JPH06331950A

JPH06331950A - 液晶プロジェクタ用光源系

Info

Publication number: JPH06331950A
Application number: JP14576593A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Tashiro; 義春田代
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶パネルの偏光板で吸収される光を有効に
利用することにより、明るい画面を得るとともに、発熱
を低減する。【構成】ランプ１からの照明光をリフレクタ２で反射
させた後、ポラライザ３によりＰ波を透過させ、Ｓ波を
反射させる。反射されたＳ波を反射ミラー４によって反
射させた後、１／２波長板で偏光方向を回転させ、ポラ
ライザ３を透過したＰ波とともに液晶パネルに入射させ
る。本来、液晶表示に使用しない偏光方向の光である反
射Ｓ波を反射させ偏光方向を回転させ液晶パネル上で合
成するから、照明光を有効に利用でき、画面を明るくす
ることができるとともに、発熱を低減することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶プロジェクタに用い
られる光源系に関し、光の利用効率を高めて高輝度を得
るとともに、液晶パネル等の温度上昇を低減する光源系
に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、手軽に大画面表示の可能なことか
ら、透過型の液晶パネルの後方からランプにより照明
し、投写レンズにより拡大投写する液晶プロジェクタが
注目されている。この液晶プロジェクタでは、大画面表
示で明るい画面を実現するために、直視タイプの表示装
置に比べ強い光を入射する必要がある。したがって、入
射される強い光によって、液晶パネルの温度が上昇する
という問題がある。

【０００３】このような液晶パネルの温度上昇を低減す
るために、従来、図３に示すような、ポラライザを用い
た光源系が用いられている。この光源系は、偏光方向を
分離する光学素子であるポラライザ３３を挿入し、液晶
パネルに入射する光の中で表示に使用しない偏光方向の
光（同図では直線偏向の垂直成分であるＳ波４１）の大
部分を反射Ｓ波４３として、液晶パネル到達以前にあら
かじめ除去するようにしたものである。このように光学
素子を挿入することにより、本来液晶パネルに到達し、
偏光板により吸収されて熱に変わる不要な偏光方向を持
つ光を除去し、液晶パネルの温度上昇を防止している。

【０００４】図３において、光源系はランプ３１、リフ
レクタ３２を有する。ランプ３１は例えば２５０Ｗメタ
ルハライドランプ３１が用いられ、リフレクタ３２はた
とえば、焦点距離１３ｍｍ、口径１００ｃｍのリフレク
タが用いられる。ランプ３１からの光はリフレクタ３２
で反射され、ほぼ平行な光束とされる。その後の光路
に、ポラライザ３３が２枚、前記平行光束に対し７０度
の入射角度となるように配置されている。ポラライザ３
３は、たとえば図２に示すように直線偏向の平行成分で
あるＰ波５１については大部分透過し、直線偏向の垂直
成分であるＳ波４１についてはあまり透過しない特性を
有し、サイズは50×90mmである。

【０００５】ランプ３１から出射したＳ波４１、Ｐ波５
１の両成分を含む光は、リフレクタ３２により反射さ
れ、ほぼ平行光束とされる。そのＳ波４１、Ｐ波５１を
含む光に対し、約７０度の入射角度となる様にポラライ
ザ３３が設けられている。これにより、可視光に含まれ
るＰ波４１の９０％から９９％のＰ波は透過Ｐ波５２と
して、またＳ波４１の１８％から２４％は透過Ｓ波４２
として、透過し直進する。残りのＰ波５１の１％から１
０％は反射Ｐ波５３として、Ｓ波４１の７６％から８２
％は反射Ｓ波４３として反射され、外部へ除去される。

【０００６】液晶プロジェクタ装置は、図３に示した光
源系と、たとえばその２０ｃｍ後方に液晶パネル、更に
その後方１５ｃｍに投写レンズが設置されてなる。以上
のような構成により分離された透過光５２、４２のみ
を、Ｐ波を表示する構成を取った液晶パネルに入射する
ことで、今まで液晶パネルの偏向板で吸収され熱に変換
されていたＳ波を約１／５に低減することができる。従
って、本来液晶パネルに到達し、偏光板により吸収され
熱に変わる不要な偏光方向を持つ光を除去し、液晶パネ
ルの温度上昇を防止することが可能となる。

【０００７】一方、このような構成による場合に光源か
らの光の半分以下の光しか表示に利用できないことによ
る画面の輝度の低下を改善するものとして、たとえば特
開昭６３−３１６９７９号に記載されているように、Ｓ
波、Ｐ波を分離後、液晶パネルに入射し、画像作成後に
合成することによって光源からの光を有効利用し輝度を
上げる方法がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図３に示すような光学
系により、不要な偏光方向を持つ反射Ｓ波４３、反射Ｐ
波５３をポラライザ３３により除去し、液晶パネルの温
度上昇を防止することができる。しかし、ポラライザ３
３により除去された反射Ｓ波４３、反射Ｐ波５３は、反
射または吸収され、液晶パネル以外の部分の温度上昇を
引き起こすという問題があった。更に、このような光学
系を用いる場合には、不要な偏光方向を持つ光を除去す
るため、光源から出射する光の半分以下の光しか表示に
使用できないため、画面の輝度を高くすることができな
いという問題があった。

【０００９】また、特開昭６３−３１６９７９号に記載
された方法によれば、液晶パネルを複数枚使用する点、
画像の１画素毎に位置合わせが必要なこと等により装置
化に問題があった。

【００１０】本発明の目的は、液晶パネルの温度上昇を
防止することができるとともに、従来方法においてプリ
ポラライザにより除去されていた光を有効利用し、画面
の輝度を上げることのできる液晶プロジェクタ用光源系
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶プロジェク
ター用光源系は、光源からの光をＳ波、Ｐ波に分離する
板状ポラライザに４５度以上の入射角度で入射し、透過
光、或いは、反射光のいずれか片方のみ液晶パネルに入
射し、投写レンズにより前記液晶パネル上の画像を拡大
投写する液晶プロジェクターにおいて、前記板状ポララ
イザにより分離除去された光を反射する光学反射素子
と、ポラライザにより分離された光の少なくとも一方の
光軸上に偏光方向を回転する偏光回転素子を設けたこと
を特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、、ミラーにより反射し更に偏
光方向を液晶パネルの使用偏光に回転することにより、
有効利用しそれに伴って発熱も低減する光源を提供する
ことができる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明による液晶プロジェクタ用光源
系の実施例を図を用いて説明する。図１は本発明による
液晶プロジェクタ用光源系の一実施例を示す。

【００１４】図１の光源系においても図３の光源系と同
様に、ランプ１、リフレクタ２を有する。ランプ１は例
えば２５０Ｗメタルハライドランプが用いられ、リフレ
クタ２はたとえば、焦点距離１３ｍｍ、口径１００ｃｍ
のリフレクタが用いられる。ランプ１からの光はリフレ
クタ２で反射され、ほぼ平行な光束とされる。その後の
光路に、ポラライザ３が２枚、前記平行光束に対し７０
度の入射角度となるように配置されている。ポラライザ
３は、たとえば図２に示すように直線偏向の平行成分で
あるＰ波５１については大部分透過し、直線偏向の垂直
成分であるＳ波４１についてはあまり透過しない特性を
有し、サイズは50×90mmである。

【００１５】ランプ１から出射したＳ波１１、Ｐ波２１
の両成分を含む光は、リフレクタ２により反射され、ほ
ぼ平行光束とされる。そのＳ波１１、Ｐ波２１を含む光
に対し、約７０度の入射角度となる様にポラライザ３が
設けられている。これにより、可視光に含まれるＰ波２
１の９０％から９９％のＰ波は透過Ｐ波２２として、ま
たＳ波１１の１８％から２４％は透過Ｓ波１２として、
透過し直進する。残りのＰ波２１の１％から１０％は反
射Ｐ波２３として、Ｓ波１１の７６％から８２％は反射
Ｓ波１３として反射され、外部へ除去される。

【００１６】本実施例においては、図３の従来例の光源
系において除去された光を有効に使用するため、前記ポ
ラライザからたとえば１５ｍｍ離してポラライザ３と同
様の入射角度（７０度）に反射ミラー４が設けられてい
る。この反射ミラー４により反射Ｓ波１３および反射Ｐ
波２３は透過Ｐ波２２とほぼ平行に反射される。反射さ
れた光路には、１／２波長板５が配置されている。反射
光は１／２波長板５を透過することで偏向方向がＳ波を
Ｐ波に、Ｐ波をＳ波に回転する。これらの光を従来の液
晶プロジェクタと同様に、Ｐ波を表示する構成を取った
液晶パネルに入射することにより、画像作成し、投写レ
ンズにより投写する。

【００１７】従って、本実施例によれば、ポラライザ３
によって大部分が反射され外部に除外されていた反射Ｓ
波１３を反射ミラー４によって反射し、１／２波長板に
よって偏向方向を回転させ再び液晶パネルに入射させ表
示に用いることにより、ポラライザ３の近傍で吸収され
熱に変わる不要な光を除去するばかりでなく、表示画面
の明るさを増加することが可能である。

【００１８】ここで、ポラライザ３としてプリズムを用
い、分離前の光を４５度に入射することにより光源系の
小型化を行う方法もある。しかし、プリズムを利用した
偏向方向の分離光学素子は、コストが高く、重量が重く
なる等、装置化に対し問題があるために本実施例の光源
系が優れている。

【００１９】また、前記のＳ波、Ｐ波を分離後、液晶パ
ネルに入射し画像作成後合成する方法のように液晶パネ
ルを複数枚使用する必要がなく、画像の１画素毎の位置
合わせも必要ない。

【００２０】図３に示す従来の光源系を有する液晶プロ
ジェクタでは、投写画面の投写光束は約２００LUMEN で
あったが、図１に示す本発明の実施例によれば、投写画
面の投写光束は、半分の大きさのポラライザを用いても
従来構成のものより明るい約３００LUMEN が得られた。
これは、従来の光源系では単に除去されていた反射Ｓ波
（約８０％）が表示に使用されたためである。ここで、
本来１．８倍の改善が１．５倍の改善に留まっている理
由として、光源系及びポラライザの大きさを小型化した
こと及び光の透過及び反射ロス等が挙げられる。広範囲
の光を取り込むためにポラライザ３を大きくし、それに
伴い反射ミラー４を大きくし、光がけられない程度に離
し、かつ液晶パネル上で光を合成するために入射角を７
０度から小さくすること等により１．８倍の改善に近づ
けることができる。

【００２１】また本実施例によれば、装置のポラライザ
付近の温度は、従来例の反射波を装置カバーにより吸収
させていた場合と比べ約３℃低減できた。

【００２２】ここで、本発明の実施例では、光源からの
光から取り出したＰ波について液晶パネル上で合成を行
っているが、１／２波長板を透過Ｐ波２２側に設けＳ波
について液晶パネル上で合成を行うようにしてもよい。
更に、１／２波長板を両側に設け、同一方向の偏光光、
例えば（Ｓ＋Ｐ）／２波について液晶パネル上で合成す
るようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、板状ポラライザにより
分離除去されたＳ波またはＰ波の光軸上に設けられた光
学反射素子により分離されたＳ波またはＰ波が反射さ
れ、偏光回転素子によって偏光方向が回転される。した
がって、分離されたＳ波またはＰ波を液晶パネルに入射
させ表示に用いることにより、板状ポラライザの近傍で
吸収され熱に変わる不要な光を除去するばかりでなく、
表示画面の明るさを増加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶プロジェクタ用光源系の一実
施例を示す図である。

【図２】図１のポラライザ透過特性の一例を示す図であ
る。

【図３】従来の液晶プロジェクタ用光源系の例を示す図
である。

【符号の説明】

１、３１ランプ２、３２リフレクタ３、３３ポラライザ４反射ミラー５１／２波長板１１、４１Ｓ波１２、４２透過Ｓ波１３、４３反射Ｓ波１４、２４偏光方向回転後の反射波２１、５１Ｐ波２２、５２透過Ｐ波２３、５３反射Ｐ波

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光が４５度以上の入射角度で
入射され、Ｓ波、Ｐ波に分離される板状ポラライザを有
し、前記ポラライザからの透過光および反射光のいずれ
か一方が液晶パネルに入射され、投写レンズにより前記
液晶パネル上の画像が拡大投写される液晶プロジェクタ
用光源系において、該光源系は、前記板状ポラライザにより分離除去されたＳ波およびＰ
波のいずれか一方の光軸上に設けられた光学反射素子
と、前記板状ポラライザにより分離されたＳ波およびＰ波の
少なくとも一方の光軸上に設けられ、偏光方向を回転す
る偏光回転素子とを有することを特徴とする液晶プロジ
ェクタ用光源系。
【請求項２】請求項１記載の液晶プロジェクタ用光源
系において、前記偏光回転素子は１／２波長板であるこ
とを特徴とする液晶プロジェクタ用光源系。