JP2000019455A - 液晶プロジェクタ装置 - Google Patents
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Abstract
体(光学ユニット)を用いてPBSを減らし、コストを
低減し装置を小型化する。 【解決手段】 光源1よりの光をレンズアレイ2、4、
レンズ6で集光し、PBS4でs偏光成分のみを通し、
光学ユニット7のダイクロイック層7aで緑光線を反射
し、位相差層7bでダイクロイック層を透過した青、赤光
線の偏光面を90度回転してp偏光光線とし(7cは全反射
層)、PBS8でs偏光の緑光線を反射し、反射型液晶
板10Gに入射し、変調し反射してp偏光の映像光にし、
PBS8を透過する。光学ユニットよりのp偏光光線は
PBS8を透過し、ダイクロイックプリズム9で青、赤
光線に分離し、反射型液晶板10B、10Rに入射し、変調
し反射してそれぞれs偏光の映像光とし、ダイクロイッ
クプリズムで合成し、PBS8で反射し、反射型液晶板
10Gよりの映像光と共に投写レンズ11で投写する。
Description
た液晶プロジェクタ装置に係り、狭帯域位相差板を用い
ることにより部品点数を削減し小型化するものに関す
る。
装置には、例えば、図7に示すように、光源1からの白
色光をレンズアレイ2、5およびレンズ6で集光し、ダ
イクロイックミラー41および42で赤、緑および青の三色
に分離し、偏光ビームスプリッタ(PBS)44R、44G
および44Bで各色光のs偏光成分をそれぞれ分離し、
赤、緑および青色用の反射型液晶板10R、10Gおよび10
Bにそれぞれ入射し、各反射型液晶板で変調し反射出力
される各色のp偏光の映像光をクロスダイクロイックプ
リズム45で合成し、投写レンズ11でスクリーンに投写す
るものがあり、PBSが三個と、高価なクロスダイクロ
イックプリズムが必要で、また、赤、緑および青の各色
の光路に反射型液晶板を干渉を生じないようにレイアウ
トしなければならないため、筐体の容積が大きくなると
いう問題があった。
に鑑み、ダイクロイック反射特性と位相差特性とを持つ
光学ブロックを配置することにより特定波長域の光線の
偏光面を90度回転し、部品点数を削減して装置を小型化
し、また、1/2位相差板を用いることにより三枚の反
射型液晶板を共通化することを目的とする。
め、本発明の液晶プロジェクタ装置においては、赤色
用、緑色用および青色用の三枚の反射型液晶板に偏光光
線を入射し、各反射型液晶板で変調し反射された映像光
を合成し投写する液晶プロジェクタ装置において、前記
三色の光線のうち所要の色の波長域の偏光面を90度回転
する光学ユニットを設け、光学ユニットよりの偏光面を
回転した光線または偏光面を回転しない光線を前記各反
射型液晶板に入射するように構成する。
光線を透過し他の色の波長域の光線を反射する第1ダイ
クロイック層と、第1ダイクロイック層を透過した光線
の偏光面を90度回転する位相差層と、該位相差層よりの
光線を全反射する全反射層とから構成する。
波長域の光線を透過し他の色の波長域の光線を反射する
所要の傾斜ダイクロイック特性を有する第2ダイクロイ
ック層と、第2ダイクロイック層を透過した光線の偏光
面を90度回転する位相差層と、該位相差層よりの光線を
反射する所要の傾斜ダイクロイック特性を有する第3ダ
イクロイック層とから構成し、入射光線が非平行のため
に生じるダイクロイック層への入射角の違い(a<b<
c)によるダイクロイック特性の差(入射角aでは透過
光のカットオフ波長が入射角b(光軸)より長く、反射
光のカットオフ波長が短くなり、入射角cでは入射角a
の逆)を補正するようにしてもよい。
ロイック層または第2ダイクロイック層と同じダイクロ
イック特性を有するダイクロイック層と、上記位相差層
に相応する位相差を生じない透過層と、全反射層とから
なる反射ユニットを設け、光学ユニットで生じる光路差
を補正するようにする。
イクロイック層をs偏光用で構成し、透過率特性を良好
にして光線を有効利用するようにする。
イクロイック層で反射された光線を入射する反射型液晶
板の前に入射光線の偏光面を90度回転する1/2位相差
板を配設し、この反射型液晶板に他の二枚の反射型液晶
板と同じ偏光面入射型のものを用いるようにして共通化
を図る。
で偏光面を回転しない一光線を反射すると共に偏光面を
90度回転した二光線を透過する偏光ビームスプリッタを
設け、偏光ビームスプリッタで反射した一光線を一反射
型液晶板に入射し、偏光ビームスプリッタを透過した二
光線のうちの一光線を透過し他光線を反射するダイクロ
イックプリズムを設け、ダイクロイックプリズムで分離
した各光線を二枚の反射型液晶板にそれぞれ入射し、二
枚の反射型液晶板で変調し反射された映像光をダイクロ
イックプリズムで合成し、偏光ビームスプリッタで反射
し、前記一反射型液晶板で変調し反射され偏光ビームス
プリッタを透過する映像光と共に投写レンズでスクリー
ンに投写するように構成し、ダイクロイックプリズム
を、反射光線を投写レンズの反対側に出射するように構
成すると共に対応する位置に相応の反射型液晶板を配置
し、投写レンズのフランジを取付け易くする。
イクロイック層を緑色の波長域の光線を反射するものと
し、ダイクロイックプリズムの特性を緩やかにできるよ
うにする。
き図面を参照して説明する。図1は本発明による液晶プ
ロジェクタ装置の一実施例の要部構成図である。図にお
いて、1はメタルハライドランプ等を用いた白色光を発
光する光源、2および5はレンズアレイ、3は全反射ミ
ラー、4は光源1よりの白色光のs偏光成分を通すPB
S、6は集光レンズ、7は光学ユニット、8はs偏光成
分を反射しp偏光成分を透過するPBS、9は赤光を透
過し青光を反射するダイクロイックプリズム、10Gはs
偏光入射型の緑色用、10Bはp偏光入射型の青色用、10
Rはp偏光入射型のそれぞれ反射型液晶板、11は投写レ
ンズである。
ラー3およびPBS4(s偏光成分の光線を通す)を挟
む二組のレンズアレイ2、5と集光レンズ6とで集光
し、光学ユニット7に入射する。光学ユニット7は、詳
細図に示すように第1ダイクロイック層7a、位相差層7b
および全反射層7cを重ねたもので、例えば、第1ダイク
ロイック層7aは緑色の波長域の光線を透過し青色および
赤色の波長域の光線を反射し、位相差層7bは第1ダイク
ロイック層を透過した光線が全反射層7c(全反射ミラ
ー)で反射され出射する間に偏光面を90度回転する。す
なわち緑色の波長域の偏光面はそのままとし、青色およ
び赤色の波長域の偏光面のみを90度回転する狭帯域位相
差板である。偏光面を回転させない波長域を緑色とする
ことにより、後続のダイクロイックプリズム9の青色と
赤色の分離特性(ダイクロイック特性)を緩やかなもの
にしても、反射型液晶板10B(青色用)および10R(赤
色用)への入射光線は互いに波長域が離れるので光の干
渉が生じないものとなる。
波長域の光線(s偏光)はPBS8で反射され、緑色用
の反射型液晶板10Gに入射し、緑色映像信号で変調した
映像光を反射出力する。この映像光はp偏光であるから
PBS8を透過する。また、第1ダイクロイック層7aを
透過した青色および赤色波長域の光線は位相差層7bを通
り全反射層7cで反射され、偏光面が90度回転してp偏光
となり、PBS8を透過してダイクロイックプリズム9
に入射し、青色光線と赤色光線とに分離され、それぞれ
青色用、赤色用の反射型液晶板10Bと10Rとに入射し、
各色の映像信号で変調し反射され、それぞれs偏光の映
像光となり、ダイクロイックプリズム9で合成され、P
BS8で反射され、PBS8を透過する反射型液晶板10
Gよりの緑色の映像光と共に投写レンズ11によりスクリ
ーンに投写される。
BS8よりの光線から分離した青色光線を投写レンズ11
の反対側(図の上方)に反射するダイクロイックプリズ
ム21を設け、青色用の反射型液晶板10Bを投写レンズ11
の反対側に配置してもよい。これにより、投写レンズ11
と反射型液晶板10Bとの間隔が空き、投写レンズ11のフ
ランジの取付けを容易にすることができる。
で、青および赤色の波長域の光線を透過し緑色の波長域
の光線を反射するダイクロイック特性が矢印イの方向に
傾斜した第2ダイクロイック層7a′と、第2ダイクロイ
ック層7a′を透過した光線の偏光面を90度回転する位相
差層7bと、位相差層7bよりの光線を反射するダイクロイ
ック特性が矢印イの方向に傾斜した第3ダイクロイック
層7c′とから構成する。これは、入射光線が非平行のた
めに生じるダイクロイック層への入射角の違い(入射角
a<b<c)によるダイクロイック特性の差(入射角a
では透過光のカットオフ波長が入射角b(光軸)より長
く、反射光のカットオフ波長が短くなり、入射角cでは
透過光のカットオフ波長が入射角b(光軸)より短く、
反射光のカットオフ波長が長くなる)を補正するため
で、ダイクロイック層の特性(カットオフ波長)を矢印
の方向に連続的に変化させて補正を行う。なお、矢印の
方向に傾斜(変化)させるのは、光軸に対して垂直方向
(図の前後方向)には両端(図の前後端)でも入射角に
大きな差はないが、光学ユニット7(7′)を光軸に対
し45度傾けるため、水平方向に対しては画面幅の約1.4
倍(逆サイン45度)となり両端(図の左上端と右下端)
で入射角に大きな差が生じるからである。なお、図1の
全反射層7cに代えて第3ダイクロイック層7c′を用いる
ことにより、両ダイクロイック層の入射角による特性の
差を別々に補正することができ、同時に第2ダイクロイ
ック層7aを透過した不要な成分を第3ダイクロイック層
7cを透過させて破棄させることができる。
光学ユニット7(または7′)の前に図1の全反射ミラ
ー3に代えて反射ユニット31を配設する。これは、光学
ユニット7の第1ダイクロイック層7aで反射される光線
と全反射層7cで反射される光線とが反射後の光路に差が
生じる(照射エリアにずれが生じる)のを補正するため
で、図5に示すように、反射ユニット31を、第1ダイク
ロイック層7a(または第2ダイクロイック層7a′)と同
じダイクロイック層31aと、位相差層7bと同じ厚みの透
過層31b(位相差を生じない層)と、全反射層31cとで
構成する。これにより、反射ユニット31の全反射層31c
で反射された光線s′(青、赤光線)が光学ユニット7
(または7′)の全反射層7c(または第3ダイクロイッ
ク層7c′)で反射されるものとなり(光線p′)、ダイ
クロイック層31aおよび第1ダイクロイック層7a(また
は第2ダイクロイック層7a′)反射した光線s(緑色)
の光路と略一致するので、後続のPBS8への入射エリ
アが略一致し、反射型液晶板の照射エリアにずれが生じ
ないものになる。なお、その他の各符号は図1の同符号
と同じなので説明を省く。
すものとし、光学ユニット7または7′の表面のダイク
ロイック層をs偏光用で構成するものとしたが、これ
は、図6に示すように、ダイクロイック膜(層)の透過
率特性にs偏光光線とp偏光光線とで違いがあり、ダイ
クロイック層7a(または7a′)をs偏光用とすることに
より、位相差層7bを透過した光線、すなわちp偏光とな
った光線の380nm 付近以下および780nm 付近以上の波長
域の透過率が良好になり、この波長域の利用率が高まり
投写画像の輝度が上がるからである。なお、PBS4が
s偏光光線を通すものであるから当然反射ユニット31の
ダイクロイック層もs偏光用を用いる。
/2位相差板を介挿し、PBS8よりのs偏光光線の偏
波面を90度回転してp偏光光線とすることにより、反射
型液晶板10Gに反射型液晶板10Bおよび10Rと同じp偏
光入射型を用いるようにしてもよい(三枚を共通化)。
なお、反射型液晶板10Gで変調され反射されたs偏光の
映像光は1/2位相差板でp偏光となり、PBS8を透
過する。
晶プロジェクタ装置によれば、ダイクロイック層、位相
差層および全反射層(またはダイクロイック層)からな
るダイクロイックな特性と位相差特性を持つ反射体(光
学ユニット)を用いることにより比較的高価なPBSの
数を減らすことができ、コストを低減し装置を小型化す
ることが可能となる有用なものである。
の要部構成図である。
例の部分構成図である。
例の要部構成図である。
要部構成図である。
性の一例である。
図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 赤色用、緑色用および青色用の三枚の反
射型液晶板に偏光光線を入射し、各反射型液晶板で変調
し反射された映像光を合成し投写する液晶プロジェクタ
装置において、前記三色の光線のうち所要の色の波長域
の偏光面を90度回転する光学ユニットを設け、光学ユニ
ットよりの偏光面を回転した光線または偏光面を回転し
ない光線を前記各反射型液晶板に入射するようにした液
晶プロジェクタ装置。 - 【請求項2】 前記光学ユニットは、前記所要の色の波
長域の光線を透過し他の色の波長域の光線を反射する第
1ダイクロイック層と、第1ダイクロイック層を透過し
た光線の偏光面を90度回転する位相差層と、該位相差層
よりの光線を全反射する全反射層とからなる請求項1記
載の液晶プロジェクタ装置。 - 【請求項3】 前記光学ユニットは、前記所要の色の波
長域の光線を透過し他の色の波長域の光線を反射する所
要の傾斜ダイクロイック特性を有する第2ダイクロイッ
ク層と、第2ダイクロイック層を透過した光線の偏光面
を90度回転する位相差層と、該位相差層よりの光線を反
射する所要の傾斜ダイクロイック特性を有する第3ダイ
クロイック層とからなる請求項1記載の液晶プロジェク
タ装置。 - 【請求項4】 前記光学ユニットの前に、前記第1ダイ
クロイック層または第2ダイクロイック層と同じダイク
ロイック特性を有するダイクロイック層と、前記位相差
層に相応する位相差を生じない透過層と、全反射層とか
らなる反射ユニットを設け、非平行光線の入射により前
記光学ユニットで生じる光路差を補正するようにした請
求項2または3記載の液晶プロジェクタ装置。 - 【請求項5】 前記第1ダイクロイック層または第2ダ
イクロイック層をs偏光用で構成した請求項2、3また
は4記載の液晶プロジェクタ装置。 - 【請求項6】 前記第1ダイクロイック層または第2ダ
イクロイック層で反射された光線を入射する反射型液晶
板の前に入射光線の偏光面を90度回転する1/2位相差
板を配設し、該反射型液晶板に他の二枚の反射型液晶板
と同じ偏光面入射型のものを用いるようにした請求項
2、3、4または5記載の液晶プロジェクタ装置。 - 【請求項7】 前記光学ユニットの後に、光学ユニット
で偏光面を回転しない一光線を反射すると共に偏光面を
90度回転した二光線を透過する偏光ビームスプリッタを
設け、偏光ビームスプリッタで反射した一光線を一反射
型液晶板に入射し、偏光ビームスプリッタを透過した二
光線のうちの一光線を透過し他光線を反射するダイクロ
イックプリズムを設け、ダイクロイックプリズムで分離
した各光線を二枚の反射型液晶板にそれぞれ入射し、二
枚の反射型液晶板で変調し反射された映像光を前記ダイ
クロイックプリズムで合成し、前記偏光ビームスプリッ
タで反射し、前記一反射型液晶板で変調し反射され前記
偏光ビームスプリッタを透過する映像光と共に投写レン
ズでスクリーンに投写するように構成し、前記ダイクロ
イックプリズムを、反射光線を投写レンズの反対側に出
射するように構成すると共に対応する位置に相応の反射
型液晶板を配置するようにした請求項1、2、3、4、
5または6記載の液晶プロジェクタ装置。 - 【請求項8】 前記第1ダイクロイック層または第2ダ
イクロイック層を緑色の波長域の光線を反射するものと
した請求項2、3、4、5、6または7記載の液晶プロ
ジェクタ装置。
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