JP2002023110A - 偏光ビームスプリッタを利用したプロジェクションシステム - Google Patents

偏光ビームスプリッタを利用したプロジェクションシステム

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JP2002023110A
JP2002023110A JP2001061843A JP2001061843A JP2002023110A JP 2002023110 A JP2002023110 A JP 2002023110A JP 2001061843 A JP2001061843 A JP 2001061843A JP 2001061843 A JP2001061843 A JP 2001061843A JP 2002023110 A JP2002023110 A JP 2002023110A
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JP
Japan
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beam splitter
light
polarization beam
wave
projection system
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JP2001061843A
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Shomei Boku
鍾鳴 朴
Kwang Joe Jeon
光朝 全
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Samsung Electro Mechanics Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
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    • H04N9/3105Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光板を利用した偏光の光の照明時に生じる
偏光板の熱化現象を回避することでプロジェクションシ
ステムの性能低下を防止して製品の寿命を延長させる。 【解決手段】 無偏光された白色光を出射するランプ
と、前記ランプから出射された光のうち、不必要なP波
は通過させてシステム外部に放出させるとともに、シス
テムで照明光として使われるS波は反射させて進行方向
を変更させる第1偏光ビームスプリッタと、前記第1偏
光ビームスプリッタから入射された光は通過させ、反射
型LCDで反射されてイメージが含まれた光は投射レン
ズ系に出射するため、照明系と投射系との間の方向を変
える第2偏光ビームスプリッタと、前記第2偏光ビーム
スプリッタを通過した光を色分離してそれぞれの反射型
LCDに出射し、それぞれの反射型LCDで反射された
光を色合成して前記第2偏光ビームスプリッタに出射し
て投射レンズに進行させる色分離/合成系とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光ビームスプリ
ッタを利用したプロジェクションシステムに関するもの
で、特に、偏光板を利用した偏光の光の照明時に生じる
偏光板の熱化現象を回避することによって、プロジェク
ションシステムの性能低下を防止して製品の寿命を延長
させることができるように構造を改善した偏光ビームス
プリッタを利用したプロジェクションシステムに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】最近、ディスプレが大型化され、プロジ
ェクション技術を利用したデータプロジェクタ、プロジ
ェクション・テレビ、プロジェクションモニタ等の開発
が加速化されている。近来では、各画素に反射電極を設
置し、画素の開口率を向上させて使用する反射型液晶パ
ネルの研究が進められ、投射型液晶プロジェクタに適用
されてきている。この反射型液晶パネルは、従来の透過
型液晶パネルに比べ、開口率を高くすることができるた
め、小型化・高効率のプロジェクタを実現することがで
きる。
【0003】一般的に、プロジェクションシステムは、
大別すれば、照明系、色分離/合成部、投射系に分ける
ことができる。前記プロジェクションシステムで反射型
LCDをイメージャに使用する場合には、照明系と投射
系との間の経路変更によって偏光された光をイメージャ
に照明しなければならないため、照明系に偏光素子が必
要となる。
【0004】このとき、偏光板を利用して偏光の光を作
る場合には、偏光板の特性上、照明光量の50%以上が
吸収されるため、この吸収された光が熱に変換されて偏
光板の熱化が生じる。
【0005】図1は、一般的な偏光板の機能を説明する
ための図面である。
【0006】図1に示したとおり、無偏光された入射光
1が偏光板2に入射すると、理想的に50%の光量が偏
光板2の偏光方向に偏光された光3として通過し、残り
の50%の光量は前記偏光板2に吸収される。
【0007】従来の技術では、上記のような偏光板を利
用して図2に示したようなプロジェクションシステムを
構成している。
【0008】図2は、従来の反射型プロジェクタ装置の
一例を示す構成図である。同図面に示すように、反射型
プロジェクタ装置は、概略すれば、光源11、偏光板1
2、偏光ビームスプリッタ(PBS)13、二色性プリ
ズム14、反射型液晶パネル15R,15G,15B
(Rは赤色、Gは緑色、Bは青色を表す)、及び投射レ
ンズ16等で構成されている。
【0009】前記構成で光源11から出射した無偏光の
光は、前記偏光板12で、図1に示した特性のように、
50%のP波は吸収され、50%のS波は通過される。
以後、前記偏光板12を通過したS波は、前記偏光ビー
ムスプリッタ(PBS)13で、その特性によってすべ
て反射されて、前記二色性プリズム14に向かうように
なる。
【0010】前記二色性プリズム14に入射した光は、
赤色、緑色、青色(R,G,B)に各々分離されて出射
し、各色に対応した各反射型液晶パネル15R,15
G,15Bに反射された後、同一の光路を介して前記偏
光ビームスプリッタ(PBS)13に再入射する。
【0011】このとき、各反射型液晶パネル15R,1
5G,15Bで画像変調された光の中で、液晶がON状
態の領域では偏光方向を90゜回転して出射するため、
即ち、入射されたS波の光は、反射されながらP波に変
換されるために、前記ON状態の領域に対応する出射光
は、偏光ビームスプリッタ(PBS)13を透過し、前
記投射レンズ16からスクリーン(図示せず)に向けて
投射されて画像を形成する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】図2に示すように構成
される反射型プロジェクタを3板式プロジェクタと称さ
れるが、各反射型液晶パネル15R,15G,15Bを
使用する場合、照明された光が投射レンズ16へ向かう
ためには偏光ビームスプリッタ13が必要になり、前記
偏光ビームスプリッタ13の利用時には偏光された照明
光が必要となる。
【0013】結局、照明系に偏光素子が必要となるので
あるが、前記偏光素子で偏光板12を使用する場合に
は、偏光板12の特性上、50%以上のP波を通過させ
ることはできなくなる。従って、通過できない50%以
上の光は、前記偏光板12に吸収されて熱に変換され、
この熱は前記偏光板12を熱化させてプロジェクション
システム全体の性能を低下させるとともに、寿命を短縮
させる原因となる。
【0014】本発明は、上記のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、プロジェク
ションシステムの主要部であるプロジェクションエンジ
ンで偏光された照明光を得るための手段に使われる偏光
板が透過させない約50%の光によって熱化される現象
を防止するため、既存の偏光板を偏光ビームスプリッタ
に対置させることによって、従来の偏光板の熱化現象を
回避し、プロジェクションシステムの性能低下を防止し
つつ、システムの寿命を延長させることができる偏光ビ
ームスプリッタを利用したプロジェクションシステムを
提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第1
発明は、無偏光された白色光を照射するランプと、前記
ランプで照射された光から不必要なP波は透過させ、S
波は前記P波の透過方向と直交する一側方向に反射させ
る第1偏光ビームスプリッタと、前記第1偏光ビームス
プリッタから反射されて入射されたS波の光を入射方向
と直交する一側方向に反射させ、P波は透過させる第2
偏光ビームスプリッタと、前記第2偏光ビームスプリッ
タから反射されて入射されたS波の光から光のR,G,
B成分の各々に対して分離して投射し、投射方向に流入
するP波の光は合成して前記第2偏光ビームスプリッタ
側に投射する色分離/合成系と、前記色分離/合成系で
分離されて投射される光のR,G,B成分の各々に対応
するイメージを提供するLCDと、前記LCDに反射さ
れてイメージが含まれた光のR,G,B成分の各々が前
記色分離/合成系で合成された後、前記第2偏光ビーム
スプリッタを透過するP波の光をスクリーンに投射して
像が形成されるようにする投射系とを含むことをその要
旨とする。
【0016】また、上記特徴的構成にかかる付加的構成
の特徴は、前記第1偏光ビームスプリッタから第2偏光
ビームスプリッタに進行する光の進行経路上に前記第1
偏光ビームスプリッタで反射された光に混ざっていたP
波によって低下された照明の偏光度を高めるために別途
の偏光ビームスプリッタを追加して配置し、クリーンア
ップ偏光ビームスプリッタの役割を果たすようにするこ
とにある。
【0017】また、上記特徴的構成にかかる付加的構成
の他の特徴は、前記クリーンアップ偏光ビームスプリッ
タは、プロジェクションシステムの大きさを縮小するた
めに3−偏光ビームスプリッタ(3−PBS)を使用す
ることにある。
【0018】また、上記特徴的構成にかかる付加的構成
のさらに他の特徴は、前記色分離/合成系で「X−プリ
ズム」タイプ、又は、「フィリップスプリズム」タイプ
を適用することにある。
【0019】上記課題を解決する第2発明は、無偏光さ
れた白色光を照射するランプと、前記ランプで照射され
た光から不必要なP波は透過させ、S波は前記P波の透
過方向と直交する一側方向に反射させる偏光ビームスプ
リッタと、前記偏光ビームスプリッタから反射されて入
射されたS波の光から光のR,G,B成分の各々に対し
て分離して投射し、投射方向に流入するP波の光は合成
して投射する色分離/合成系と、前記色分離/合成系で
分離されて投射される光のR,G,B成分の各々に対応
するイメージを提供するLCDと、前記LCDに反射さ
れてイメージが含まれた光のR,G,B成分の各々が前
記色分離/合成系で合成されたP波の光をスクリーンに
投射して像が形成されるようにする投射系とを含むこと
をその要旨とする。
【0020】上記特徴的構成にかかる付加的構成の特徴
は、前記偏光ビームスプリッタから色分離/合成系に進
行する光の進行経路上に前記偏光ビームスプリッタで反
射された光に混ざっていたP波によって低下された照明
の偏光度を高めるために別途の偏光ビームスプリッタを
追加して配置し、クリーンアップ偏光ビームスプリッタ
の役割を果たすようにすることにある。
【0021】また、上記特徴的構成にかかる付加的構成
の他の特徴は、前記クリーンアップ偏光ビームスプリッ
タは、プロジェクションシステムの大きさを縮小するた
めに3−偏光ビームスプリッタ(3−PBS)を使用す
ることにある。
【0022】また、上記特徴的構成にかかる付加的構成
のさらに他の特徴は、前記色分離/合成系で「カラーコ
ーナ」タイプ、又は、「カラーカッド」(ColorQuad)
タイプを適用することにある。
【0023】上記課題を解決する第3発明は、無偏光さ
れた白色光を照射するランプと、前記ランプで照射され
た光から不必要なS波は反射させ、P波は透過させる第
1偏光ビームスプリッタと、前記第1偏光ビームスプリ
ッタを透過して入射されるP波の光を透過させ、前記P
波の透過方向に入射されるS波は反射させる第2偏光ビ
ームスプリッタと、前記第2偏光ビームスプリッタから
透過されて入射されたP波の光から光のR,G,B成分
の各々に対して分離して投射し、投射方向に流入するS
波の光は合成して前記第2偏光ビームスプリッタ側に投
射する色分離/合成系と、前記色分離/合成系で分離さ
れて投射される光のR,G,B成分の各々に対応するイ
メージを提供するLCDと、前記LCDに反射されてイ
メージが含まれた光のR,G,B成分の各々が前記色分
離/合成系で合成された後、前記第2偏光ビームスプリ
ッタで反射されるS波の光をスクリーンに投射して像が
形成されるようにする投射系とを含むことをその要旨と
する。
【0024】上記特徴的構成にかかる付加的構成の特徴
は、前記色分離/合成系で「X−プリズム」タイプ、又
は、「フィリップスプリズム」タイプを適用することに
ある。
【0025】上記課題を解決する第4発明は、無偏光さ
れた白色光を照射するランプと、前記ランプで照射され
た光から不必要なS波は反射させ、P波は透過させる偏
光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタから
透過されて入射されたP波の光から光のR,G,B成分
の各々に対して分離して投射し、投射方向に流入するS
波の光は合成して前記偏光ビームスプリッタ側に投射す
る色分離/合成系と、前記色分離/合成系で分離されて
投射される光のR,G,B成分の各々に対応するイメー
ジを提供するLCDと、前記LCDに反射されてイメー
ジが含まれた光のR,G,B成分の各々が前記色分離/
合成系で合成された後、前記偏光ビームスプリッタで反
射されるS波の光をスクリーンに投射して像が形成され
るようにする投射系とを含むことをその要旨とする。
【0026】上記特徴的構成にかかる付加的構成の特徴
は、前記色分離/合成系で「カラーコーナ」タイプ、又
は、「カラーカッド」タイプを適用することにある。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0028】まず、本発明にかかる技術的思想を簡略的
に説明すると、プロジェクションシステムの主要部であ
るプロジェクションエンジンで偏光された照明光を得る
ための手段として用いられる偏光板が透過させない約5
0%の光を吸収することによって熱化される現象を防止
するため、既存の偏光板を偏光ビームスプリッタに対置
させようとするものである。これは、偏光ビームスプリ
ッタの特性が特定の偏光方向の光をフィルタリングする
とき、必要ない偏光方向の光を吸収するのではなく、9
0度とは別の方向に透過させるため、光の吸収に伴う熱
の発生が生じることはなく、従来技術における上述の熱
化現象が起きないという点に着眼したものである。
【0029】図3は、本発明による偏光ビームスプリッ
タを利用したプロジェクションシステムの構成を示す図
面である。
【0030】図3について説明すると、部材番号11は
無偏光された白色光を出射するランプを示しており、部
材番号12aは前記ランプ11で出射される光のうち、
P波は通過させつつS波は反射させて進行方向を変更さ
せる第1偏光ビームスプリッタを示し、部材番号13は
照明系と投射系との間の方向を変えるための第2偏光ビ
ームスプリッタを示し、部材番号14は色分離/合成系
の役割を遂行する二色性プリズムを示し、部材番号15
R,15G及び15Bは反射型LCDを示し、部材番号
16は投射レンズを示している。
【0031】図3の本発明にかかる実施形態の構成は、
3次元空間の座標に示されているが、図3に示されてい
るように、前記ランプ11から出射される光が前記第1
偏光ビームスプリッタ12a側に進行する方向を−Y軸
方向と仮定すると、前記第1偏光ビームスプリッタ12
aで反射された光が前記第2偏光ビームスプリッタ13
側に進行する方向を+X軸方向であると定義することが
できる。
【0032】また、前記第1偏光ビームスプリッタ12
aで反射された光が前記第2偏光ビームスプリッタ13
側に進行する方向を+X軸方向と定義されることによっ
て、前記第2偏光ビームスプリッタ13で反射された光
が前記二色性プリズム14側に進行する方向は−Z軸方
向ということができ、前記二色性プリズム14側で色合
成されて前記第2偏光ビームスプリッタ13を介して前
記投射レンズ16に進行する光の方向は+Z軸方向とい
うことができる。
【0033】前記のような構成を有する本発明の動作を
説明すれば次のとおりである。
【0034】まず、前記ランプ11で出された無偏光の
光は、偏光された照明光を作るため、前記第1偏光ビー
ムスプリッタ12aで50%のS波は反射されて照明系
と投射系の方向を変えるための第2偏光ビームスプリッ
タ13の方向に進行するとともに、50%のP波は通過
されてプロジェクションシステムの外部に進行する。
【0035】前記第2偏光ビームスプリッタ13は、第
1偏光ビームスプリッタ12aを90度回転した方向に
配置され、反射されたS波が前記第2偏光ビームスプリ
ッタ13に進入するようになる。前記第2偏光ビームス
プリッタ13では、その特性によって全部反射され、前
記二色性プリズム14に向かうようになる。
【0036】前記二色性プリズム14に入射した光は、
赤色R、緑色G、青色Bに各々分離されて出射し、各色
に対応した各反射型液晶パネル15R、15G、15B
に反射された後、同一の光路を介して前記第2偏光ビー
ムスプリッタ13に再入射する。
【0037】このとき、各反射型液晶パネル15R、1
5G、15Bに画像変調された光の中で、液晶がON状
態の領域では偏光方向を90度回転して出射するため、
即ち、入射されたS波の光は、反射されながらP波に変
換されるため、前記ON状態の領域に対応する出射光
は、前記第2偏光ビームスプリッタ13を透過し、前記
投射レンズ16からスクリーン(図示せず)に向けて投
射されて画像を形成する。
【0038】このような本発明にかかる実施形態の構成
は、従来の偏光板を利用して偏光された照明光を作る構
成とは異なり、第1偏光ビームスプリッタ12aを利用
して偏光された照明光を作るためにプロジェクションシ
ステムに必要ないP波を前記第1偏光ビームスプリッタ
12aで吸収せずに、プロジェクションシステムの外部
に放出することによって偏光素子である偏光ビームスプ
リッタが熱によって熱化されることはない。
【0039】このとき、実際にプロジェクションシステ
ムの照明光は、第1偏光ビームスプリッタ12aの偏光
コーティング面にすべて45度である光のみ到達するの
ではなく、45度でない角度に入射する光が存在し、こ
うした光によって第1偏光ビームスプリッタ12aで反
射と透過された光は、正確に50%ずつS波とP波にな
るのではなく、反射された光の中にはP波も含まれてい
るようになる。
【0040】こうした反射されたP波によって低下され
た照明の偏光度を高めるため、前記第1偏光ビームスプ
リッタ12aと第2偏光ビームスプリッタ13との間に
別途の偏光ビームスプリッタを追加して配置することが
できる。このように別途に追加された偏光ビームスプリ
ッタは、クリーンアップ(CLEAN UP)偏光板の役割をす
るようになる。
【0041】前記クリーンアップ偏光ビームスプリッタ
は、前記第1偏光ビームスプリッタ12aで出た大部分
のS波は透過させ、一部含まれているP波を反射させて
プロジェクションシステムの外部に放出させ、第2偏光
ビームスプリッタ13に入射される光のP波に対するS
波の比を高めて、照明光の偏光度を高める役割を果た
す。
【0042】また、プロジェクションシステムの大きさ
を縮小するため、クリーンアップ偏光ビームスプリッタ
の形態を、図4に示されるように、3−偏光ビームスプ
リッタ(3−PBS)を使用することができる。前記3
−偏光ビームスプリッタ(3−PBS)は、一般的な偏
光ビームスプリッタ(PBS)と同じ役割を果たしつつ
も、体積をほぼ半分に減らすことができる。
【0043】本発明は、特定の実施例と関連して図示及
び説明したが、添付された特許請求の範囲によって示さ
れた発明の思想領域から外れない限度内で、多様に変更
することができることを、当業界で通常の知識を有する
者であるならば、誰にでも容易に理解することができ
る。
【0044】例えば、本発明では偏光照明系を図5乃至
図6に示したように様々な形態に構成することができ
る。
【0045】図5は、図3に示されているプロジェクシ
ョンシステムに3−偏光ビームスプリッタが適用された
例示図で、前記第1偏光ビームスプリッタ12aと第2
偏光ビームスプリッタ13との間の光経路上に、3−偏
光ビームスプリッタ12bを適用することによって、通
例的に偏光ビームスプリッタを装着した従来の場合に比
べ、その体積を減らすことができる。
【0046】また、図6に示されている実施形態は、色
分離/合成系に使用する光の偏光をS波ではないP波を
使用する場合の例示図である。このように使用する理由
は、偏光ビームスプリッタの特性上、透過されるP波に
はほとんどS波が混ざらないため、より簡単な構成を介
しても特性の向上を成し遂げることができるからであ
る。
【0047】このとき、各反射型液晶パネル15R,1
5G,15Bにおける反射では、光の偏光状態はS波で
あり、これは入射される光がP波の偏光であるため、液
晶パネルで反射される光の偏光状態が、図3或いは図5
の場合とは反対になるのである。
【0048】詳述した実施形態は、色分離/合成系の構
造が「X−プリズム」という素子を使用した場合の例で
あるが、実際に、プロジェクションシステムを具現する
方式のなかで、色分離/合成系を構成する方式は、大き
く「X−プリズム」方式以外に、「カラーコーナ(Colo
r Corner)」「カラーカッド(Color Quad)」及び「フ
ィリップスプリズム(Philips Prism)」などを使用す
る方式が存在している。
【0049】従って、本発明もやはり偏光を使用するあ
らゆるプロジェクションシステムに使用可能であるが、
その例を図7乃至図15を参照して簡略的に見ることと
する。
【0050】図7乃至図9に図示されている実施形態
は、プロジェクションシステムの色分離/合成系を構成
する方式に「カラーコーナ」を適用した場合の実施形態
で、図7と図8の場合は、S−偏光の光を使用する場合
の例であり、図9はP−偏光の光を使用する場合の例で
ある。
【0051】図7を参照してカラーコーナの構成を簡略
的に見ると、参照番号11は、無偏光された白色光を出
射するランプを示し、12aは、前記ランプ11で出射
される光からP波は通過させてS波は反射させて進行方
向を変更させる第1偏光ビームスプリッタを示し、参照
番号16は、イメージが含まれた光をスクリーンに反射
して、像が形成されるようにする投射系を示し、参照番
号CS1は、前記第1偏光ビームスプリッタで放射され
て照射されるS−偏光の光を透過させるものの、グリー
ン(green)成分の光だけをP波に偏光させる第2カラ
ー選択偏光板であり、参照番号PBSは、前記第1カラ
ー選択偏光板CP1を透過して入射される光からP波に
偏光されたグリーン成分の光は、そのまま透過させ、残
り成分は、反射させて進行方向を変更させる偏光ビーム
スプリッタを示し、参照番号DICは、前記偏光ビーム
スプリッタPBSで反射された光からブルー(blue)と
レッド(red)成分に分離する二色性フィルタを示し、
参照番号15R,15G,15Bは、前記偏光ビームス
プリッタPBSを透過したP波のグリーン成分と前記二
色性フィルタDICで分離されるブルー及びレッド成分
に対応するイメージを提供する反射型LCDを示し、参
照番号CS2は、分離された各RGB成分の光が参照番
号15R,15G,15Bとして称される反射型LCD
からイメージを含んだ状態に反射される場合、偏光波の
成分が変更されるに従い、ブルー成分の光とレッド成分
の光はP波である反面、グリーン成分の光はS波である
ため、投射系16に進入する合成された光の偏光状態を
同一に維持させるために他の成分の光はそのまま透過さ
せて、グリーン成分の光のみをP波に偏光させて透過さ
せる第2カラー選択偏光板である。
【0052】このとき、しばしばカラーコーナと称され
る色分離/合成系は、参照番号15R,15G,15
B、PBS、DIC及びCS1,CS2と指摘される構
成要素等の結合で、これは従来のカラーコーナと同一で
ある。
【0053】従って、図7に示されている本発明に伴う
実施形態も、ランプ11から照射される光からS波のみ
を抽出するための手段として、従来の偏光板を使用する
方式で参照番号12aと称される偏光ビームスプリッタ
を使用したのである。
【0054】また、図8のように、通例的に偏光ビーム
スプリッタを使用してS波を抽出する場合、相当水準の
P波が混在されているため、実際に再びS波のみを抽出
する手段が講じられなければならない。このため、3−
偏光ビームスプリッタ12bを適用することによって、
通例的に偏光ビームスプリッタを装着した場合に比べ、
その体積を減らすことができる実施形態を示しているの
である。
【0055】また、図9に示されている実施形態は、色
分離/合成系で使用する光の偏光をS波ではないP波を
使用する場合の例示図で、このように使用する理由は、
偏光ビームスプリッタの特性上、透過されるP波にはほ
とんどS波が混ざらないため、より簡便な構成を介して
特性の向上を成し遂げることができるためである。
【0056】また、図7及び図8で、参照番号CP1と
CP2として称されたカラー選択偏光板は、図9でCP
AとCPBとして表示したのであるが、これは図7と図
8で選択した光の成分とは異なる成分を選択するためで
ある。即ち、図9でCPAとCPBとして表示されるカ
ラー選択偏光板は、ブルー成分の光とレッド成分の光の
偏光を90゜変更し、他の成分の偏光として変更する。
【0057】図10乃至図12に示されている実施形態
は、プロジェクションシステムの色分離/合成系を構成
する方式として、「カラーカッド(Color Quad)」を適
用した場合の実施形態で、図10及び図11の場合は、
S−偏光の光を使用する場合の例であり、図12はP−
偏光の光を使用する場合の例である。図10を参照して
カラーカッドの構成及び動作を簡略的に見ると、ランプ
11から照射される光からS波のみを抽出するための偏
光素子に使われた参照番号12aと称される偏光ビーム
スプリッタから出たS波の光は、参照番号GRとして称
されるグリーンリターダ(Retarder)で光のグリーン成
分のみがP波に変換され、カラーカッドを構成する4つ
の偏光ビームスプリッタ中、参照番号P1に進行する。
【0058】このとき、参照番号P1である偏光ビーム
スプリッタを介して光のグリーン成分は透過され、残り
のブルーとレッドの成分は、反射されて分離される。ま
た、参照番号P1である偏光ビームスプリッタを介して
反射されたブルーとレッドの成分は、参照番号RRと称
されるレッドリターダで光のレッド成分のみがP波に変
換され、カラーカッドを構成する4つの偏光ビームスプ
リッタ中、参照番号P2と称される偏光ビームスプリッ
タに進行する。
【0059】従って、光の各RBG成分別にその進行経
路が変わるのであるが、以下の説明ではカラーカッドを
構成する4つの偏光ビームスプリッタを称するとき、各
参照番号のみを称することとして、まず、グリーン成分
の進行経路から見ると、P1で透過されたグリーン成分
は、P2でやはり透過され、参照番号15Gと表示され
る反射型LCDに入射した後、イメージを含んだ状態で
反射されつつ、S波に変換される。そのため、P2で反
射され、P4に進行し、やはりP4でも反射され、投射
系16に進行する。このとき、P4から投射系16に進
行する過程で他の光成分と偏向条件を合わせるため、参
照番号GRと表示されるグリーンリターダを経由しなが
らP波に変更される。
【0060】また、レッド成分の進行経路から見ると、
P1で反射されたレッド成分は、参照番号RRと表示さ
れるレッドリターダを経由しながらP波に変更されるに
従い、P3でやはり透過されて参照番号15Rと表示さ
れる反射型LCDに入射した後、イメージを含んだ状態
に反射されつつ、S波に変換される。そのため、P3で
反射されてP4に進行するのだが、P3とP4の間に
は、再び参照番号RRと表示されるレッドリターダが存
在するため、前記参照番号15Rと表示される反射型L
CDで反射されてS波に変換されたレッド成分が再びP
波に変換され、それに従い、P4では透過して前記投射
系16に進行する。
【0061】最後に、ブルー成分の場合、その進行方向
は、P1で反射されたブルー成分はS波であるため、P
3で反射され、参照番号15Bと表示される反射型LC
Dに入射した後、イメージを含んだ状態に反射されなが
らP波に変換される。従って、各種リターダと関係ない
ブルー成分は、P3とP4を透過して前記投射系16に
進行する。
【0062】従って、前記投射系16にはP波のR,
G,Bの各成分の光が入射されるのである。
【0063】そのため、図10に示されている本発明に
伴う実施形態も、やはりランプ11から照射される光か
らS波のみを抽出するための手段として、従来の偏光板
を使用する方式で参照番号12aと称される偏光ビーム
スプリッタを使用したというのである。
【0064】また、図11のように、通例的に偏光ビー
ムスプリッタを使用してS波を抽出する場合、相当水準
のP波が混在されているために、実際に再びS波のみを
抽出する手段が講じられなければならない。このため、
3−偏光ビームスプリッタ12bを適用することによっ
て、通例的に偏光ビームスプリッタを装着した場合に比
べ、その体積を減らすことができる実施形態を示したの
である。
【0065】また、図12に示されている実施形態は、
色分離/合成系で使用する光の偏光をS波ではないP波
を使用する場合の例示図で、このように使用する理由
は、偏光ビームスプリッタの特性上、透過されるP波に
はほとんどS波が混ざらないため、より簡便な構成を介
しても特性の向上を成し遂げることができるためであ
る。
【0066】また、図10と図11で参照番号GRと称
されたグリーンリターダは、図12でRBRと表示した
のだが、これは、図10と図11で選択した光の成分と
は他の成分を選択するためである。即ち、図12でRB
Rと表示されるレッドアンドブルーリターダは、ブルー
成分の光とレッド成分の光の偏光を90゜変更して他の
成分の偏光に変更する。
【0067】図13乃至図15に示されている実施形態
は、プロジェクションシステムの色分離/合成系を構成
する方式で、「フィリップスプリズム(Philips Pris
m)」を適用した場合の実施形態で、図13と図14の
場合は、S−偏光の光を使用する場合の例であり、図1
5はP−偏光の光を使用する場合の例である。
【0068】図13を参照してフィリップスプリズムの
構成及び動作を簡略的に見ると、ランプ11から照射さ
れる光からS波のみを抽出するための偏光素子に使われ
た参照番号12aと称される偏光ビームスプリッタから
出たS波の光は、偏光ビームスプリッタ13で反射さ
れ、前記偏光ビームスプリッタ13から反射された光か
ら赤色、緑色、青色の光の成分のような所望の多数のカ
ラーに順次的に分離し、3つのカラー成分の各々を3つ
の反射型LCD15R,15G,15B中、対応する1
つに指向させるプリズム組立体(参照番号は付与されて
いない)が備えられる。
【0069】前記プリズム組立体は、所定の角度に配置
される3個のプリズムを具備し、2つのカラー分離面を
提供するのであるが、このカラー分離面には、2色性コ
ーティングされて望みのカラー分離ができるようになっ
ている。
【0070】上記のような構造の概略的な動作は前述し
た他の実施形態での色分離/合成系と大きく違わないた
めに これ以上の詳細な説明は省略する。
【0071】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の偏光ビ
ームスプリッタを利用したプロジェクションシステム
は、偏光ビームスプリッタを利用して偏光の光の照明時
に生じる偏光板の熱化現象を回避することによって、プ
ロジェクションシステムの性能低下を防止できるため、
製品の寿命を延長させることができる、という効果を奏
する。
【0072】また、第1偏光ビームスプリッタと第2偏
光ビームスプリッタとの間に別途の偏光ビームスプリッ
タを追加して配置してクリーンアップ(CLEAN UP)偏光
板の役割を果たすことができるため、反射されたP波に
よって低下された照明の偏光度も高めることができる、
という効果を奏する。
【0073】また、クリーンアップ偏光ビームスプリッ
タとして3−偏光ビームスプリッタ(3−PBS)を使
用する場合には、プロジェクションシステムの大きさを
縮小することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な偏光板の機能を説明するための図面。
【図2】従来技術における反射型3板式LCDプロジェ
クションシステムの構成を示す図面。
【図3】本発明における偏光ビームスプリッタを利用し
たプロジェクションシステムの構成を表す図面。
【図4】本発明に適用される3−偏光ビームスプリッタ
を説明するための図面。
【図5】図3に示されているプロジェクションシステム
に3−偏光ビームスプリッタが適用された例示図。
【図6】図3の実施形態でプロジェクションシステムに
照明としてP波を使用する場合のプロジェクションシス
テムの構成例示図。
【図7】色分離/合成系でカラーコーナを使用する場合
のプロジェクションシステムの構成例示図。
【図8】図7のプロジェクションシステムに3−偏光ビ
ームスプリッタが適用された例示図。
【図9】図7の実施形態でプロジェクションシステムに
照明としてP波を使用する場合のプロジェクションシス
テムの構成例示図。
【図10】色分離/合成系でカラーカッドを使用する場
合のプロジェクションシステムの構成例示図。
【図11】図10のプロジェクションシステムに3−偏
光ビームスプリッタが適用された例示図。
【図12】図10の実施形態でプロジェクションシステ
ムに照明としてP波を使用する場合のプロジェクション
システムの構成例示図。
【図13】色分離/合成系でフィリップスプリズムを使
用する場合のプロジェクションシステムの構成例示図。
【図14】図13のプロジェクションシステムに3−偏
光ビームスプリッタが適用された例示図。
【図15】図13の実施形態でプロジェクションシステ
ムに照明としてP波を使用する場合のプロジェクション
システムの構成例示図。
【符号の説明】
11 ランプ 12a 第1偏光ビームスプリッタ 13 第2偏光ビームスプリッタ 14 二色性プリズム 15R、15G、15B 反射型LCD 16 投射レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 33/12 G03B 33/12 H04N 9/31 H04N 9/31 C Fターム(参考) 2H088 EA14 EA15 EA16 HA20 HA21 HA24 HA28 MA06 MA20 2H091 FA10X FA26X FA41X LA04 LA11 LA15 LA16 LA30 MA07 2H099 AA12 BA09 CA02 DA05 5C060 BA03 BC05 HC01 HC22 HC25 JA25

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無偏光された白色光を照射するランプ
    と、 前記ランプで照射された光から不必要なP波は透過さ
    せ、S波は前記P波の透過方向と直交する一側方向に反
    射させる第1偏光ビームスプリッタと、 前記第1偏光ビームスプリッタから反射されて入射され
    たS波の光を入射方向と直交する一側方向に反射させ、
    P波は透過させる第2偏光ビームスプリッタと、 前記第2偏光ビームスプリッタから反射されて入射され
    たS波の光から光のR,G,B成分の各々に対して分離
    して投射し、投射方向に流入するP波の光は合成して前
    記第2偏光ビームスプリッタ側に投射する色分離/合成
    系と、 前記色分離/合成系で分離されて投射される光のR,
    G,B成分の各々に対応するイメージを提供するLCD
    と、 前記LCDに反射されてイメージが含まれた光のR,
    G,B成分の各々が前記色分離/合成系で合成された
    後、前記第2偏光ビームスプリッタを透過するP波の光
    をスクリーンに投射して像が形成されるようにする投射
    系と、を含むことを特徴とする偏光ビームスプリッタを
    利用したプロジェクションシステム。
  2. 【請求項2】 前記第1偏光ビームスプリッタから第2
    偏光ビームスプリッタに進行する光の進行経路上に前記
    第1偏光ビームスプリッタで反射された光に混ざってい
    たP波によって低下された照明の偏光度を高めるために
    別途の偏光ビームスプリッタを追加して配置し、クリー
    ンアップ偏光ビームスプリッタの役割を果たすようにす
    ることを特徴とする請求項1に記載の偏光ビームスプリ
    ッタを利用したプロジェクションシステム。
  3. 【請求項3】 前記クリーンアップ偏光ビームスプリッ
    タは、プロジェクションシステムの大きさを縮小するた
    めに3−偏光ビームスプリッタ(3−PBS)を使用す
    ることを特徴とする請求項2に記載の偏光ビームスプリ
    ッタを利用したプロジェクションシステム。
  4. 【請求項4】 前記色分離/合成系で「X−プリズム」
    タイプを適用することを特徴とする請求項1に記載の偏
    光ビームスプリッタを利用したプロジェクションシステ
    ム。
  5. 【請求項5】 前記色分離/合成系で「フィリップスプ
    リズム」タイプを適用することを特徴とする請求項1に
    記載の偏光ビームスプリッタを利用したプロジェクショ
    ンシステム。
  6. 【請求項6】 無偏光された白色光を照射するランプ
    と、 前記ランプで照射された光から不必要なP波は透過さ
    せ、S波は前記P波の透過方向と直交する一側方向に反
    射させる偏光ビームスプリッタと、 前記偏光ビームスプリッタから反射されて入射されたS
    波の光から光のR,G,B成分の各々に対して分離して
    投射し、投射方向に流入するP波の光は合成して投射す
    る色分離/合成系と、 前記色分離/合成系で分離されて投射される光のR,
    G,B成分の各々に対応するイメージを提供するLCD
    と、 前記LCDに反射されてイメージが含まれた光のR,
    G,B成分の各々が前記色分離/合成系で合成されたP
    波の光をスクリーンに投射して像が形成されるようにす
    る投射系とを含むことを特徴とする偏光ビームスプリッ
    タを利用したプロジェクションシステム。
  7. 【請求項7】 前記偏光ビームスプリッタから色分離/
    合成系に進行する光の進行経路上に前記偏光ビームスプ
    リッタで反射された光に混ざっていたP波によって低下
    された照明の偏光度を高めるために別途の偏光ビームス
    プリッタを追加して配置し、クリーンアップ偏光ビーム
    スプリッタの役割を果たすようにすることを特徴とする
    請求項6に記載の偏光ビームスプリッタを利用したプロ
    ジェクションシステム。
  8. 【請求項8】 前記クリーンアップ偏光ビームスプリッ
    タは、プロジェクションシステムの大きさを縮小するた
    めに3−偏光ビームスプリッタ(3−PBS)を使用す
    ることを特徴とする請求項7に記載の偏光ビームスプリ
    ッタを利用したプロジェクションシステム。
  9. 【請求項9】 前記色分離/合成系で「カラーコーナ」
    タイプを適用することを特徴とする請求項6に記載の偏
    光ビームスプリッタを利用したプロジェクションシステ
    ム。
  10. 【請求項10】 前記色分離/合成系で「カラーカッ
    ド」タイプを適用することを特徴とする請求項6に記載
    の偏光ビームスプリッタを利用したプロジェクションシ
    ステム。
  11. 【請求項11】 無偏光された白色光を照射するランプ
    と、 前記ランプで照射された光から不必要なS波は反射さ
    せ、P波は透過させる第1偏光ビームスプリッタと、 前記第1偏光ビームスプリッタを透過して入射されるP
    波の光を透過させ、前記P波の透過方向に入射されるS
    波は反射させる第2偏光ビームスプリッタと、 前記第2偏光ビームスプリッタから透過されて入射され
    たP波の光から光のR,G,B成分の各々に対して分離
    して投射し、投射方向に流入するS波の光は合成して前
    記第2偏光ビームスプリッタ側に投射する色分離/合成
    系と、 前記色分離/合成系で分離されて投射される光のR,
    G,B成分の各々に対応するイメージを提供するLCD
    と、 前記LCDに反射されてイメージが含まれた光のR,
    G,B成分の各々が前記色分離/合成系で合成された
    後、前記第2偏光ビームスプリッタで反射されるS波の
    光をスクリーンに投射して像が形成されるようにする投
    射系とを含むことを特徴とする偏光ビームスプリッタを
    利用したプロジェクションシステム。
  12. 【請求項12】 前記色分離/合成系で「X−プリズ
    ム」タイプを適用することを特徴とする請求項11に記
    載の偏光ビームスプリッタを利用したプロジェクション
    システム。
  13. 【請求項13】 前記色分離/合成系で「フィリップス
    プリズム」タイプを適用することを特徴とする請求項1
    1に記載の偏光ビームスプリッタを利用したプロジェク
    ションシステム。
  14. 【請求項14】 無偏光された白色光を照射するランプ
    と、 前記ランプで照射された光から不必要なS波は反射さ
    せ、P波は透過させる偏光ビームスプリッタと、 前記偏光ビームスプリッタから透過されて入射されたP
    波の光から光のR,G,B成分の各々に対して分離して
    投射し、投射方向に流入するS波の光は合成して前記偏
    光ビームスプリッタ側に投射する色分離/合成系と、 前記色分離/合成系で分離されて投射される光のR,
    G,B成分の各々に対応するイメージを提供するLCD
    と、 前記LCDに反射されてイメージが含まれた光のR,
    G,B成分の各々が前記色分離/合成系で合成された
    後、前記偏光ビームスプリッタで反射されるS波の光を
    スクリーンに投射して像が形成されるようにする投射系
    とを含むことを特徴とする偏光ビームスプリッタを利用
    したプロジェクションシステム。
  15. 【請求項15】 前記色分離/合成系で「カラーコー
    ナ」タイプを適用することを特徴とする請求項14に記
    載の偏光ビームスプリッタを利用したプロジェクション
    システム。
  16. 【請求項16】 前記色分離/合成系で「カラーカッ
    ド」タイプを適用することを特徴とする請求項14に記
    載の偏光ビームスプリッタを利用したプロジェクション
    システム。
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