JP2001281614A - 液晶プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶プロジェクタ装置の低コスト化及び高輝
度化を目的とする。 【解決手段】 反射型液晶プロジェクタの光学エンジン
部分を、第１の色分離部、入出射方向変更部、第２の色
分離部、色合成部および支持体を色分離合成部として一
体化してなる。また、偏光方向回転部材は、前記第２の
色分離部および色合成部の上に積層されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型光変調素子
を３枚用いた３板式の液晶プロジェクタ装置に関し、特
に液晶プロジェクタ装置の低コスト化及び高輝度化に関
する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶パネルを用いた従来の液晶プ
ロジェクタ装置の一例として、先に本願出願人が出願し
た特願平１１-０９３１４８号がある。この従来例を図
７に示す。

【０００３】この液晶プロジェクタは、ランプ１０１か
ら出射された白色光のうち、赤色成分の光（以下、赤色
光と称する）を含む第１の分離光と、緑色及び青色成分
の光（以下、それぞれ緑色光、青色光と称する）を含む
第２の分離光とに分離して、互いに直交する方向に出射
する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称する）１
０４と、そのＰＢＳ１０４の第２の分離光の出射側に配
置され、緑色光と青色光とに分離して、互いに直交する
方向に出射するＰＢＳ１０９を用いてＲＧＢ三原色それ
ぞれを色分離する構成を備えている。

【０００４】ランプ１０１から出射された白色光は、偏
光板１０２によってＰ偏光に変換された後、赤色光の偏
光方向を９０度回転させる第１の狭帯域位相差板１０３
に入射する。第１の狭帯域位相差板１０３によって赤色
光はＰ偏光からＳ偏光へと変換され、ＰＢＳ１０４の偏
光分離面によって、入射光と直交する方向に反射され
る。

【０００５】ＰＢＳ１０４にて反射分離された赤色光
は、ＰＢＳ１０７の一主面から入射した後、Ｓ偏光成分
を反射する偏光分離面にて入射光と直交する方向に反射
されて、赤色用の反射型液晶パネル１０６に入射する。
赤色用の反射型液晶パネル１０６では、赤色の画像情報
に基づいて赤色に表示すべき部分の画素に入射した赤色
光の偏光方向を９０度回転、すなわちＰ偏光に変換して
反射する。そのため、再度ＰＢＳ１０７に入射した赤色
光のうちＰ偏光の成分が偏光分離面を透過して、色合成
用のＰＢＳ１１２の第１の主面に入射される。

【０００６】また、ＰＢＳ１０４を透過した緑色光及び
青色光は、その出射側に配置された青色光の偏光方向を
９０度回転させる第２の狭帯域位相差板１０５に入射
し、そこで青色光はＰ偏光からＳ偏光へと変換される。
第２の狭帯域位相差板１０９を通過した、Ｐ偏光の緑色
光及びＳ偏光の青色光は、その出射側に配置されたＰＢ
Ｓ１０９に入射する。ＰＢＳ１０９では、入射光のうち
青色光が入射光と直交する方向に反射分離される。この
青色光は、赤色光の場合と同様に、青色用の反射型液晶
パネル１０８にて青色に表示すべき部分の画素がＰ偏光
に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、
その出射面に配置された、青色光の偏光方向を９０度回
転させる第３の狭帯域位相差板１１１に入射する。第３
の狭帯域位相差板１１１で、青色光は再びＰ偏光からＳ
偏光へと変換され、色合成用のＰＢＳ１１２の第２の主
面に入射される。

【０００７】更に、ＰＢＳ１０９を透過した緑色光は、
赤色光や青色光と同様に緑色用の反射型液晶パネル１１
０にて表示すべき部分の画素がＳ偏光に変換された後、
入射光と直行する方向から出射され、色合成用のＰＢＳ
１１２の第２の主面に入射される。

【０００８】そして、第１及び第２の主面からＲＧＢ三
原色それぞれの映像光が、色合成用のＰＢＳ１１２の二
つの主面から入射されると、その偏光分離面にて色合成
された後、投写光学系１１３から出射されて、図示しな
いスクリーンにカラー画像が表示される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶プロジェクタ装置は、色分離、色合成お
よび反射型液晶パネルへの入出射に、それぞれＰＢＳを
配置する必要があり、またその位置合わせに高い精度を
要求されるため、装置が高額化してしまうという問題が
ある。

【００１０】また、空気領域からＰＢＳ及び狭帯域位相
差板を通過する際に、若干の光が反射するため、境界面
において光量を損失してしまうという問題がある。

【００１１】そこで、本発明は、このような課題に鑑み
てなされたものであって、液晶プロジェクタ装置を低コ
スト化及び高輝度化することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】本発明は、所定の偏光方向
の光を出射する光源部と、少なくとも１つの偏光方向回
転部材を有し、該光源部からの出射光を、３原色のうち
第１の色成分を含む第１の分離光と、互いに偏光方向の
異なる第２及び第３の色成分を含む第２の分離光とに分
離して、前記両分離光を互いに直交する方向に出射する
色分離部と、該色分離部の第１の分離光が到る第１の反
射型光変調素子と、該第１の反射型光変調素子による変
調前の前記第１の分離光および変調後の第１の分離光が
入出射し、そのうちの変調前の入射光と変調後の出射光
の方向を直交するように変更する入出射方向変更部と、
前記第２の分離光のうち第２の色成分が到る第２の反射
型光変調素子と、前記第２の分離光のうち第３の色成分
が到る第３の反射型光変調素子と、少なくとも１つの偏
光方向回転部材を有し、前記第２の分離光を第２の色成
分と第３の色成分に分離して互いに直交する方向に出射
すると共に、第２の反射型光変調素子による変調後の第
２の色成分と、第３の反射型光変調素子による変調後の
第３の色成分を再合成し、分離前の第２の分離光と再合
成後の第２の分離光の方向を直交するように変更する第
２の色分離部と、少なくとも１つの偏光方向回転部材を
有し、前記入出射方向変更部および第２の色分離部から
出射された各色成分の光を合成する色合成部と、前記第
１の色分離部、入出射方向変更部、第２の色分離部およ
び色合成部を位置決め固定する支持体と前記色合成部に
て合成された合成光を拡大投写する投写光学系を備えて
いることを特徴とする液晶プロジェクタ装置において、
前記第１の色分離部、入出射方向変更部、第２の色分離
部、色合成部および支持体を色分離合成部として一体化
することを特徴とする。また、前記偏光方向回転部材
を、前記第２の色分離部および色合成部の上に積層する
ことを特徴とする。

【００１３】また、前記色分離合成部材が、光透過性の
直角二等辺三角柱型の形状を有する４個の構成部品を、
直角二等辺三角形の直角を挟む２面同士で各々接合し、
その接合面に偏光分離機能を有した四角柱からなると共
に、第１の色成分の偏光方向を９０度回転させる第１の
偏光方向回転部材を前記光源部側に有し、第２の色成分
の偏光方向を９０度回転させる第２の偏光方向回転部材
を、第２の色成分が前記第２の反射型光変調素子による
変調前に透過もしくは反射する偏光分離面のいずれか１
つに有し、同様に第２の色成分の偏光方向を９０度回転
させる第３の偏光方向回転部材を、第２の色成分が変調
後に反射もしくは透過する偏光分離面のいずれか１つの
計２ヶ所に有することを特徴とする。

【００１４】また各偏光方向回転部材は、各々偏光方向
を回転すべき色成分に対応した狭帯域位相差板からなる
ものであり、これは、光の入射角度に性能が依存しな
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態におけ
る液晶プロジェクタ装置の構成を以下に説明する。な
お、以下の説明では、本発明を図１に示す背面投写型の
プロジェクタ装置の投写ユニットに適用した場合につい
て説明する。

【００１６】本実施の形態における背面投写型のプロジ
ェクタ装置は、図１に示すように、筐体９１と、該筐体
９１の底面に配置された投写ユニット９２と、背面に配
置された反射ミラー９３と、前面に配置されたスクリー
ン９４とを備えている。そして、投写ユニット９２の投
写光学系６から出射された映像光は、反射ミラー９３に
て反射された後、スクリーン９４に投写される。

【００１７】投写ユニット９２は、図２に示すように、
光源部１と、色分離部２と、ＧＢ変調部３と、Ｒ変調部
４と、色合成部５と、光源部１、色分離部２、ＧＢ変調
部３、Ｒ変調部４および色合成部５とを一体化して位置
決めする光透過性支持体６と、投写ユニット７から構成
されている。

【００１８】光源部１は、ランプ１１と、偏光板１２と
を備えている。偏光板１２は、ランプ１１から出射され
た白色光のうちＰ偏光成分のみを透過するものである。

【００１９】色分離部２は、偏光分離接合面２１と、そ
の偏光分離接合面２１の光源部１側の主面に配置された
赤色成分用狭帯域位相差板２２と、偏光分離接合面２１
に配置された青色成分用狭帯域位相差板２３とを備えて
いる。偏光分離接合面２１は、Ｓ偏光成分を入射光に対
して９０度の方向に反射するとともに、Ｐ偏光成分を透
過するものである。赤色成分用狭帯域位相差板２２は、
入射光のうち赤色成分の偏光方向を９０度回転させて透
過するとともに、それ以外の色成分をそのまま透過する
ものである。青色成分用狭帯域位相差板２３も同様に、
入射光のうち青色成分の偏光方向を９０度回転させて透
過するとともに、それ以外の色成分をそのまま透過する
ものである。

【００２０】ＧＢ変調部３は、偏光分離接合面３１と、
その偏光分離接合面３１の隣接する２主面に配置された
青色成分用液晶パネル３２及び緑色成分用液晶パネル３
３とを備えている。偏光分離接合面３１は、偏光分離接
合面２１と同様に、Ｓ偏光成分を入射光に対して９０度
の方向に反射するとともに、Ｐ偏光成分を透過するもの
である。青色成分用液晶パネル３２及び緑色成分用液晶
パネル３３はともに反射型の液晶パネルであり、それぞ
れの色成分の画像情報に基づいて表示すべき画素に入射
される光の偏光方向を９０度回転させて反射するととも
に、それ以外の画素に入射される光をそのまま反射する
ものである。

【００２１】Ｒ変調部４は、偏光分離接合面４１と、そ
の偏光分離接合面４１の１主面に配置された赤色成分用
液晶パネル４２を備えている。偏光分離接合面４１は、
偏光分離接合面２１と同様の構成である。赤色成分用液
晶パネル４２は反射型の液晶パネルであり、赤色成分の
画像情報に基づいて表示すべき画素に入射される光の偏
光方向を９０度回転させて反射するとともに、それ以外
の画素に入射される光をそのまま反射するものである。

【００２２】色合成部５は、前述の偏光分離接合面３１
に配置された青色成分用狭帯域位相差板５２と、色合成
用ＰＢＳ接合面５１とを備えている。

【００２３】そして、このような構成において、光源部
１のランプ１１から白色光が出射されると、その白色光
のうちＰ偏光成分のみが偏光板１２を透過して分離部２
に入射する。

【００２４】分離部２では、赤色成分用狭帯域位相差板
２２にてＰ偏光の白色光のうち赤色成分の偏光方向が９
０度回転され、すなわちＳ偏光に変換されて偏光分離接
合面２１に入射する。偏光分離接合面２１では、Ｓ偏光
の赤色成分が反射されてＲ変調部４に入射するととも
に、Ｐ偏光の青色成分および緑色成分が透過して、青色
成分用狭帯域位相差板２３に入射する。青色成分用狭帯
域位相差板２３では、Ｐ偏光の青色成分がＳ偏光に変換
されて、Ｐ偏光の緑色成分とともにＧＢ変調部３に入射
する。

【００２５】ＧＢ変調部３では、偏光分離接合面２３に
てＳ偏光の青色成分が反射されて青色成分用液晶パネル
３２に入射する。青色成分用液晶パネル３２では、青色
成分の画像情報に基づいて表示すべき画素に入射される
光の偏光方向を９０度回転させて、すなわちＰ偏光に変
換して反射するとともに、それ以外の画素に入射される
光をＳ偏光のまま反射する。また、残りのＰ偏光の緑色
成分は、偏光分離接合面２３を透過して緑色成分用液晶
パネル３３に入射する。緑色成分用液晶パネル３３で
は、緑色成分の画像情報に基づいて表示すべき画素に入
射される光をＳ偏光に変換して反射するとともに、それ
以外の画素に入射される光をＰ偏光のまま反射する。

【００２６】そして、青色成分用液晶パネル３２にて反
射されたＰ偏光の青色映像光と、緑色成分用液晶パネル
３３にて反射されたＳ偏光の緑色映像光とが、再び偏光
分離接合面３１にて合成される。このとき、Ｐ偏光の青
色映像光は偏光分離接合面３１を透過し、Ｐ偏光の緑色
映像光は反射され、ともに色合成部５に入射する。

【００２７】一方、分離部２にて分離され、Ｒ変調部４
に入射したＳ偏光の赤色成分は、偏光分離接合面４１に
て反射されて赤色成分用液晶パネル４２に入射される。
赤色成分用液晶パネル４２では、赤色成分の画像情報に
基づいて表示すべき画素に入射される光をＰ偏光に変換
して反射するとともに、それ以外の画素に入射される光
をＳ偏光のまま反射する。そして、赤色成分用液晶パネ
ル４２にて反射されたＰ偏光の赤色映像光は、再び偏光
分離接合面４１に到る。そして、Ｐ偏光の赤色映像光
は、偏光分離接合面４１を透過して色合成部５に入射す
る。

【００２８】色合成部５では、青色成分用狭帯域位相差
板５２にてＧＢ変調部３から出射されたＰ偏光の青色映
像光の偏光方向が９０度回転され、すなわちＳ偏光に変
換される。そして、Ｓ偏光の青色映像光及び緑色映像光
と、Ｐ偏光の赤色映像光とが、偏光分離接合面５１にて
合成され、カラー映像光となる。

【００２９】このカラー映像光は、投写光学系６を介し
て反射ミラー９３を介してスクリーン９４に拡大投写さ
れる。

【００３０】このように本実施の形態によれば、色分離
及び色合成、並びに反射型パネルへの入出射を一個の素
子でまかなうことができ、装置の低コスト化及び高輝度
化が可能となる。

【００３１】次に、本発明の第２の実施の形態における
投写ユニットの構成を以下に説明する。本実施の形態に
おける投写ユニットは、図３に示すように、第１の実施
の形態における投写ユニットにおける偏光分離接合面３
１の青色成分用狭帯域位相差板５２の代わりに、偏光分
離接合面５１に青色成分用狭帯域位相差板５２aを用い
た構成となっている。

【００３２】次に、本発明の第３の実施の形態における
投写ユニットの構成を以下に説明する。本実施の形態に
おける投写ユニットは、図４に示すように、第１の実施
の形態における投写ユニットにおける偏光分離接合面２
１の青色成分用狭帯域位相差板２３の代わりに、偏光分
離接合面３１に青色成分用狭帯域位相差板２３ａを用い
た構成となっている。

【００３３】次に、本発明の第４の実施の形態における
投写ユニットの構成を以下に説明する。本実施の形態に
おける投写ユニットは、図５に示すように、第１の実施
の形態の投写ユニットにおける偏光分離接合面２１の青
色成分用狭帯域位相差板２３の代わりに、偏光分離接合
面３１に青色成分用狭帯域位相差板２３ｂを用い、偏光
分離接合面３１の青色成分用狭帯域位相差板５２の代わ
りに、偏光分離接合面５１に青色成分用狭帯域位相差板
５２ｂを用いた構成となっている。

【００３４】次に、本発明の第５の実施の形態における
投写ユニットの構成を以下に説明する。本実施の形態に
おける投写ユニットは、図６に示すように、第１の実施
の形態の投写ユニットにおける偏光板１２の代わりに、
Ｓ偏光のみ透過する偏光板１２ａを用いた構成となって
いる。

【００３５】上述した各実施の形態においては、本発明
を背面投写型のプロジェクタ装置の投写ユニットに適用
した場合について説明したが、フロント型のプロジェク
タ装置に用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、色分離及び色合成、並
びに反射型パネルへの入出射を一個の素子でまかなうこ
とができ、装置の低コスト化及び高輝度化が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態における背面投写型プ
ロジェクタ装置の概略構成を表す構成図である。

【図２】 図１の背面投写型プロジェクタ装置に搭載さ
れる投写ユニットの第１の構成を表す構成図である。

【図３】 図１の背面投写型プロジェクタ装置に搭載さ
れる投写ユニットの第２の構成を表す構成図である。

【図４】 図１の背面投写型プロジェクタ装置に搭載さ
れる投写ユニットの第３の構成を表す構成図である。

【図５】 図１の背面投写型プロジェクタ装置に搭載さ
れる投写ユニットの第４の構成を表す構成図である。

【図６】 図１の背面投写型プロジェクタ装置に搭載さ
れる投写ユニットの第５の構成を表す構成図である。

【図７】 従来のプロジェクタ装置の概略構成を表す構
成図である。

【符号の説明】

１ ：光源部 １１ ：ランプ １２ ：偏光板 ２ ：色分離部 ２１ ：色分離用偏光分離面 ２２ ：赤色成分用狭帯域位相差板 ２３ ：青色成分用狭帯域位相差板 ３ ：ＧＢ変調部 ３１ ：ＧＢ用偏光分離面 ３２ ：緑色成分用液晶パネル ３３ ：青色成分用液晶パネル ４ ：Ｒ変調部 ４１ ：Ｒ用偏光分離面 ４２ ：赤色成分用液晶パネル ５ ：色合成部 ５１ ：色合成用偏光分離面 ５２ ：青色成分用狭帯域位相差板 ６ ：位置決め支持体 ７ ：投写光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 貴司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA16 HA18 HA21 HA28 MA06 MA20 2H091 FA05X FA11X FA14Z FA31Z FA34Z FA41Z LA12 LA15 LA17 MA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の偏光方向の光を出射する光源部
   と、 少なくとも１つの偏光方向回転部材を有し、該光源部か
   らの出射光を、３原色のうち第１の色成分を含む第１の
   分離光と、互いに偏光方向の異なる第２及び第３の色成
   分を含む第２の分離光とに分離して、前記両分離光を互
   いに直交する方向に出射する第1の色分離部と、 該色分離部の第１の分離光が到る第１の反射型光変調素
   子と、 該第１の反射型光変調素子による変調前の前記第１の分
   離光および変調後の第１の分離光が入出射し、そのうち
   の変調前の入射光と変調後の出射光の方向を直交するよ
   うに変更する入出射方向変更部と、 前記第２の分離光のうち第２の色成分が到る第２の反射
   型光変調素子と、 前記第２の分離光のうち第３の色成分が到る第３の反射
   型光変調素子と、 少なくとも１つの偏光方向回転部材を有し、前記第２の
   分離光を第２の色成分と第３の色成分に分離して互いに
   直交する方向に出射すると共に、第２の反射型光変調素
   子による変調後の第２の色成分と、第３の反射型光変調
   素子による変調後の第３の色成分を再合成し、分離前の
   第２の分離光と再合成後の第２の分離光の方向を直交す
   るように変更する第２の色分離部と、 少なくとも１つの偏光方向回転部材を有し、前記入出射
   方向変更部および第２の色分離部から出射された各色成
   分の光を合成する色合成部と、 前記第１の色分離部、入出射方向変更部、第２の色分離
   部および色合成部を位置決めする支持体と 前記色合成部にて合成された合成光を拡大投写する投写
   光学系を備えていることを特徴とする液晶プロジェクタ
   装置において、 前記第１の色分離部、入出射方向変更部、第２の色分離
   部、色合成部および支持体を色分離合成部として一体化
   することを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
2. 【請求項２】 前記偏光方向回転部材を、第２の色分離
   部および色合成部の上に積層することを特徴とする請求
   項１に記載の液晶プロジェクタ装置。
3. 【請求項３】 前記色分離合成部が、光透過性の直角二
   等辺三角柱型の形状を有する４個の構成部品を、直角二
   等辺三角形の直角を挟む２面同士で各々接合し、その接
   合面に偏光分離機能を有した四角柱からなると共に、第
   １の色成分の偏光方向を９０度回転させる第１の偏光方
   向回転部材を前記光源部側に有し、第２の色成分の偏光
   方向を９０度回転させる第２の偏光方向回転部材を、第
   ２の色成分が前記第２の反射型光変調素子による変調前
   に透過もしくは反射する偏光分離面のいずれか１つに有
   し、同様に第２の色成分の偏光方向を９０度回転させる
   第３の偏光方向回転部材を、第２の色成分が変調後に反
   射もしくは透過する偏光分離面のいずれか１つの計２ヶ
   所に有することを特徴とする請求項１ないし２に記載の
   液晶プロジェクタ装置。
4. 【請求項４】 前記各偏光方向回転部材は、それぞれ偏
   光方向を回転すべき色成分に対応した狭帯域位相差板か
   らなることを特徴とする請求項１ないし３に記載の液晶
   プロジェクタ装置。