JPH11271683A - 投影表示装置 - Google Patents
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- JPH11271683A JPH11271683A JP10076104A JP7610498A JPH11271683A JP H11271683 A JPH11271683 A JP H11271683A JP 10076104 A JP10076104 A JP 10076104A JP 7610498 A JP7610498 A JP 7610498A JP H11271683 A JPH11271683 A JP H11271683A
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Abstract
像を得る事ができ、しかもコンパクトで効率の良い投影
表示装置を低コストで提供する。 【解決手段】偏光光束をB成分及びG,R成分の波長域
の光束に分離するダイクロイックミラー101と、B成
分の波長域の光束の偏光面を回転させる波長板701
と、そのB成分の波長域の光束とG成分の波長域の光束
とを合成するダイクロイックミラー102と、合成され
たB,G成分の波長域の光束の内、G成分を反射してB
成分を透過させる偏光ビームスプリッタ201と、B,
G成分をそれぞれ変調して反射する反射型液晶表示素子
301,303とを備え、偏光ビームスプリッタ201
は、反射型液晶表示素子303からのG成分の光束を透
過させ、反射型液晶表示素子301からのB成分の光束
を反射して、各々の光束を合成する構成とする。
Description
子を用いた投影表示装置に関するものである。
ては、例えば特開平2−74903号公報に記載されて
いる如く、色分解された照明光が、偏光ビームスプリッ
タと液晶表示素子及びクロスダイクロイックプリズムか
ら成る色合成系により合成される構成の光学系が使用さ
れている。また、特開平8−122772号公報に従来
の技術として記載されている如く、3枚の反射型液晶表
示素子,偏光ビームスプリッタ及び2枚のダイクロイッ
クミラーの構成の光学系が使用されている。或いは、同
じく特開平8−122772号公報に記載されている如
く、3枚の反射型液晶表示素子と偏光ビームスプリッタ
1つで構成される光学系が開示されている。
ロスダイクロイックプリズムを使用する構成の光学系で
は、そのクロスダイクロイックプリズムが高価であるた
めに、コストアップとなる。また、上記3枚の反射型液
晶表示素子,偏光ビームスプリッタ及び2枚のダイクロ
イックミラーの構成の光学系では、偏光ビームスプリッ
タと反射型液晶表示素子との間に少なくとも2枚のダイ
クロイックミラーが必要となるので、投影レンズと反射
型液晶表示素子までのレンズバックが長くなり、投影レ
ンズのFナンバーが大きくなって、暗くなってしまう。
に開示されているような構成の光学系では、偏光ビーム
スプリッタに無偏光光を入射させているので、使用しな
い偏光成分の影響で、画像にフレアーが出る。また、緑
色成分のP偏光、及び赤色,青色成分のS偏光は画像形
成に使用せず捨てているので、光源の効率が悪い。本発
明は、上記問題点を解決し、簡単な構成で、コントラス
トが高くて美しい画像を得る事ができ、しかもコンパク
トで効率の良い投影表示装置を低コストで提供する事を
目的とする。
に、本発明では、偏光光束を第1及び第2の波長域の光
束に分離する第1のダイクロイック反射面と、前記第1
の波長域の光束の偏光面を回転させる波長板と、前記偏
光面が回転した第1の波長域の光束と前記第2の波長域
の光束とを合成する第2のダイクロイック反射面と、前
記合成された第1及び第2の波長域の光束の内、一方を
反射して他方を透過させる第1の偏光ビームスプリッタ
と、その反射された光束及び透過した光束をそれぞれ変
調して反射する第1,第2の反射型液晶表示素子とを備
え、前記第1の偏光ビームスプリッタは、前記第1の反
射型液晶表示素子からの光束を透過させ、前記第2の反
射型液晶表示素子からの光束を反射して、その各々の光
束を合成する構成とする。
は、前記第1又は第2の波長域の光束から更に第3の波
長域の光束を分離し、その分離された第3の波長域の光
束を反射する第2の偏光ビームスプリッタと、その反射
された光束を変調して反射する第3の反射型液晶表示素
子とを有し、前記第3の反射型液晶表示素子からの光束
は前記第2の偏光ビームスプリッタを透過し、その透過
した光束と前記第1の偏光ビームスプリッタにより合成
された光束とを合成するダイクロイック光学素子を備え
た構成とする。
により分離された前記第1又は第2の波長域の光束から
更に第3の波長域の光束を分離する第3のダイクロイッ
ク反射面と、その分離された第3の波長域の光束を透過
させる第2の偏光ビームスプリッタと、その透過した光
束を変調して反射する第3の反射型液晶表示素子とを有
し、前記第2の偏光ビームスプリッタは前記第3の反射
型液晶表示素子からの光束を反射して、その反射された
光束と前記第1の偏光ビームスプリッタにより合成され
た光束とを合成する構成とする。
方向を所定の偏光面に揃える偏光変換器とを備え、その
偏光変換器からの光束を前記第1のダイクロイック反射
面に入射させる構成とする。また、前記第1の偏光ビー
ムスプリッタにより反射される前記第2の反射型液晶表
示素子からの光束は、赤,緑,青の三原色の光束の内、
青の波長域の光束である構成とする。さらに、前記第3
の波長域の光束は、赤,緑,青の三原色の光束の内、赤
の波長域の光束である構成とする。そして、前記第3の
波長域の光束は、赤,緑,青の三原色の光束の内、緑の
波長域の光束である構成とする。
直前に、前記第1及び第2の波長域の光束の偏光面をそ
れぞれ整える偏光板を設けた構成とする。また、前記第
1乃至第3の反射型液晶表示素子の各々の前面に、それ
ぞれに入射する光束の波長域に対応したバンドパスフィ
ルターを設けた構成とする。また、前記合成された前記
第1乃至第3の反射型液晶表示素子からの光束を投影す
る投影光学系を備えた構成とする。
長域の光束に分離する分離手段と、その第1又は第2の
波長域の光束に光学的処理を施す処理手段と、前記第2
の波長域の光束から更に第3の波長域の光束を分離し、
その残りの第2の波長域の光束と前記第1の波長域の光
束とを合成する分離合成手段とを備えた構成の照明光学
系とする。
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第
1の実施形態を模式的に示す図である。同図において、
1は白色光源、2は白色光源1を取り囲むように配設さ
れ、白色光源1からの光を反射するリフレクター、3は
白色光源1の上方に配設され、白色光源1からの光を一
定の偏光光となるように変換する偏光変換器である。本
発明においては、後述するミラー,プリズム等に対し、
S偏光に変換して使用する例を示している。
S偏光成分を反射させつつ通過させ、実線の矢印Pで示
すP偏光成分を透過させる偏光ビームスプリッタ4と、
透過したP偏光成分の偏光面を回転させてS偏光とする
1/2波長板5とから成っている。以上が照明光学系で
ある。尚、図示しないが、この照明光学系による照明の
ムラをなくすために、一般的にインテグレーター光学系
を付加するという事も行われる。
ラー、201,202は偏光ビームスプリッタ、206
はダイクロイックプリズム、斜線で示す301〜303
は反射型液晶表示素子、401は反射ミラー、縞模様で
示す501〜503は偏光板、点模様で示す601〜6
03はバンドパスフィルター、無地の701は1/2波
長板である。
光及びリフレクター2の反射光が混在した照明光(白色
光束)は、偏光変換器3において、S偏光成分は通過
し、P偏光成分はS偏光に変換された後、ダイクロイッ
クミラー101に達する。ここではS偏光となった白色
光束の内、青色(B)成分のみを透過させ、それ以外の
緑色(G),赤色(R)成分を反射する。ダイクロイッ
クミラー101を透過したB成分は、反射ミラー401
により反射され、1/2波長板701により偏光面を回
転されてP偏光となり、偏光板501により偏光方向を
整えられた上でダイクロイックミラー102に達する。
反射されたG,R成分は、同様にして別の反射ミラー4
01により反射され、偏光板502により偏光方向を整
えられた上でダイクロイックミラー102に達する。こ
こではP偏光であるB成分が透過し、S偏光であるG成
分が反射され、両者が合成される。また、S偏光である
R成分は透過し、他の成分と分離される。
スプリッタ202で反射され、バンドパスフィルター6
02により波長域を整えられた上で、反射型液晶表示素
子302上の各画素を照明する。ここでは、各時点にお
いて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入射
してきたR成分の光束のS偏光をP偏光に変換して反射
し、使用しない画素をOFFとしてS偏光のまま反射す
る。反射型液晶表示素子302により反射されたR成分
は、再び偏光ビームスプリッタ202に達する。ここで
はR成分のP偏光のみ透過し、更に偏光板503により
偏光方向を整えられた上で、1/2波長板701により
偏光面を回転されてS偏光となり、ダイクロイックプリ
ズム206により反射される。
された、P偏光であるB成分及びS偏光であるG成分
は、偏光ビームスプリッタ201に達する。ここではP
偏光であるB成分は透過し、S偏光であるG成分は反射
され、それぞれバンドパスフィルター601,603に
より波長域を整えられた上で、それぞれ反射型液晶表示
素子301,303上の各画素を照明する。
おいて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入
射してきたB成分の光束のP偏光をS偏光に変換して反
射し、使用しない画素をOFFとしてP偏光のまま反射
する。反射型液晶表示素子301により反射されたB成
分は、再び偏光ビームスプリッタ201に達する。
おいて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入
射してきたG成分の光束のS偏光をP偏光に変換して反
射し、使用しない画素をOFFとしてS偏光のまま反射
する。反射型液晶表示素子303により反射されたG成
分は、再び偏光ビームスプリッタ201に達する。ここ
ではS偏光であるB成分が反射され、P偏光であるG成
分が透過し、両者が合成される。
びP偏光であるG成分は、ダイクロイックプリズム20
6に達し、それぞれが透過して上記S偏光であるR成分
と合成され、三原色の色合成が果たされた上で、図示し
ない投影光学系へと導かれる。尚、206は、R成分を
反射し、G,B成分を透過させるダイクロイックプリズ
ムであるが、これはダイクロイックミラーでも良い。
に示す図である。同図の照明光学系については、図1と
同様である。また、101,104はダイクロイックミ
ラー、202,204は偏光ビームスプリッタ、205
はダイクロイックプリズム、斜線で示す301〜303
は反射型液晶表示素子、401は反射ミラー、縞模様で
示す501〜503は偏光板、点模様で示す601〜6
03はバンドパスフィルター、無地の701は1/2波
長板である。
光及びリフレクター2の反射光が混在した照明光(白色
光束)は、偏光変換器3において、S偏光成分は通過
し、P偏光成分はS偏光に変換された後、ダイクロイッ
クミラー101に達する。ここではS偏光となった白色
光束の内、青色(B)成分のみを透過させ、それ以外の
緑色(G),赤色(R)成分を反射する。ダイクロイッ
クミラー101を透過したB成分は、反射ミラー401
により反射され、1/2波長板701により偏光面を回
転されてP偏光となり、偏光板501により偏光方向を
整えられた上でダイクロイックミラー104に達する。
反射されたG,R成分は、同様にして別の反射ミラー4
01により反射され、偏光板502により偏光方向を整
えられた上でダイクロイックミラー104に達する。こ
こではP偏光であるB成分が透過し、S偏光であるR成
分が反射され、両者が合成される。また、S偏光である
G成分は透過し、他の成分と分離される。
スプリッタ202で反射され、バンドパスフィルター6
03により波長域を整えられた上で、反射型液晶表示素
子303上の各画素を照明する。ここでは、各時点にお
いて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入射
してきたG成分の光束のS偏光をP偏光に変換して反射
し、使用しない画素をOFFとしてS偏光のまま反射す
る。反射型液晶表示素子303により反射されたG成分
は、再び偏光ビームスプリッタ202に達する。ここで
はG成分のP偏光のみ透過し、更に偏光板503により
偏光方向を整えられた上で、1/2波長板701により
偏光面を回転されてS偏光となり、ダイクロイックプリ
ズム205により反射される。
された、P偏光であるB成分及びS偏光であるR成分
は、偏光ビームスプリッタ204に達する。ここではP
偏光であるB成分は透過し、S偏光であるR成分は反射
され、それぞれバンドパスフィルター601,602に
より波長域を整えられた上で、それぞれ反射型液晶表示
素子301,302上の各画素を照明する。
おいて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入
射してきたB成分の光束のP偏光をS偏光に変換して反
射し、使用しない画素をOFFとしてP偏光のまま反射
する。反射型液晶表示素子301により反射されたB成
分は、再び偏光ビームスプリッタ204に達する。
おいて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入
射してきたR成分の光束のS偏光をP偏光に変換して反
射し、使用しない画素をOFFとしてS偏光のまま反射
する。反射型液晶表示素子302により反射されたR成
分は、再び偏光ビームスプリッタ204に達する。ここ
ではS偏光であるB成分が反射され、P偏光であるR成
分が透過し、両者が合成される。
びP偏光であるR成分は、ダイクロイックプリズム20
5に達し、それぞれが透過して上記S偏光であるG成分
と合成され、三原色の色合成が果たされた上で、図示し
ない投影光学系へと導かれる。尚、205は、G成分を
反射し、R,B成分を透過させるダイクロイックプリズ
ムであるが、これはダイクロイックミラーでも良い。
に示す図である。同図において、1は白色光源、2は白
色光源1を取り囲むように配設され、白色光源1からの
光を反射するリフレクター、3は白色光源1の側方に配
設され、白色光源1からの光を一定の偏光光となるよう
に変換する偏光変換器である。本発明においては、S偏
光に変換して使用する例を示している。この照明光学系
については、上記図1及び図2と同様である。
ラー、201は偏光ビームスプリッタ、203はダイク
ロイック偏光ビームスプリッタ、斜線で示す301〜3
03は反射型液晶表示素子、401は反射ミラー、縞模
様で示す501は偏光板、点模様で示す601〜603
はバンドパスフィルター、無地の701は1/2波長板
である。
光及びリフレクター2の反射光が混在した照明光(白色
光束)は、偏光変換器3において、S偏光成分は通過
し、P偏光成分はS偏光に変換された後、ダイクロイッ
クミラー101に達する。ここではS偏光となった白色
光束の内、青色(B)成分のみを透過させ、それ以外の
緑色(G),赤色(R)成分を反射する。
成分は、反射ミラー401により反射され、1/2波長
板701により偏光面を回転されてP偏光となり、ダイ
クロイックミラー103に達する。一方、ダイクロイッ
クミラー101により反射されたG,R成分は、ダイク
ロイックミラー102に達する。ここではS偏光である
G成分が反射され、S偏光であるR成分は透過し、両者
は分離される。そして、S偏光であるG成分がダイクロ
イックミラー103に達する。ここではS偏光であるG
成分が反射され、P偏光であるB成分が透過し、両者は
合成される。
記S偏光であるR成分は、1/2波長板701により偏
光面を回転されてP偏光となり、偏光板501により偏
光方向を整えられた上で、ダイクロイック偏光ビームス
プリッタ203に達し、ここを透過してバンドパスフィ
ルター602により波長域を整えられた上で、反射型液
晶表示素子302上の各画素を照明する。ここでは、各
時点において画面表示に使用する画素をONとして、こ
こに入射してきたR成分の光束のP偏光をS偏光に変換
して反射し、使用しない画素をOFFとしてP偏光のま
ま反射する。反射型液晶表示素子302により反射され
たR成分は、再びダイクロイック偏光ビームスプリッタ
203に達する。ここではR成分のS偏光のみこれによ
り反射される。
された、P偏光であるB成分及びS偏光であるG成分
は、偏光ビームスプリッタ201に達する。ここではP
偏光であるB成分は透過し、S偏光であるG成分は反射
され、それぞれバンドパスフィルター601,603に
より波長域を整えられた上で、それぞれ反射型液晶表示
素子301,303上の各画素を照明する。
おいて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入
射してきたB成分の光束のP偏光をS偏光に変換して反
射し、使用しない画素をOFFとしてP偏光のまま反射
する。反射型液晶表示素子301により反射されたB成
分は、再び偏光ビームスプリッタ201に達する。
おいて画面表示に使用する画素をONとして、ここに入
射してきたG成分の光束のS偏光をP偏光に変換して反
射し、使用しない画素をOFFとしてS偏光のまま反射
する。反射型液晶表示素子303により反射されたG成
分は、再び偏光ビームスプリッタ201に達する。ここ
ではS偏光であるB成分が反射され、P偏光であるG成
分が透過し、両者が合成される。
びP偏光であるG成分は、ダイクロイック偏光ビームス
プリッタ203に達し、それぞれが透過して上記S偏光
であるR成分と合成され、三原色の色合成が果たされた
上で、図示しない投影光学系へと導かれる。
した構成に対して、202と206、或いは202と2
05が一体となった構成となっており、さらなるコスト
ダウンを図ったものとなっている。尚、上記第1〜第3
の実施形態のそれぞれにおいて、各色成分についての投
影光学系から反射型液晶表示素子までのレンズバックは
同じになるように構成している。
ッタの、各色成分の波長域に対する透過率特性を示す図
であり、(a)〜(d)はそれぞれ偏光ビームスプリッ
タ201〜204の特性を示している。同図において、
破線はP偏光、実線はS偏光を表している。同図(a)
に示すように、偏光ビームスプリッタ201は、P偏光
についてはB成分,G成分の波長域の光をほぼ100%
透過させ、S偏光についてはB成分,G成分の波長域の
光をほぼ100%反射する特性を有している。
ムスプリッタ202は、P偏光についてはG成分,R成
分の波長域の光をほぼ100%透過させ、S偏光につい
てはG成分,R成分の波長域の光をほぼ100%反射す
る特性を有している。
イック偏光ビームスプリッタ203は、P偏光について
はB成分,G成分,R成分の波長域の光をほぼ100%
透過させ、S偏光についてはB成分の波長域の光をほぼ
100%透過させ、G成分,R成分の波長域の光をほぼ
100%反射する特性を有している。
ムスプリッタ204は、P偏光についてはB成分,G成
分,R成分の波長域の光をほぼ100%透過させ、S偏
光についてはB成分,G成分,R成分の波長域の光をほ
ぼ100%反射する特性を有している。
ル型偏光子と呼ばれるプリズム型偏光子を使用してい
る。上述の各偏光ビームスプリッタの特性は、2種類の
異なった屈折率の層を交互に積層する事で得る事ができ
る。
簡単な構成で、コントラストが高くて美しい画像を得る
事ができ、しかもコンパクトで効率の良い投影表示装置
を低コストで提供する事ができる。
クロイックプリズムのような高価な光学部品を使わなく
て済むので、コストダウンを図る事ができ、また、いわ
ゆるレンズバックが短くて済み、投影光学系を明るくす
る事ができる。さらに、偏光ビームスプリッタに偏光光
束を入射させる事により、フレアーの影響を抑える事が
できる。
フレアーの影響を抑える事ができるとともに、偏光ビー
ムスプリッタにおいて、照明光を透過させ、その投影光
(液晶表示素子からの光)を反射させる構成を、1つの
色成分(1つの波長域)についてのみ割り当てるだけで
済むので、コントラストの低下を極力抑える事ができ
る。
フレアーの影響を抑える事ができるとともに、偏光ビー
ムスプリッタ2つで構成する事ができ、さらなるコスト
ダウンを図る事ができる。
フレアーの影響を抑える事ができるとともに、光源の効
率を高める事ができる。
スプリッタにおいて、照明光を透過させ、その投影光
(液晶表示素子からの光)を反射させる構成を、視感度
の低い青色成分の波長域について割り当てる事により、
画像性能の低下を防ぐ事ができる。
ば、光学系のバリエーションを構成する事ができる。
光方向の乱れを整える事ができる。
晶表示素子に不用な波長域の光束が入らないようにし、
画像性能を高める事ができる。
装置の基本構成を確立する事ができる。
Claims (11)
- 【請求項1】 偏光光束を第1及び第2の波長域の光束
に分離する第1のダイクロイック反射面と、前記第1の
波長域の光束の偏光面を回転させる波長板と、前記偏光
面が回転した第1の波長域の光束と前記第2の波長域の
光束とを合成する第2のダイクロイック反射面と、前記
合成された第1及び第2の波長域の光束の内、一方を反
射して他方を透過させる第1の偏光ビームスプリッタ
と、該反射された光束及び透過した光束をそれぞれ変調
して反射する第1,第2の反射型液晶表示素子とを備
え、前記第1の偏光ビームスプリッタは、前記第1の反
射型液晶表示素子からの光束を透過させ、前記第2の反
射型液晶表示素子からの光束を反射して、該各々の光束
を合成する事を特徴とする投影表示装置。 - 【請求項2】 前記第2のダイクロイック反射面は、前
記第1又は第2の波長域の光束から更に第3の波長域の
光束を分離し、該分離された第3の波長域の光束を反射
する第2の偏光ビームスプリッタと、該反射された光束
を変調して反射する第3の反射型液晶表示素子とを有
し、前記第3の反射型液晶表示素子からの光束は前記第
2の偏光ビームスプリッタを透過し、該透過した光束と
前記第1の偏光ビームスプリッタにより合成された光束
とを合成するダイクロイック光学素子を備えた事を特徴
とする請求項1に記載の投影表示装置。 - 【請求項3】 前記第1のダイクロイック反射面により
分離された前記第1又は第2の波長域の光束から更に第
3の波長域の光束を分離する第3のダイクロイック反射
面と、該分離された第3の波長域の光束を透過させる第
2の偏光ビームスプリッタと、該透過した光束を変調し
て反射する第3の反射型液晶表示素子とを有し、前記第
2の偏光ビームスプリッタは前記第3の反射型液晶表示
素子からの光束を反射して、該反射された光束と前記第
1の偏光ビームスプリッタにより合成された光束とを合
成する事を特徴とする請求項1に記載の投影表示装置。 - 【請求項4】 光源と、該光源からの光束の偏光方向を
所定の偏光面に揃える偏光変換器とを備え、該偏光変換
器からの光束を前記第1のダイクロイック反射面に入射
させる事を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
に記載の投影表示装置。 - 【請求項5】 前記第1の偏光ビームスプリッタにより
反射される前記第2の反射型液晶表示素子からの光束
は、赤,緑,青の三原色の光束の内、青の波長域の光束
である事を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか
に記載の投影表示装置。 - 【請求項6】 前記第3の波長域の光束は、赤,緑,青
の三原色の光束の内、赤の波長域の光束である事を特徴
とする請求項2乃至請求項5のいずれかに記載の投影表
示装置。 - 【請求項7】 前記第3の波長域の光束は、赤,緑,青
の三原色の光束の内、緑の波長域の光束である事を特徴
とする請求項2乃至請求項5のいずれかに記載の投影表
示装置。 - 【請求項8】 前記第2のダイクロイック反射面の直前
に、前記第1及び第2の波長域の光束の偏光面をそれぞ
れ整える偏光板を設けた事を特徴とする請求項1乃至請
求項7のいずれかに記載の投影表示装置。 - 【請求項9】 前記第1乃至第3の反射型液晶表示素子
の各々の前面に、それぞれに入射する光束の波長域に対
応したバンドパスフィルターを設けた事を特徴とする請
求項2乃至請求項8のいずれかに記載の投影表示装置。 - 【請求項10】 前記合成された前記第1乃至第3の反
射型液晶表示素子からの光束を投影する投影光学系を備
えた事を特徴とする請求項2乃至請求項9のいずれかに
記載の投影表示装置。 - 【請求項11】 光源からの光束を第1及び第2の波長
域の光束に分離する分離手段と、該第1又は第2の波長
域の光束に光学的処理を施す処理手段と、前記第2の波
長域の光束から更に第3の波長域の光束を分離し、該残
りの第2の波長域の光束と前記第1の波長域の光束とを
合成する分離合成手段とを備えた事を特徴とする照明光
学系。
Priority Applications (2)
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