JP2007264245A - Image projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ランプ光源からの照明光によって液晶パネルを照明し、当該液晶パネルを経
た変調光を投射するプロジェクタに関する。
The present invention relates to a projector that illuminates a liquid crystal panel with illumination light from a lamp light source and projects modulated light that has passed through the liquid crystal panel.
従来の一般的なプロジェクタは、ランプ等を備える光源と、光源からの光を均一化する
とともに偏光変換する照明光学系と、照明光学系を経た光を3色に分離する色分離光学系
と、3色の照明光によって照明される3つの液晶パネルと、これら3つの液晶パネルから
の像を合成するクロスダイクロイックプリズムと、合成後の拡大像を投射する投射レンズ
とを備える(特許文献1参照)。ここで、各色の液晶パネルの前後には、一組の偏光板が
配置されており、これら一組の偏光板によって、液晶パネルに入射する偏光が調整され、
液晶パネルから目的とする偏光状態の変調光が取り出させる。
Modulated light having a desired polarization state is extracted from the liquid crystal panel.
しかし、上記のようなプロジェクタにおいて、画像の明るさを向上させるため光源ラン
プとし、高輝度の水銀ランプが用いられているが、色分離後において相対的に緑色の色光
が他の色光に比べて光強度が強いため、画像光として利用するには色バランスを調整する
必要がある。色バランスを調整するために液晶パネルで光量を調整すると、画像変調に利
用できる階調数が低下して、プロジェクタの画像の色再現性が劣化する。
However, in the projector as described above, a high-intensity mercury lamp is used as a light source lamp in order to improve the brightness of the image. However, after color separation, the relatively green color light is compared with other color lights. Since the light intensity is strong, it is necessary to adjust the color balance in order to use it as image light. When the amount of light is adjusted with the liquid crystal panel to adjust the color balance, the number of gradations that can be used for image modulation decreases, and the color reproducibility of the image of the projector deteriorates.
そこで、本発明は、色分離および色合成してカラー画像を形成するには色バランスの調
整が必要な光源ランプを用いた場合であっても、色再現性が低下することなく色バランス
が良好なプロジェクタを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a good color balance without a decrease in color reproducibility even when a light source lamp that requires color balance adjustment to form a color image by color separation and color synthesis is used. An object is to provide a simple projector.
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、(a)緑色光となる波長領域
の光の強度が青色光及び赤色光となる波長領域の光の強度よりも強いスペクトル特性を有
する光源光を射出する光源装置を有する照明装置と、(b)照明装置から射出された照明
光を複数の色光に分離する色分離光学系と、(c)色分離光学系で分離された複数の色光
を画像情報に応じてそれぞれ変調する各色用の液晶ライトバルブと、(d)液晶ライトバ
ルブで変調された各色の像光を合成する光合成光学系とを備える。そして、本プロジェク
タにおいて、(e)前記赤色光を変調する液晶ライトバルブと前記青色光を変調する液晶
ライトバルブのうち少なくとも一方の液晶ライトバルブにおいて、入射側の偏光フィルタ
を省略し、(f)前記緑色光を変調する液晶ライトバルブにおいて、入射側の偏光フィル
タを設ける。なお、光合成光学系によって合成された像光は、投射レンズによって例えば
スクリーン上に拡大投射される。
In order to solve the above-described problems, a projector according to the present invention provides (a) light source light having spectral characteristics in which the intensity of light in the wavelength region that becomes green light is stronger than the intensity of light in the wavelength region that becomes blue light and red light. (B) a color separation optical system that separates illumination light emitted from the illumination device into a plurality of color lights, and (c) a plurality of color lights separated by the color separation optical system. A liquid crystal light valve for each color that is modulated according to image information; and (d) a light combining optical system that combines image light of each color modulated by the liquid crystal light valve. In this projector, (e) a polarizing filter on the incident side is omitted in at least one of the liquid crystal light valve that modulates red light and the liquid crystal light valve that modulates blue light, and (f) In the liquid crystal light valve that modulates the green light, an incident side polarization filter is provided. Note that the image light combined by the light combining optical system is enlarged and projected onto a screen, for example, by a projection lens.
上記プロジェクタでは、緑色光となる波長領域の光の強度が青色光及び赤色光となる波
長領域の光の強度よりも強いスペクトル特性を有する光源光を光源装置が出射しても、赤
色光を変調する液晶ライトバルブと青色光を変調する液晶ライトバルブのうち少なくとも
一方の液晶ライトバルブにおいて、入射側の偏光フィルタを省略するとともに、緑色光を
変調する液晶ライトバルブにおいて、入射側の偏光フィルタを設けているので、赤色光お
よび青色光のうちすくなくとも一方の色光の光強度を増加させた画像の投写が可能となる
。
ここで、偏光フィルタは、偏光膜および偏光膜を支持する支持層などにより構成されて
おり、偏光層は入射した光のうち一方の偏光成分を透過し他方の偏光成分を遮断するとと
もに、一方の偏光成分の光においても透過率が100%ではなく、光量を低下させている
。そこで、光源装置のスペクトル特性により光の強度が相対的に弱い赤色光および青色光
のうち少なくとも一方の光を変調する液晶ライトバルブの入射側の偏光フィルタを省略す
ることによって、赤色光および青色光のうち少なくとも一方の色光の光量損失を低減させ
ることが可能となる。
In the projector described above, even if the light source device emits light source light having a spectral characteristic that is stronger than the intensity of light in the wavelength region of green light and red light, the red light is modulated. In at least one of the liquid crystal light valve that modulates blue light and the liquid crystal light valve that modulates blue light, the incident side polarizing filter is omitted, and in the liquid crystal light valve that modulates green light, the incident side polarizing filter is provided. Therefore, it is possible to project an image in which the light intensity of at least one of the red light and blue light is increased.
Here, the polarizing filter is composed of a polarizing film and a support layer that supports the polarizing film, and the polarizing layer transmits one polarized component of incident light and blocks the other polarized component. Even for the light of the polarization component, the transmittance is not 100%, and the amount of light is reduced. Therefore, by omitting the polarization filter on the incident side of the liquid crystal light valve that modulates at least one of red light and blue light whose intensity is relatively weak due to the spectral characteristics of the light source device, red light and blue light are omitted. The light quantity loss of at least one of the color lights can be reduced.
また、赤色光を変調する液晶ライトバルブと青色光を変調する液晶ライトバルブのうち
少なくとも一方の液晶ライトバルブの入射側偏光フィルタを省略することによって、偏光
フィルタを省略しない場合に比較して当該液晶ライトバルブへ入射する光の所望の偏光成
分以外の偏光成分も液晶ライトバルブに入射することとなるが、上記プロジェクタでは偏
光変換装置を備えているとともに、青色光や赤色光は、比視感度が比較的低く、入射側の
偏光フィルタを省略した場合のコントラストの低下が目立ちにくい。なお、例えば偏光変
換装置が青色光で最も高い偏光変換効率を達成する場合、投射像の色温度を高めることが
できる。また、偏光変換装置が赤色光で最も高い偏光変換効率を達成する場合、投射像の
ホワイトバランスを高めること等が可能になる。
従って、光源装置から射出された光において赤色光および青色光よりも緑色光の光強度
が強くても、赤色光を変調する液晶ライトバルブと青色光を変調する液晶ライトバルブの
うち少なくとも一方の液晶ライトバルブの入射側の偏光フィルタを省略することによって
、コントラストの低下を目立たせることなく、液晶ライトバルブよる色バランスの調整量
を低減できるから、画像形成時の階調数の低下を軽減でき、プロジェクタの投影する画像
の色再現性を向上できる。さらに、赤色光を変調する液晶ライトバルブと青色光を変調す
る液晶ライトバルブのうち少なくとも一方の液晶ライトバルブの入射側の偏光フィルタを
省略するから、プロジェクタの部品点数および製造工数を削減でき、プロジェクタを低価
格にすることも可能となる。
Further, by omitting the incident side polarizing filter of at least one of the liquid crystal light valve that modulates red light and the liquid crystal light valve that modulates blue light, the liquid crystal is compared with the case where the polarizing filter is not omitted. Polarization components other than the desired polarization component of the light incident on the light valve will also enter the liquid crystal light valve. However, the projector has a polarization conversion device, and blue light and red light have a relative luminous sensitivity. The contrast is relatively low, and the decrease in contrast is not noticeable when the incident side polarizing filter is omitted. For example, when the polarization conversion device achieves the highest polarization conversion efficiency with blue light, the color temperature of the projected image can be increased. Further, when the polarization conversion device achieves the highest polarization conversion efficiency with red light, it is possible to increase the white balance of the projected image.
Therefore, even if the light emitted from the light source device has higher intensity of green light than red light and blue light, at least one liquid crystal light valve that modulates red light and liquid crystal light valve that modulates blue light is used. By omitting the polarizing filter on the incident side of the light valve, the amount of adjustment of the color balance by the liquid crystal light valve can be reduced without conspicuous deterioration of the contrast. The color reproducibility of the image projected by the projector can be improved. Further, since the polarizing filter on the incident side of at least one of the liquid crystal light valve that modulates red light and the liquid crystal light valve that modulates blue light is omitted, the number of parts and the number of manufacturing steps of the projector can be reduced. It is also possible to reduce the price.
また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記プロジェクタにおいて、前記偏光
変換装置は、前記赤色光となる波長領域と前記青色光となる波長領域のうち少なくとも一
方の波長領域において緑色光の波長領域よりも高い偏光変換効率を有する。偏光変換装置
が、上記赤色光となる波長領域と上記青色光となる波長領域とのうち少なくとも一方の波
長領域において緑色光の波長領域よりも高い偏光変換効率を有するので、赤色光と青色光
とのうち少なくとも一方の輝度を増加させた画像の投射が可能になる。
Further, according to a specific aspect or aspect of the present invention, in the projector, the polarization conversion device may emit green light in at least one of a wavelength region that becomes the red light and a wavelength region that becomes the blue light. The polarization conversion efficiency is higher than that in the wavelength region. Since the polarization conversion device has higher polarization conversion efficiency than the wavelength region of green light in at least one of the wavelength region of red light and the wavelength region of blue light, red light and blue light It is possible to project an image in which at least one of the luminances is increased.
また、本発明の別の態様によれば、上記プロジェクタにおいて、偏光変換装置が、光軸
に対して傾斜配置され入射光を透過及び反射によって2つの偏光成分に分離する偏光分離
膜と、偏光分離膜で分離された一方の偏光成分の偏光を他方の偏向成分に変換する位相差
板とを備える。また、本プロジェクタにおいて、偏光分離膜と位相差板との透過又は反射
に際しての損失の調整によって、前記赤色光となる波長領域と前記青色光となる波長領域
のうち少なくとも一方の波長領域において緑色光の波長領域よりも相対的に高い偏光変換
効率が達成される。この場合、偏光変換装置を偏光分離膜及び位相差板で構成することが
でき、簡単な装置で、目的とする波長特性で効率的な偏光変換を達成することができる。
According to another aspect of the present invention, in the projector described above, the polarization converter includes a polarization separation film that is inclined with respect to the optical axis and separates incident light into two polarization components by transmission and reflection, and polarization separation. A retardation plate that converts the polarization of one polarization component separated by the film into the other polarization component. Further, in this projector, by adjusting the loss upon transmission or reflection between the polarization separation film and the retardation plate, green light is emitted in at least one of the wavelength region for red light and the wavelength region for blue light. A polarization conversion efficiency that is relatively higher than the wavelength region is achieved. In this case, the polarization conversion device can be composed of a polarization separation film and a retardation plate, and efficient polarization conversion can be achieved with a desired wavelength characteristic with a simple device.
本発明の別の態様によれば、光源装置が、発光源である水銀ランプと、当該水銀ランプ
からの光を集める凹面ミラーとを有する。この場合、高輝度ではあるが照明光として利用
される緑色光が赤色光および青色光に比べて相対的に光強度が強い光学水銀ランプであっ
ても、上述のようにコントラストの低下を目立たせることなく色バランスのよい画像を投
影するプロジェクタとすることができる。
According to another aspect of the present invention, a light source device includes a mercury lamp that is a light emission source, and a concave mirror that collects light from the mercury lamp. In this case, even if the green light used as illumination light with high luminance is an optical mercury lamp whose light intensity is relatively higher than that of red light and blue light, the reduction in contrast is conspicuous as described above. Thus, the projector can project an image with good color balance.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図で
ある。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the optical system of the projector according to the first embodiment of the invention.
このプロジェクタ10は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調してカラー
の光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であり、光
源ランプユニット20、照明光学系30、色分離装置40、光変調部60、クロスダイク
ロイックプリズム70、及び投射光学系80を備えて構成される。ここで、光源ランプユ
ニット20と照明光学系30とは、色分離装置40等に供給するための照明光を生成する
照明装置を構成する。
The
光源ランプユニット20は、光源ランプ21から周囲に放射された光束を集めて射出し
、照明光学系30等を介して光変調部60を照明するための光源装置であり、発光管であ
る光源ランプ21と、光源ランプ21から射出された光源光を反射する凹の楕円である凹
面鏡22と、凹面鏡22で反射された光源光をコリメートする凹レンズ23とを備える。
この光源ランプユニット20において、光源ランプ21から射出された光源光は、凹面鏡
22及び凹レンズ23を経て平行化され、前方側すなわち照明光学系30側に射出される
。
The light
In the light
なお、上述した光源ランプ21は、高輝度の光を射出することができる点で、通常水銀
ランプが使用されるが、光源ランプユニット20に組み込まれるのは、水銀ランプに限ら
ない。ただし、この光源ランプ21の射出する光は、高輝度ではあるが、緑色光の光強度
が赤色光又は青色光の光強度よりも強くなっている。また、上述した楕円の凹面鏡22に
代えて、放物面等の各種凹面鏡を用いることができる。放物面の凹面鏡を用いた場合、凹
面鏡22の後段に凹レンズ23等を設けなくとも、光源ランプユニット20から平行光束
を射出させることが可能となる。
The above-described
照明光学系30は、光源ランプユニット20から射出された光束を複数の部分光束に分
割して対象とする照明領域に重畳して入射させることにより照度を均一化するとともに、
照明光を特定方向の偏光に変換する光学系であり、第1レンズアレイ31、第2レンズア
レイ32、偏光変換装置34、及び重畳レンズ35を備えている。
The illumination
An optical system that converts illumination light into polarized light in a specific direction, and includes a
第1レンズアレイ31は、光源ランプ21から射出された光束を複数の部分光束に分割
する光束分割光学素子としての機能を有し、システム光軸OAと直交する面内にマトリッ
クス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。各小レンズの輪郭形状は、後述
する光変調部60を構成する液晶パネル61b,61g,61rの画像形成領域の形状と
ほぼ相似形をなすように設定されている。第2レンズアレイ32は、前述した第1レンズ
アレイ31により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレ
イ31と同様にシステム光軸OAに直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小
レンズを備えているが、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が液晶パネル
61b,61g,61rの画像形成領域の形状と正確に対応している必要はない。
The
偏光変換装置34は、PBSアレイで形成されており、第1レンズアレイ31により分
割され第2レンズアレイ32から個別に射出された部分光束の偏光方向を一方向の直線偏
光に揃える役割を有する。
The
図2は、偏光変換装置34の具体的な構造を説明する平面図である。この偏光変換装置
34は、プリズム体91,92,93と、偏光分離膜95と、位相差板96と、反射膜9
7とを備える。
FIG. 2 is a plan view illustrating a specific structure of the
7.
プリズム体91,92,93は、いずれもガラス等で形成された透光性の部材であり、
システム光軸OAが通る中央のプリズム体91は、底面(紙面に平行な面)が直角三角形
である三角柱形状をなしている。また、プリズム体91の左右に設けられている2つのプ
リズム体92,93は、それぞれ底面が平行四辺形である四角柱形状をなしており、シス
テム光軸OAを挟んで互いに対称な状態で配置されている。
The
The
偏光分離膜95は、一対のプリズム体91,92間、或いは一対のプリズム体91,9
3間において、入射光ILに対して45°傾斜した状態で配置されており、誘電体多層膜
からなる偏光分離素子(偏光ビームスプリッタ)として、入射光ILの光束に含まれるP
偏光光束及びS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。
ここでは、偏光分離膜95は、偏光変換装置34に入射した入射光ILの偏光成分のうち
、P偏光を透過により第1偏光PPとして直進させ、S偏光を反射により第2偏光SSと
して折り曲げることによって分離するものとする。なお、偏光分離膜95は、例えばプリ
ズム体92,93の一方の傾斜した側面上に、蒸着等を含む各種成膜法を利用して形成さ
れる。
The
3 is arranged in a state inclined by 45 ° with respect to the incident light IL, and as a polarization separation element (polarization beam splitter) made of a dielectric multilayer film, P contained in the light beam of the incident light IL
Of the polarized light beam and the S-polarized light beam, one polarized light beam is transmitted and the other polarized light beam is reflected.
Here, the
位相差板96は、プリズム体91の射出側に設けられており、複屈折材料からなる半波
長位相差板として、偏光分離膜95を透過したP偏光である第1偏光PPをS偏光に変換
する。
The
反射膜97は、隣接するプリズム体92,92間、或いはプリズム体93,93間にお
いて、入射光ILに対して45°傾斜した状態で配置されている。つまり、反射膜97は
、プリズム体92,93を挟んで偏光分離膜95に対向して平行に配置されている。反射
膜97は、誘電体多層膜からなる反射素子として、偏光分離膜95により反射された第2
偏光SSをさらに反射することで光路を第1偏光PPと同一の方向に変換させる。
The
By further reflecting the polarized light SS, the optical path is converted in the same direction as the first polarized light PP.
なお、以上では説明を省略したが、システム光軸OAを挟んで両側に配置されるプリズ
ム体92,93の外側には、同様のプリズム体92,93が連続して配置されており、偏
光変換装置34の四角い厚板状の外形を形成する。この際、偏光分離膜95と反射膜97
とは、プリズム体92,93間に互い違いに配置され、位相差板96は、偏光分離膜95
に対向して一つおきのプリズム体92,93の射出面に貼り付けられる。ここで、位相差
板96は、偏光分離膜95を透過する第1偏光PPの光路上に配置されているが、反射膜
97で反射される第2偏光SSの光路上に配置することができる。この場合、反射膜97
で反射されたS偏光である第2偏光SSがP偏光に変換される。
Although not described above,
Are arranged alternately between the
Is attached to the exit surface of every
The second polarized light SS, which is S-polarized light reflected at, is converted to P-polarized light.
以上説明した偏光変換装置34において、システム光軸OAに略沿って入射した入射光
ILは、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられて、偏光変換装置34の反対側から射出
される。このような偏光変換装置34を用いることにより、光源ランプ21から射出され
る光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光変調部60で利用する光源光
の利用率を向上させることができる。
In the
図3は、偏光変換装置34による偏光変換効率を説明するグラフである。このグラフに
おいて、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。グラフ中で、点線は、偏光分離膜95
を反射し反射膜97で反射されて射出される第2偏光SSの透過率を示し、一点差線は、
偏光分離膜95で透過し位相差板96で偏光変換されてから射出される第1偏光PPの透
過率を示す。そして、実線は、両偏光SS,PPを加算した透過率すなわち偏光変換装置
34による特定偏光への偏光変換効率を示す。この例では、青(B)色において偏光変換
効率が最も高くなっており、赤(R)色において偏光変換効率が最も低くなっている。そ
して、緑(G)色の偏光変換効率は、青色と赤色との中間程度となっている。このように
青色の偏光変換効率が高いと、光源ランプ21が白色の光源光を射出する場合であっても
、青の相対強度が高まり、照明光学系30から射出される照明光の色温度を高くすること
ができる。
FIG. 3 is a graph for explaining the polarization conversion efficiency by the
Indicates the transmittance of the second polarized light SS reflected by the
The transmittance of the first polarized light PP which is transmitted through the
以上のような偏光変換効率における波長特性は、偏光分離膜95、位相差板96、反射
膜97等の透過又は反射に際しての損失に起因して生じるものであるが、特に偏光分離膜
95の波長依存性に大きな影響を受ける。ここで、偏光分離膜95の偏光分離特性を波長
依存性の少ないフラットなものとすることも考えられるが、偏光分離膜95が極めて高価
なものとなる。このため、偏光分離膜95の偏光分離特性を主に特定の波長(この場合、
青色)に適合させれば、偏光分離膜95を安価で比較的損失の少ないものにできる。ただ
し、他の波長(この場合、緑色及び赤色)については、若干の相対的減光が生じてしまう
が、照明光のうち特定の青色光の増加は、照明光の色温度を高めることになるので、色温
度が高いことが望ましい用途では、むしろ用途に適する照明光を得られる。特に光源ラン
プ21が水銀ランプで構成される場合、青色等の輝度が緑色の輝度に対して相対的に小さ
くなる傾向があり、青色光の利用効率向上は望ましい。これにより、画像光の色バランス
が良好なものとなる。
The wavelength characteristics in the polarization conversion efficiency as described above are caused by a loss in transmission or reflection through the
If it is adapted to blue), the
なお、以上の例では、偏光変換装置34の偏光変換効率が青色において最も高くなって
おり、他の色で相対的に低くなっているとしたが、赤色で偏光変換効率が最も高くなるよ
うに設計することも可能である。このように、赤色で偏光変換効率が最も高くなるように
した場合、緑色や青色をカットすることになり、水銀ランプについては、ホワイトバラン
スがよくなり、さらに緑色や青色の偏光変換効率を下げた場合、照明光学系30中にシネ
マフィルタを組み込んだかのような効果が得られる。
In the above example, the polarization conversion efficiency of the
図1に戻って、重畳レンズ35は、第1レンズアレイ31、第2レンズアレイ32、及
び偏光変換装置34を経た複数の部分光束を集光して、液晶パネル61b,61g,61
rの画像形成領域上に重畳させて入射させるための光学素子である。この重畳レンズ35
から射出された光束は、均一化されつつ次段の色分離装置40に射出される。つまり、両
レンズアレイ31,32と重畳レンズ35とを経た照明光は、以下に詳述する色分離装置
40を経て、光変調部60の照明領域すなわち各色の液晶パネル61b,61g,61r
の画像形成領域を均一に重畳照明する。
Returning to FIG. 1, the superimposing
This is an optical element that is superimposed on the image forming area r. This superimposing
Are emitted to the next
The image forming area is uniformly superimposed and illuminated.
色分離装置40は、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41b、反射ミラー4
2a,42b,42c、フィールドレンズ43b,43g,43r、及びリレーレンズ4
5,46を備える。これらのうち、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bを
含んで構成される色分離光学系は、照明光を、青(B)色光、緑(G)色光、及び赤(R
)光の3つの光束に分離する。各ダイクロイックミラー41a,41bは、透明基板上に
、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択作用を有する誘
電体多層膜を形成することによって得た光学素子であり、システム光軸OAに対してとも
に傾斜した状態で配置される。第1ダイクロイックミラー41aは、青・緑・赤(B・G
・R)の3色のうち青色光LBを反射し、緑色光LGと赤色光LRとを透過させる。また
、第2ダイクロイックミラー41bは、入射した緑色光LG及び赤色光LRのうち緑色光
LGを反射し赤色光LRを透過させる。色分離装置40の射出側に設けられた各色用のフ
ィールドレンズ43b,43g,43rは、第2レンズアレイ32から射出され光変調部
60に入射する各部分光束が、適当な収束度となるように設けられている。一対のリレー
レンズ45,46は、青色用の第1光路OP1や緑色用の第2光路OP2よりも相対的に
長い赤色用の第3光路OP3上に配置されている。これらのリレーレンズ45,46は、
入射側の第1のリレーレンズ45の直前に形成された像を、略そのまま射出側のフィール
ドレンズ43rに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止して
いる。
The
2a, 42b, 42c,
5 and 46. Among these, the color separation optical system including the first and second
) Separated into three luminous fluxes of light. Each
Of the three colors R), the blue light LB is reflected and the green light LG and the red light LR are transmitted. The second
By transmitting the image formed immediately before the
この色分離装置40において、光源ランプユニット20から照明光学系30を経て入射
した照明光は、まず第1ダイクロイックミラー41aに入射する。第1ダイクロイックミ
ラー41aで反射された青色光LBは、第1光路OP1に導かれ、反射ミラー42aを経
て最終段のフィールドレンズ43bに入射する。また、第1ダイクロイックミラー41a
を透過して第2ダイクロイックミラー41bで反射された緑色光LGは、第2光路OP2
に導かれ最終段のフィールドレンズ43gに入射する。さらに、第2ダイクロイックミラ
ー41bを通過した赤色光LRは、第3光路OP3に導かれ、反射ミラー42b,42c
やリレーレンズ45,46を経て最終段のフィールドレンズ43rに入射する。
In the
The green light LG that has passed through and reflected by the second
Is incident on the last
Then, the light enters the
光変調部60は、3色の照明光LB,LG,LRがそれぞれ入射する3つの液晶パネル
(液晶表示パネル)61b,61g,61rを備える。このうち、青色用の液晶パネル6
1bについては、射出側のみ偏光フィルタ62bが配置されており、入射側に偏光フィル
タが配置されていない。一方、他の色用の液晶パネル61g,61rについては、これら
の液晶パネル61g,61rを挟むように2組の偏光フィルタ62g,62rが配置され
ている。ここで、青色光LB用の液晶パネル61bと、この射出側に設けた偏光フィルタ
62bとは、照明光を画像情報に基づいて2次元的に輝度変調するための液晶ライトバル
ブを構成する。また、緑色光LG用の液晶パネル61gと、これを挟む一対の偏光フィル
タ62g,62gも、緑色用の液晶ライトバルブを構成し、同様に、赤色光LR用の液晶
パネル61rと、一対の偏光フィルタ62r,62rも、赤色用の液晶ライトバルブを構
成する。各液晶パネル61b,61g,61rは、一対の透明なガラス基板間に電気光学
物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング
素子として、与えられた画像信号に従って、それぞれに入射した偏光光束の偏光方向を変
調する。
The
For 1b, the
この光変調部60において、第1光路OP1に導かれた青色光LBは、フィールドレン
ズ43bを介して液晶パネル61bの位置に設けた照明領域に入射し液晶パネル61b内
の画像形成領域を照明する。第2光路OP2に導かれた緑色光LGは、フィールドレンズ
43gを介して液晶パネル61gの位置に設けた照明領域に入射し液晶パネル61g内の
画像形成領域を照明する。第3光路OP3に導かれた赤色光LRは、第1及び第2リレー
レンズ45,46及びフィールドレンズ43rを介して液晶パネル61rの位置に設けた
照明領域に入射し液晶パネル61r内の画像形成領域を照明する。各液晶パネル61b,
61g,61rは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で
透過型の光変調装置である。各液晶パネル61b,61g,61rにそれぞれ入射した各
色光LB,LG,LRは、各液晶パネル61b,61g,61rに電気的信号として入力
された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏
光フィルタ62g,62rによって、各液晶パネル61g,61rに入射する照明光の偏
光方向が調整されるとともに、偏光フィルタ62b,62g,62rによって、各液晶パ
ネル61b,61g,61rから射出される光から所定の偏光方向の変調光が取り出され
る。
In the
61g and 61r are non-luminous and transmissive light modulators for changing the spatial distribution of the polarization direction of incident illumination light. The color lights LB, LG, and LR incident on the
ここで、液晶パネル61bの入射側には、上述したように偏光フィルタ62bが設けら
れていない。このように入射側の偏光フィルタ62bを除去すると、一般には、液晶パネ
ル61bに所望の偏光成分の光以外の偏光成分の光が入射するため、黒画像を表示する場
合に偏光フィルタ62bによって遮断されない偏光成分の光、つまり黒画面での消光比の
小さな偏光が入射することになり、コントラストを低下させる原因になるとも考えられる
。しかしながら、青色光や赤色光は比視感度が低い光であり、これらの色に関してコント
ラスト等の光変調特性に多少の劣化が生じても投射像鑑賞の妨げになりにくい。つまり、
青色光については、入射側の偏光フィルタ62bを省略しても、偏光フィルタ62bを省
略したことに起因するコントラストの低下が目立ちにくい。一方で、第1光路OP1に導
かれる青色光LBの照度は、他の光路OP2,OP3に導かれる緑色光GLや赤色光LR
の照度に比較して大きくなっている。これは、図3で説明した偏光変換装置34の偏光変
換効率によるものであり、青色光LBの偏光変換率が他の緑色光GLや赤色光LRよりも
高くなっていることに起因する。このように照度の大きな青色光LBを、青色用のライト
バルブにおいてまず偏光フィルタ62bに入射させた場合、偏光フィルタ62bの劣化が
激しくなるが、本実施形態では、入射側の偏光フィルタ62bを省略していることから、
光変調部60全体としての耐久性を高めることができ、光変調部60延いてはプロジェク
タ10の寿命を長くすることができる。さらに、入射側の偏光フィルタ62bを省略する
ことにより、部品点数の減少によってコスト削減を達成することができる。
Here, the
For blue light, even if the
It is larger than the illuminance. This is due to the polarization conversion efficiency of the
The durability of the
なお、以上のように入射側の偏光フィルタ62bを省略した場合、液晶パネル61bに
入射する青色光LBの照度が多少増加するが、偏光フィルタ62bを除去した分だけ液晶
パネル61bの入射側に十分なスペースが形成され、液晶パネル61bの冷却効率が高め
られるので、液晶パネル61bの劣化速度が特に増大する現象は観察されなかった。むし
ろ、液晶パネル61bが効率的に冷却される結果として、冷却ファンの騒音を低減するこ
とができ、プロジェクタ10の消費電力を減らすことができた。
If the incident-side
以上の例では、第1光路OP1において入射側の偏光フィルタ62bを省略したが、赤
色用の第3光路OP3において入射側の偏光フィルタ62rを省略することもできる。特
に、偏光変換装置34の偏光変換効率が青色ではなく赤色において最も高くなっている場
合、入射側の偏光フィルタ62rを省略することによって、投射像のホワイトバランスを
高めること等が可能になる。
In the above example, the incident-side
クロスダイクロイックプリズム70は、偏光フィルタ62b,62g,62rから射出
された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光合成光学系である
。このクロスダイクロイックプリズム70は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視
略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、X字状に交差する一対の
誘電体多層膜71,72が形成されている。一方の第1誘電体多層膜71は青色光を反射
し、他方の第2誘電体多層膜72は赤色光を反射する。このクロスダイクロイックプリズ
ム70は、液晶パネル61bからの青色光LBを第1誘電体多層膜71で反射して進行方
向右側に射出させ、液晶パネル61gからの緑色光LGを第1及び第2誘電体多層膜71
,72を介して直進・射出させ、液晶パネル61rからの赤色光LRを第2誘電体多層膜
72で反射して進行方向左側に射出させる。
The cross
, 72, and the red light LR from the
このようにクロスダイクロイックプリズム70で合成された像光は、拡大投影レンズと
しての投射光学系80を経て、適当な拡大率でスクリーン(不図示)にカラー画像として
投射される。
The image light combined by the cross
以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクタ10によれば、偏光変換装
置34が、青色用の液晶パネル61b又は赤色用の液晶パネル61rを動作させる青色又
は赤色の波長域において他の可視波長域よりも高い偏光変換効率を有するので、青色又は
赤色の波長域で輝度を増加させた画像の投射が可能になる。また、高輝度ではあるが緑色
光の光強度が赤色光や青色光の光強度よりも強い光を射出する高圧水銀ランプを光源ラン
プ21に用いた場合、従来では、例えば白画面を投影するときであっても投映画像の色バ
ランスを良好にするために液晶パネル61gの変調によって緑色光LGの輝度を減少させ
ており、液晶パネル61gで可能な階調の一部を色バランス調整のために使用し、投映画
像を形成するための変調に利用するための階調数を低下させ色再現性を劣化させていたが
、本実施形態のプロジェクタ10によれば、偏光変換装置34が、緑色光の波長領域にお
いてを青色光または赤色光の波長領域の偏光変換効率よりも低いため、液晶パネル61g
の入射側の偏光フィルタ62gで比較的多く遮断されるから、色バランス調整のために液
晶パネル61gで可能な階調の使用する量が軽減もしくはなくすことができ、投映画像を
形成するための変調に利用される階調数を、従来よりも増加させ色再現性を向上させるこ
とが可能になる。
As is clear from the above description, according to the
Is relatively blocked by the
ここで、偏光フィルタは、偏光膜および偏光膜を支持する支持層などにより構成されて
おり、偏光層は入射した光のうち一方の偏光成分を透過し他方の偏光成分を遮断するとと
もに、一方の偏光成分の光においても透過率が100%ではなく、光量を低下させている
。そこで、光源装置すなわち光源ランプ21のスペクトル特性により光の強度が弱い赤色
光及び青色光のうち少なくとも一方の光を変調する液晶ライトバルブすなわち液晶パネル
61r,61bの入射側の偏光フィルタを省略することによって、赤色光LR、及び青色
光LBのうち少なくとも一方の色光の光量損失を低減させることが可能となる。
Here, the polarizing filter is composed of a polarizing film and a support layer that supports the polarizing film, and the polarizing layer transmits one polarized component of incident light and blocks the other polarized component. Even for the light of the polarization component, the transmittance is not 100%, and the amount of light is reduced. Therefore, a liquid crystal light valve that modulates at least one of red light and blue light whose intensity is weak due to the spectral characteristics of the light source device, that is, the
また、赤色光を変調する液晶ライトバルブと青色光を変調する液晶ライトバルブのうち
少なくとも一方の液晶ライトバルブ(すなわち、少なくとも一方液晶パネル61r,61
b)の入射側の偏光フィルタを省略することによって、偏光フィルタを省略しない場合に
比較して当該液晶パネル61r,61bへ入射する光の所望の偏光成分以外の偏光成分も
液晶パネル61r,61bに入射することとなるが、上記プロジェクタ10では偏光変換
装置34を備えているとともに、青色光LBや赤色光LRは、比視感度が比較的低く、入
射側の偏光フィルタを省略した場合のコントラストの低下が目立ちにくい。
In addition, at least one liquid crystal light valve (that is, at least one of the
By omitting the incident side polarization filter of b), the polarization components other than the desired polarization component of the light incident on the
さらに、青色光LBの波長領域で輝度を増加できれば、投射像の色温度を高めることが
できる。また、赤色光LRの波長領域で輝度を増加できれば、投射像のホワイトバランス
を高めること等が可能になる。
Furthermore, if the luminance can be increased in the wavelength region of the blue light LB, the color temperature of the projected image can be increased. Further, if the luminance can be increased in the wavelength region of the red light LR, the white balance of the projected image can be increased.
従って、光源装置すなわち光源ランプ21から射出された光において赤色光および青色
光よりも緑色光の光強度が強くても、赤色光を変調する液晶ライトバルブと青色光を変調
する液晶ライトバルブのうち少なくとも一方の液晶ライトバルブ(すなわち、少なくとも
一方液晶パネル61r,61b)の入射側の偏光フィルタを省略することによって、コン
トラストの低下を目立たせることなく、液晶ライトバルブよる色バランスの調整量を低減
できるから、画像形成時の階調数の低下を軽減でき、プロジェクタの投影する画像の色再
現性を向上できる。さらに、赤色光を変調する液晶ライトバルブ(液晶パネル61r)と
青色光を変調する液晶ライトバルブ(液晶パネル61b)とのうち少なくとも一方の液晶
ライトバルブの入射側の偏光フィルタを省略するから、プロジェクタ10の部品点数およ
び製造工数を削減でき、プロジェクタ10を低価格にすることも可能となる。
Therefore, even if the light emitted from the light source device, that is, the
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能で
あり、例えば次のような変形も可能である。
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.
すなわち、上記実施形態では、偏光変換装置34において、青色及び赤色のいずれか一
方の偏光変換効率を最も高くしているが、青色及び赤色の両偏光変換効率をともに高くす
ることができる。この場合、青色用の第1光路OP1と赤色用の第3光路OP3とにおい
て、入射側の偏光フィルタ62b,62rをともに省略することができる。
That is, in the above embodiment, the
また、上記実施形態のプロジェクタ10では、光源ランプ21として水銀ランプも用い
ているが、緑色光となる波長領域の光の強度が青色光及び赤色光となる波長領域の光の強
度よりも強いスペクトル特性を有する光源光を射出する光源装置であれば、本発明の構成
を適用することにより同様の効果を得ることが可能となる。
Further, in the
また、上記実施形態のプロジェクタ10では、照明光学系30をレンズアレイ31,3
2、偏光変換装置34、及び重畳レンズ35で構成したが、レンズアレイ31,32につ
いてはこれを省略することができ、或いはこれをロッドインテグレータに置き換えること
ができる。
In the
2, the
また、本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクタにも
、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクタにも適用可能
である。
Further, the present invention can be applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image and a rear projection type projector that projects from the side opposite to the side that observes the projected image.
10…プロジェクタ、 20…光源ランプユニット、 21…光源ランプ、 22…凹
面鏡、 30…照明光学系、 31,32…レンズアレイ、 34…偏光変換装置、 3
5…重畳レンズ、 40…色分離装置、 41a,41b…ダイクロイックミラー、 4
2a,42b,42c…反射ミラー、 43b,43g,43r…フィールドレンズ、
45,46…リレーレンズ、 60…光変調部、 61b,61g,61r…液晶パネル
、 62b,62g,62r…偏光フィルタ、 62g,62r…入射側の偏光フィルタ
、 62b,62g,62r…射出側の偏光フィルタ、 70…クロスダイクロイックプ
リズム、 80…投射光学系、 91,92,93…プリズム体、 95…偏光分離膜
96…位相差板、 97…反射膜、 LB,LG,LR…照明光、 OA…システム光
軸
DESCRIPTION OF
5 ... Superimposing lens, 40 ... Color separation device, 41a, 41b ... Dichroic mirror, 4
2a, 42b, 42c ... reflective mirror, 43b, 43g, 43r ... field lens,
45, 46 ... relay lens, 60 ... light modulator, 61b, 61g, 61r ... liquid crystal panel, 62b, 62g, 62r ... polarizing filter, 62g, 62r ... incident side polarizing filter, 62b, 62g, 62r ... exit side Polarization filter, 70: Cross dichroic prism, 80: Projection optical system, 91, 92, 93 ... Prism body, 95 ... Polarization separation film, 96 ... Phase difference plate, 97 ... Reflection film, LB, LG, LR ... Illumination light, OA ... System optical axis
Claims (4)
強いスペクトル特性を有する光源光を射出する光源装置と、当該光源装置から射出された
光源光の偏光方向を揃える偏光変換装置とを有する照明装置と、
前記照明装置から射出された照明光を前記青色光、前記赤色光および前記緑色光の複数
の色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系で分離された前記複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する各
色用の液晶ライトバルブと、
前記液晶ライトバルブで変調された各色の像光を合成する光合成光学系とを備えるプロ
ジェクタであって、
前記赤色光を変調する液晶ライトバルブと前記青色光を変調する液晶ライトバルブのう
ち少なくとも一方の液晶ライトバルブにおいて、入射側の偏光フィルタを省略し、
前記緑色光を変調する液晶ライトバルブにおいて、入射側の偏光フィルタを設ける
プロジェクタ。 A light source device that emits light source light having spectral characteristics that are stronger than the intensity of light in the wavelength region that becomes blue light and red light, and the light source light emitted from the light source device. An illumination device having a polarization conversion device that aligns the polarization direction;
A color separation optical system that separates the illumination light emitted from the illumination device into a plurality of color lights of the blue light, the red light, and the green light;
A liquid crystal light valve for each color that modulates the plurality of color lights separated by the color separation optical system according to image information;
A projector comprising a light combining optical system for combining image light of each color modulated by the liquid crystal light valve,
In at least one liquid crystal light valve of the liquid crystal light valve that modulates the red light and the liquid crystal light valve that modulates the blue light, the incident side polarization filter is omitted,
A projector provided with an incident side polarization filter in the liquid crystal light valve for modulating the green light.
なくとも一方の波長領域において緑色光の波長領域よりも高い偏光変換効率を有する
プロジェクタ。 The polarization conversion device is a projector having a polarization conversion efficiency higher than that of a green light wavelength region in at least one of a wavelength region of red light and a wavelength region of blue light.
偏光成分に分離する偏光分離膜と、前記偏光分離膜で分離された一方の偏光成分の偏光を
他方の偏向成分に変換する位相差板とを備え、前記偏光分離膜と前記位相差板との透過又
は反射に際しての損失の調整によって、前記赤色光となる波長領域と前記青色光となる波
長領域のうち少なくとも一方の波長領域において緑色光の波長領域よりも相対的に高い偏
光変換効率が達成される請求項2記載のプロジェクタ。 The polarization conversion device is arranged to be inclined with respect to the optical axis and separates incident light into two polarization components by transmission and reflection, and the polarization of one polarization component separated by the polarization separation film to the other A retardation plate for converting into a deflection component, and by adjusting loss during transmission or reflection between the polarization separation film and the retardation plate, the wavelength region for red light and the wavelength region for blue light are adjusted. 3. The projector according to claim 2, wherein a polarization conversion efficiency relatively higher than that of the green light wavelength region is achieved in at least one wavelength region.
ラーとを有する請求項3記載のプロジェクタ。
The projector according to claim 3, wherein the light source device includes a mercury lamp that is a light emitting source, and a concave mirror that collects light from the mercury lamp.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006088304A JP2007264245A (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Image projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006088304A JP2007264245A (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Image projector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007264245A true JP2007264245A (en) | 2007-10-11 |
Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006088304A Withdrawn JP2007264245A (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Image projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007264245A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009223076A (en) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Seiko Epson Corp | Display device, display method and computer program |
US8810739B2 (en) | 2011-06-06 | 2014-08-19 | Seiko Epson Corporation | Projection type display apparatus and optical unit |
-
2006
- 2006-03-28 JP JP2006088304A patent/JP2007264245A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009223076A (en) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Seiko Epson Corp | Display device, display method and computer program |
US8810739B2 (en) | 2011-06-06 | 2014-08-19 | Seiko Epson Corporation | Projection type display apparatus and optical unit |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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