that separates the white light into the red component light, the green component light, the blue component light, and the yellow component light, the red modulation element, the green modulation element, and the blue modulation element. A color synthesizing element that synthesizes the light emitted from
The projection means projects light emitted from the color synthesis element;
The first color component light is the green component light;
The second color component light is the red component light;
The projection display apparatus according to claim 7, wherein the third color component light is the yellow component light.
前記光変調素子は、赤成分光を変調する赤変調素子と、緑成分光を変調する緑変調素子と、青成分光を変調する青変調素子とを含み、
前記照明装置は、前記赤成分光、前記緑成分光、前記青成分光及び前記黄成分光に前記白色光を分離する色分離ユニットと、前記赤変調素子、前記緑変調素子及び前記青変調素子から出射された光を合成する色合成素子とをさらに有しており、
前記投写手段は、前記色合成素子から出射された光を投射し、
前記第1色成分光は、前記赤成分光であり、
前記第2色成分光は、前記緑成分光であり、
前記第3色成分光は、前記黄色成分光であることを特徴とする請求項7に記載の投写型映像表示装置。 The light source is a white light source that emits white light,
The light modulation element includes a red modulation element that modulates red component light, a green modulation element that modulates green component light, and a blue modulation element that modulates blue component light,
The illumination device includes a color separation unit that separates the white light into the red component light, the green component light, the blue component light, and the yellow component light, the red modulation element, the green modulation element, and the blue modulation element. A color synthesizing element that synthesizes the light emitted from
The projection means projects light emitted from the color synthesis element;
The first color component light is the red component light;
The second color component light is the green component light,
The projection display apparatus according to claim 7, wherein the third color component light is the yellow component light.
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