JPH0363690A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光束の空間変調に２次元液晶表示素子を用い
て、例えばビデオ画像をスクリーン上に投射する投射型
表示装置に関するものである。

［従来の技術１ 従来、この種の投射型表示装置として、特開昭６３−３
９２９４号公報がある。

これは、第８図に示すように構成され、白色光源２３が
発した光束がコリメーションレンズ２２に入射して平行
光束となり、偏光ビームスプリッタ−２１の光分割面で
Ｓ偏光成分が反射して３金色分解光学系１１に向かう。

３金色分解光学系１１は、第１プリズムＩＩＡ　。

第２プリズムＩＩＢ　、第３プリズムＩＩＣから構成さ
れ、第１プリズムＩＩＡの面１１ａに偏光ビームスプリ
ッタ−２１からのＳ偏光成分が入射する。

第１プリズムｌｌＡの第２面ｌｉｅには青色光を反射し
それより長波長域を通過させるダイクロイック干渉薄膜
が蒸着され、面１１ｆには赤反射緑透過のダイクロイッ
ク干渉薄膜が蒸着されている。したがって、入射面１１
ａに入射した偏光ビームスプリッタ−２１からの光は、
面ｌｉｅで青色光が反射し、面１１ａで内面全反射して
出射面１１ｂへ向かい、面Ｈｅを透過した光の内、面１
１ｆで反射した赤色光は空隙に接する面で内面反射して
出射面１１ｃへ向かい、面１１ｆを透過した緑色光は出
射面ｌｉｄへ向かう。３金色分解光学系１１の各出射面
１１ｂ　、　ｌｌｃ　、　ｌｉｄには、青色成分の映像
、赤色成分の映像、緑色成分の映像表示する２次元液晶
素子１２．１３．１４が接着されていて、これらの各液
晶表示素子１２゜１３、１４の裏面に反射鏡１５．１６
．１７が夫々設けられている。

すなわち、３金色分解光学系１１により青色。

赤色、緑色の色成分光に分解された光は、各液晶表示素
子１２．１３．１４へ入射し、そこで映像信号に応じて
空間変調され、反射鏡１５．１６．１７で反射して再び
液晶表示素子１２．１３．１４を逆方向から通過する。

液晶表示素子は複屈折性を有するので、光束は素子内の
往復後、直線偏光面が映像信号に比例して回転して出射
し、これらの各色成分の直線偏光光が光路を逆行する内
で合成されて色分解光学系１１の入射面１１ａから射出
し、偏光面が入射光に対して９０°回転した成分が今度
は偏光ビームスプリッタ−２１を通過し、投影レンズ２
４でスクリーン２５へ投影される。

なお、１８．１９．２０は液晶表示素子の駆動回路であ
る。

【発明が解決しようとする課題］ ところで、このような従来の投射型表示装置は、偏光ビ
ームスプリッタ−２１に入射する光源２３のＳ偏光成分
のみを利用していることから、光源の利用効率が悪く、
投影画像が暗くなる傾向にあった。

本発明の目的は、上記した従来の問題を解決し、光源の
利用効率を高めて明るい投射画像を得ることができる投
射型表示装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、反
射面を有する照明光学系、と、該照明光学系からの直接
光及び該反斜面で反射した反射光を２つの偏光成分に分
離すると共に光路を分離する光路分離手段と、該光路分
離手段により分離された１偏光酸分の光をダイクロイッ
ク膜により各色成分光に分解する色分解光学系と、該色
分解光学系で分離された色光な夫々偏光変調する反射型
液晶表示素子と、該各液晶表示素子で偏光変調された光
のうちｌ偏光成分を該色分解光学系と該光路分離手段を
介して投影する投射レンズと、該光路分離手段により分
離された偏光成分のうち該色分解光学系に導かれない他
の偏光成分を反射して再び該光路分離手段を透して該照
明光学系の反射面に導く反射手段と、該光路分離手段と
該照明光学系との間に配置された偏光軸を回転する偏光
軸回転手段とから構成したことを特徴とする投射型表示
装置にある。

［作　用］ 上記の如く構成した投射型表示装置は、光路分離手段に
より分離された偏光成分のうち色分解光学系に導かれな
い他の偏光成分は、反射手段により光路分離手段を介し
て照明光学系の反射面で反射し、再び光路分離手段に向
かうが、その際、偏光軸回転手段により色分解光学系に
向かう偏光成分に偏光される。

［実　施　例］ 実施例１ 第１図は本発明による投射型表示装置の実施例１を示す
概略構成図である。

ｌはメタルハライドランプ等からなる光源、２は光源１
からの光を反射する楕円形状のりフレフタ−３はりフレ
フタ−２からの射出光を略平行光束にするコリメータレ
ンズで、光源ｌは楕円リフレクタ−２の略焦点位置に配
置されている。４は光源１からの光を偏光分離する偏光
ビームスプリッタ−で、Ｓ偏光成分がそのコーテイング
面で反射し、Ｐ偏光成分は該コーテイング面を透過する
。５は例えば４個の三角プリズムを組み合わせて図示の
如く断面正方形状とし、直交する一方の面５ａを青反射
コーテイング面、他方の面５ｂを赤反射コーテイング面
とするクロスダイクロイックプリズムで、３個面にビデ
オ信号の青色光を偏光変調する反射型２次元液晶表示素
子６Ｂ、ビデオ信号の赤色光を偏光変調する反射型２次
元液晶表示素子６Ｒ、ビデオ信号の緑色光を偏光変調す
る反射型２次元液晶表示素子６Ｇが配置されている。

一方、光源１と偏光ビームスプリッタ−４の側面との間
には、透過光をん／４だけ位相をずらすλ／４位相板９
が配置され、また偏光ビームスプリッタ−４の他側面（
λ／４位相板９と反対側）には偏光ビームスプリッタ−
４を透過する光を反射する反射ミラー８が配置されてい
る。

７は液晶表示素子６Ｒ，６Ｇ、６Ｂからの反射光のうち
偏光ビームスプリッタ−４を透過する光をスクリーンｌ
Ｏ上に拡大投影する投射レンズである。

このように構成した本実施例による投射型表示装置は、
光源ｌからの光がリフレクタ−２で反射し、コリメータ
レンズ３により略平行光となってλ／４位相板９を透過
し、偏光ビームスプリッタ−４に達する。そして、偏光
ビームスプリッタ−４のコーテイング面でＳ偏光成分の
光が反射されてクロスダイクロイックプリズム５に導か
れ、その各コーテイング面５ａ。

５ｂで色分解されて赤、緑、前夫々の色光が反射型液晶
表示素子６Ｒ，６Ｇ、６Ｂに入射し、偏光変調された反
射光がクロスダイクロイックプリズム５に再び入射して
色合成され、偏光ビームスプリッタ−４に達する。

そして、偏光ビームスプリッタ−４のコーテイング面に
おいて、クロスダイクロイックプリズム５からのＰ偏光
成分の光はそのまま透過し、投射レンズ７でスクリーン
ＩＯ上に拡大投影され、クロスダイクロイックプリズム
５からのＳ偏光成分の光はコーテイング面で反射して、
λ／４位相板９を透過しりフレフタ−２に入射される。

他方、光源１から出た光のうち、偏光ビームスプリッタ
−４のコーテイング面にＰ偏光成分として入射した光は
そのまま透過し、反射ミラー８に達して反射され、再び
偏光ビームスプリッタ−４を透過し、λ／４位相板９を
透過してπ／４偏光面が回転してリフレクタ−２で反射
され再び′Ｌ７４位相板９を透過しπ／４偏光面が回転
して、Ｓ偏光成分の光となり偏光ビームスプリッタ−４
に達する。このＳ偏光成分の光も、反射型液晶表示素子
６Ｒ，６Ｇ、６Ｂで変調され、Ｐ偏光成分の光が投射レ
ンズ７によりスクリーンｌＯ上に拡大投影される。

したがって、光源ｌの光の全ての偏光成分の光を液晶表
示素子６Ｒ，６Ｇ、６Ｂに導いて変調し、投影レンズ７
によりスクリーン１０上に拡大投影しているので、光源
ｌの発する光の利用効率が従来例の場合と単純に比較し
て約倍となり、明るい画像をスクリーン上に得ることが
できる。

また、本実施例は装置全体の形状を横長としているので
、コンパクトな薄形状とすることができる。

なお本実施例では、リフレクタ−２を楕円形状としてい
るが、平板状の反射板であってもよい。

実施例２ 第２図は実施例２の概略構成を示す図である。

上記した実施例１は投射レンズ７の光軸線上に偏光ビー
ムスプリッタ−４とクロスダイクロイックプリズム５と
を配置し、偏光ビームスプリッタ−４で反射されたＳ偏
光成分の光をクロスダイクロイックプリズム５に導き、
Ｐ偏光成分の光を反射ミラー８で反射し、λ／４位相板
９を往復透過させることによりＳ偏光成分の光とし、光
源光の完全利用を図っているが、本実施例は逆に偏光ビ
ームスプリッタ−４を透過したＰ偏光成分の光をクロス
ダイクロイックプリズム５に導き、Ｓ偏光成分の光を反
射ミラー８で反射し、λ／４位相板９を往復透過させる
ことによりＰ偏光成分の光とし、光源光の完全利用を図
っているものである。

そして、本実施例の構成は、光源１の光軸線上に偏光ビ
ームスプリッタ−４とクロスダイクロイックプリズム５
とを配置し、反射ミラー８と反対側に投射レンズ７を配
置しており、ん７４位相板９及び液晶表示素子６Ｒ，６
Ｇ。

６Ｂは上記の実施例１と同様位置に配置している。

この場合は、投射レンズの実際の長さが図示の状態より
長いことを考慮するとダイクロイックプリズムの分だけ
コンパクトに構成することができる。

実施例３ 第３図は実施例３の概略構成を示す図である。

本実施例は上記した実施例１の偏光ビームスプリッタ−
４に代え、４５°以上の入射角のハーフミラ−４゛を使
用したものである。

本実施例によれば、実施例１に比べ装置全体が多少大き
くなるが、光源ｌからの光の入射角度が緩いので、Ｓ偏
光成分とＰ偏光成分との分離特性が良くなり、画質、明
るさがより一層向上する。

実施例４ 第４図は実施例４の概略構成を示す図である。

上記した実施例１の照明系は、楕円形状のりフレフタ−
２の焦点位置に片口金タイプのメタルハライドランプｌ
を取付けているが、本実施例の照明系は、楕円リフレク
タ−２°の開口側の略焦点位置に両口金タイプのメタル
ハライドランプ１°を取付け、コリメータ凸レンズ３゜
を偏光ビームスプリッタ−４との間に配置したものであ
る。

本実施例によれば、集光効率として５０％以上を得て、
明るい投影画像が得られる。

実施例５ 第５図は実施例５の概略構成を示す図である。

本実施例は、第８図に示す従来例における偏光ビームス
プリッタ−２１の他側面（Ｐ偏光成分の光が通過する面
）に反射ミラー８、偏光ビームスプリッタ−２１と光源
ｌの間にえ／４を配置した例である。

実施例６ 第６図は実施例６の概略構成を示す図である。

本実施例は実施例１の変形例で、偏光ビームスプリッタ
−４とクロスダイクロイックプリズム５との間に、縮小
光学系１００を配置し、小さな偏光ビームスプリッタ−
４の使用を可能とし、装置の小型化を図っている。

実施例７ 第７図は実施例７の概略構成を示す図である。

本実施例は、実施例５の変形例で、３色分解光学系１１
の各プリズムＩＩＡ、　ＩＩＢ、　ＩＩＣの出射面１１
ｂ　、　ｌｌｃ　、　ｌｉｄと、液晶表示素子１５゜１
６、１７との間に夫々縮小光学系ｔｏｏ’を配置し、小
さな偏光ビームスプリッタ−２１の使用を可能とし、装
置の小型化を図っている。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、光路分離手
段により分離された２つの偏光成分の光のうち、色分解
光学系に導かれない偏光成分の光を再度照明光学系に戻
し、偏光軸回転手段により色分解光学系に向は導かれる
偏光成分に変えるので、照明光学系が発する光を効率よ
く利用でき、明るい投影画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による投射型表示装置の実施例１を示す
概略構成図、第２図は実施例２を示す概略構成図、第３
図は実施例３を示す概略構成図、第４図は実施例４を示
す概略構成図、第５図は実施例５を示す概略構成図、第
６図は実施例６を示す概略構成図、第７図は実施例７を
示す概略構成図、第８図は従来の投射型表示装置を示す
概略構成図である。 ：光源　　　　　　　２：リフレクタ−：コリメータレ
ンズ ：偏光ビームスプリッター ：クロスダイクロイックプリズム Ｒ１６Ｇ、６Ｂ＝液晶表示素子 ：投射レンズ　　　　８：反射ミラー ：λ／４位相板　　　　ｌＯニスクリーン。 他４名 第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反射面を有する照明光学系と、該照明光学系からの
   直接光及び該反斜面で反射した反射光を２つの偏光成分
   に分離すると共に光路を分離する光路分離手段と、該光
   路分離手段により分離された１偏光成分の光をダイクロ イック膜により各色成分光に分解する色分解光学系と、
   該色分解光学系で分離された色光を夫々偏光変調する反
   射型液晶表示素子と、該各液晶表示素子で偏光変調され
   た光のうち１偏光成分を該色分解光学系と該光路分離手
   段を透して投影する投射レンズと、該光路分離手段によ
   り分離された偏光成分のうち該色分解光学系に導かれな
   い他の偏光成分を反射して再び該光路分離手段を介して
   該照明光学系の反射面に導く反射手段と、該光路分離手
   段と該照明光学系との間に配置された偏光軸を回転する
   偏光軸回転手段とから構成したことを特徴とする投射型
   表示装置。 ２、前記偏光軸回転手段は、光学位相板であることを特
   徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。 ３、前記光学位相板はλ／４位相板であることを特徴と
   する請求項２に記載の投射型表示装 置。 ４、前記光路分離手段は、照明光学系からの平行光が偏
   光分離面に略４５度の角度で入射するように配置されて
   いることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の投射
   型表示装置。 ５、前記光路分離手段は、照明光学系からの平行光が偏
   光分離面に４５度よりも大きい角度で入射するように配
   置されていることを特徴とする請求項１、２、又は３に
   記載の投射型表示装置。 ６、前記照明光学系は、逆入射光の光束と、反射面によ
   る反射光の光束とを略同等の平行度で射出させる光学要
   素を有することを特徴とする請求項１、２、３、４又は
   ５に記載の投射型表示装置。