JP2002122811A - 画像投射装置 - Google Patents
画像投射装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏光ビームスプリッタへの入射角が大きい反
射型画像投射装置におけるコントラストおよび表示むら
を改良し、小型で高輝度で表示の均一性に優れた画像投
射装置を提供する。 【解決手段】 光源１０を出た光は、一対のフライアイ
レンズ２１、２２から構成されるインテグレータ光学系
により反射型偏光変調素子４１を照明する。偏光ビーム
スプリッタ３０は、光源１０からの光の透過ｐ偏光が反
射型偏光変調素子４１に入射し、当該反射型偏光変調素
子４１からの戻りｓ偏光が反射光として投射レンズ６０
に導かれるよう配置されている。偏光ビームスプリッタ
３０と反射型偏光変調素子４１との間には１／４波長板
８１が配置されている。１／４波長板８１は、遅相軸ま
たは進相軸を偏光ビームスプリッタ３０の法線と出射光
軸とを含む面に直交させて配置される。
射型画像投射装置におけるコントラストおよび表示むら
を改良し、小型で高輝度で表示の均一性に優れた画像投
射装置を提供する。 【解決手段】 光源１０を出た光は、一対のフライアイ
レンズ２１、２２から構成されるインテグレータ光学系
により反射型偏光変調素子４１を照明する。偏光ビーム
スプリッタ３０は、光源１０からの光の透過ｐ偏光が反
射型偏光変調素子４１に入射し、当該反射型偏光変調素
子４１からの戻りｓ偏光が反射光として投射レンズ６０
に導かれるよう配置されている。偏光ビームスプリッタ
３０と反射型偏光変調素子４１との間には１／４波長板
８１が配置されている。１／４波長板８１は、遅相軸ま
たは進相軸を偏光ビームスプリッタ３０の法線と出射光
軸とを含む面に直交させて配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型の液晶パネ
ルを用いた画像投射装置に関し、さらに詳しくはダイク
ロイックプリズムにて色分離、色合成を行う多板式の画
像投射装置に関する。
ルを用いた画像投射装置に関し、さらに詳しくはダイク
ロイックプリズムにて色分離、色合成を行う多板式の画
像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、例えば、特開平１０−
１０４６７号公報には、インテグレータ光学系と反射型
液晶パネルの組み合わせたものが開示されている。ま
た、特許第２５０５７５８号には、後述する本発明の実
施の形態における図１０のプリズム（フィリップスプリ
ズム）を用いた反射型画像投射装置が開示され、さら
に、特開平１１−１２５８１４号公報には、ｓ偏光反射
を照明光とした際に１／４波長板を挿入するものが開示
されている。
１０４６７号公報には、インテグレータ光学系と反射型
液晶パネルの組み合わせたものが開示されている。ま
た、特許第２５０５７５８号には、後述する本発明の実
施の形態における図１０のプリズム（フィリップスプリ
ズム）を用いた反射型画像投射装置が開示され、さら
に、特開平１１−１２５８１４号公報には、ｓ偏光反射
を照明光とした際に１／４波長板を挿入するものが開示
されている。
【０００３】図１２にダイクロイックプリズムを色分
離、合成に用いた従来の投射装置の構成例を示す。図１
２において、光源１１０を出た光は、一組のフライアイ
レンズ群１２１、１２２により構成されるインテグレー
タ光学系によって反射型液晶パネル１４１、１４２、１
４３を均一に照明する。照明光の光路中には、偏光子お
よび検光子として機能する偏光ビームスプリッタ１３０
とダイクロイックプリズム１５０が設けられている。
離、合成に用いた従来の投射装置の構成例を示す。図１
２において、光源１１０を出た光は、一組のフライアイ
レンズ群１２１、１２２により構成されるインテグレー
タ光学系によって反射型液晶パネル１４１、１４２、１
４３を均一に照明する。照明光の光路中には、偏光子お
よび検光子として機能する偏光ビームスプリッタ１３０
とダイクロイックプリズム１５０が設けられている。
【０００４】偏光ビームスプリッタ１３０の反射ｓ偏光
は、ダイクロイックプリズム１５０により分光され、各
色光が対応する反射型液晶パネル１４１〜１４３によっ
て変調される。液晶パネル１４１〜１４３からの反射光
は、再度ダイクロイックプリズム１５０によって色合成
され、偏光面が９０°回転した光のみが偏光ビームスプ
リッタ１３０を透過し、投射レンズ１６０を通してスク
リーン１７０に投影される。なお、フィールドレンズ１
２３は、照明光をパネル上に集束、重畳させるものであ
る。
は、ダイクロイックプリズム１５０により分光され、各
色光が対応する反射型液晶パネル１４１〜１４３によっ
て変調される。液晶パネル１４１〜１４３からの反射光
は、再度ダイクロイックプリズム１５０によって色合成
され、偏光面が９０°回転した光のみが偏光ビームスプ
リッタ１３０を透過し、投射レンズ１６０を通してスク
リーン１７０に投影される。なお、フィールドレンズ１
２３は、照明光をパネル上に集束、重畳させるものであ
る。
【０００５】上記インテグレータ光学系は、図１３に示
されるように、第１フライアイレンズ１２１と液晶パネ
ル１４１が共役となるように配置され、フィールドレン
ズ１２３により第１フライアイレンズ１２１の各レンズ
への入射光が液晶パネル全面を照明するように構成され
ている。このとき、光源光が略平行であっても、このイ
ンテグレータ光学系の作用によって、図のように液晶パ
ネル１４１の照明光は入射角分布を持つことになる。
されるように、第１フライアイレンズ１２１と液晶パネ
ル１４１が共役となるように配置され、フィールドレン
ズ１２３により第１フライアイレンズ１２１の各レンズ
への入射光が液晶パネル全面を照明するように構成され
ている。このとき、光源光が略平行であっても、このイ
ンテグレータ光学系の作用によって、図のように液晶パ
ネル１４１の照明光は入射角分布を持つことになる。
【０００６】偏光ビームスプリッタ１３０は、一般に膜
面に対して４５°の入射角を中心に設計するため、入射
角が４５°からずれた光に対しては、偏光分離特性が悪
化し、このためコントラストが低下してしまう。この現
象は、図１２に示したような偏光ビームスプリッタ１３
０の反射光を利用するときに特に顕著であり、入射角が
４５°からずれた光線のｐ偏光の一部が偏光ビームスプ
リッタ１３０で反射されて、液晶パネル１４１に到達す
る。パネルがオフ状態で、偏光面が変化しない場合、こ
の光は偏光ビームスプリッタ１３０を透過し、スクリー
ン上に投影され、コントラスト低下を引き起こす。
面に対して４５°の入射角を中心に設計するため、入射
角が４５°からずれた光に対しては、偏光分離特性が悪
化し、このためコントラストが低下してしまう。この現
象は、図１２に示したような偏光ビームスプリッタ１３
０の反射光を利用するときに特に顕著であり、入射角が
４５°からずれた光線のｐ偏光の一部が偏光ビームスプ
リッタ１３０で反射されて、液晶パネル１４１に到達す
る。パネルがオフ状態で、偏光面が変化しない場合、こ
の光は偏光ビームスプリッタ１３０を透過し、スクリー
ン上に投影され、コントラスト低下を引き起こす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような入射角分
布に伴う偏光ビームスプリッタの偏光分離能の低下は、
図１４のように、偏光ビームスプリッタ１３０の透過ｐ
偏光を入射させる構成とすることである程度改善でき
る。これは、入射角に対して透過光の偏光度低下が少な
いという偏光ビームスプリッタ１３０の特性に起因す
る。しかしながら、この方法においても、小型化のため
に入射角を大きくした場合には、コントラスト低下と表
示むらが発生していた。
布に伴う偏光ビームスプリッタの偏光分離能の低下は、
図１４のように、偏光ビームスプリッタ１３０の透過ｐ
偏光を入射させる構成とすることである程度改善でき
る。これは、入射角に対して透過光の偏光度低下が少な
いという偏光ビームスプリッタ１３０の特性に起因す
る。しかしながら、この方法においても、小型化のため
に入射角を大きくした場合には、コントラスト低下と表
示むらが発生していた。
【０００８】一方、特開平２−２５００２６号公報、特
開平１１−１２５８１４号公報には、偏光ビームスプリ
ッタの反射光を液晶パネルに導く構成において、偏光ビ
ームスプリッタと液晶パネルとの間に１／４波長板を配
置し、コントラストを改善する方法が示されている。こ
れは、斜め入射光の偏光ビームスプリッタからの反射光
（ｓ偏光）の偏光面のずれが、反射型パネルから再度偏
光ビームスプリッタに入射する際に初期のずれ角と逆に
なるのを１／４波長板によって補正するものである。
開平１１−１２５８１４号公報には、偏光ビームスプリ
ッタの反射光を液晶パネルに導く構成において、偏光ビ
ームスプリッタと液晶パネルとの間に１／４波長板を配
置し、コントラストを改善する方法が示されている。こ
れは、斜め入射光の偏光ビームスプリッタからの反射光
（ｓ偏光）の偏光面のずれが、反射型パネルから再度偏
光ビームスプリッタに入射する際に初期のずれ角と逆に
なるのを１／４波長板によって補正するものである。
【０００９】しかしながら、この方法では、入射時のｐ
偏光反射光が入射することに伴うコントラスト低下は避
けられず、特に表示を均一化するためにインテグレータ
光学系を採用し、さらに小型化や、光源の発散光を取り
込むために入射角を大きくした場合には、コントラスト
低下と表示むらが発生するという問題があった。
偏光反射光が入射することに伴うコントラスト低下は避
けられず、特に表示を均一化するためにインテグレータ
光学系を採用し、さらに小型化や、光源の発散光を取り
込むために入射角を大きくした場合には、コントラスト
低下と表示むらが発生するという問題があった。
【００１０】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、インテグレータ光学系を有することに
より、偏光ビームスプリッタへの入射角が大きい反射型
画像投射装置におけるコントラストおよび表示むらを改
良し、小型で高輝度で、表示の均一性に優れた画像投射
装置を提供することを目的とする。
れたものであり、インテグレータ光学系を有することに
より、偏光ビームスプリッタへの入射角が大きい反射型
画像投射装置におけるコントラストおよび表示むらを改
良し、小型で高輝度で、表示の均一性に優れた画像投射
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、少なくとも光源と偏光ビー
ムスプリッタと反射型偏光変調素子と投射レンズとを備
え、光源光を偏光ビームスプリッタに導き、該偏光ビー
ムスプリッタの透過ｐ偏光を反射型偏光変調素子に導き
変調を行い、該反射型偏光変調素子からの反射光を偏光
ビームスプリッタを介して投射レンズに導き投射する画
像投射装置において、インテグレータ光学系を光源と偏
光ビームスプリッタとの間に備え、偏光ビームスプリッ
タと反射型偏光変調素子との間に、遅相軸または進相軸
を該偏光ビームスプリッタの法線と出射光軸とを含む面
に直交させて１／４波長板を設けたことを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、少なくとも光源と偏光ビー
ムスプリッタと反射型偏光変調素子と投射レンズとを備
え、光源光を偏光ビームスプリッタに導き、該偏光ビー
ムスプリッタの透過ｐ偏光を反射型偏光変調素子に導き
変調を行い、該反射型偏光変調素子からの反射光を偏光
ビームスプリッタを介して投射レンズに導き投射する画
像投射装置において、インテグレータ光学系を光源と偏
光ビームスプリッタとの間に備え、偏光ビームスプリッ
タと反射型偏光変調素子との間に、遅相軸または進相軸
を該偏光ビームスプリッタの法線と出射光軸とを含む面
に直交させて１／４波長板を設けたことを特徴とする。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、偏光ビームスプリッタと反射型偏光変調素
子との間にダイクロイックプリズムを備えて成り、ダイ
クロイック膜の反射光路または透過光路に対応して、複
数の反射型偏光変調素子を備えたことを特徴とする。
明において、偏光ビームスプリッタと反射型偏光変調素
子との間にダイクロイックプリズムを備えて成り、ダイ
クロイック膜の反射光路または透過光路に対応して、複
数の反射型偏光変調素子を備えたことを特徴とする。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、偏光ビームスプリッタの入射面とダイクロ
イックプリズムの入射面とが直交して成ることを特徴と
する。
明において、偏光ビームスプリッタの入射面とダイクロ
イックプリズムの入射面とが直交して成ることを特徴と
する。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の発明において、１／４波長板が、偏光ビームスプ
リッタとダイクロイックプリズムとの間に配置されてな
ることを特徴とする。
記載の発明において、１／４波長板が、偏光ビームスプ
リッタとダイクロイックプリズムとの間に配置されてな
ることを特徴とする。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項２から４の
何れか１項に記載の発明において、ダイクロイックプリ
ズムと投射レンズとの間に、透過軸が該ダイクロイック
プリズムからのｓ偏光反射光を透過するように偏光板を
配置したことを特徴とする。
何れか１項に記載の発明において、ダイクロイックプリ
ズムと投射レンズとの間に、透過軸が該ダイクロイック
プリズムからのｓ偏光反射光を透過するように偏光板を
配置したことを特徴とする。
【００１６】請求項６記載の発明は、請求項２から５の
何れか１項に記載の発明において、ダイクロイックプリ
ズムが、フィリップスタイプのプリズムであることを特
徴とする。
何れか１項に記載の発明において、ダイクロイックプリ
ズムが、フィリップスタイプのプリズムであることを特
徴とする。
【００１７】請求項７記載の発明は、請求項２から５の
何れか１項に記載の発明において、ダイクロイックプリ
ズムが、クロスプリズムであることを特徴とする。
何れか１項に記載の発明において、ダイクロイックプリ
ズムが、クロスプリズムであることを特徴とする。
【００１８】〈作用〉本発明によれば、偏光ビームスプ
リッタの透過ｐ偏光を用いることにより、インテグレー
タ光学系を用いた際の入射角分布の大きい照明光学系に
おいてもより高い偏光度の偏光を利用することを可能と
し、さらに１／４波長板によって偏光ビームスプリッタ
と偏光変調素子を往復する光が再度偏光ビームスプリッ
タに入射する際の、オフ時の漏れ光を低減させ、さら
に、オン時の入射角による偏光ビームスプリッタの角度
特性を低減させることにより、高いコントラストと高い
均一性を実現することができる。
リッタの透過ｐ偏光を用いることにより、インテグレー
タ光学系を用いた際の入射角分布の大きい照明光学系に
おいてもより高い偏光度の偏光を利用することを可能と
し、さらに１／４波長板によって偏光ビームスプリッタ
と偏光変調素子を往復する光が再度偏光ビームスプリッ
タに入射する際の、オフ時の漏れ光を低減させ、さら
に、オン時の入射角による偏光ビームスプリッタの角度
特性を低減させることにより、高いコントラストと高い
均一性を実現することができる。
【００１９】また、ダイクロイックプリズムを用いた際
には、上述のような特性に加えて、高い表示品位のカラ
ー画像を表示することができる。
には、上述のような特性に加えて、高い表示品位のカラ
ー画像を表示することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態で用
いられる１／４波長板としては、光学結晶を切り出した
ものおよび樹脂の延伸フィルムなどを好ましく用いる。
レターデーションとしては、１枚のみ用いる場合には、
１１０ｎｍ〜１７０ｎｍ、ダイクロイックプリズムを用
い、各色の光路中に配設する場合には、赤用が９５ｎｍ
〜１３０ｎｍ、緑用が１２０ｎｍ〜１６０ｎｍ、赤用が
１４５ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲のものを好適に用いるこ
とができる。
図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態で用
いられる１／４波長板としては、光学結晶を切り出した
ものおよび樹脂の延伸フィルムなどを好ましく用いる。
レターデーションとしては、１枚のみ用いる場合には、
１１０ｎｍ〜１７０ｎｍ、ダイクロイックプリズムを用
い、各色の光路中に配設する場合には、赤用が９５ｎｍ
〜１３０ｎｍ、緑用が１２０ｎｍ〜１６０ｎｍ、赤用が
１４５ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲のものを好適に用いるこ
とができる。
【００２１】また、各実施の形態で用いられる偏光変調
素子としては、強誘電性液晶や４５°ねじれのツイステ
ッドネマティック型液晶、および誘電異方性が負の液晶
を垂直配向させたＶＡ型の液晶などを基板間に狭持した
液晶ライトバルブを好適に用いるが、電気光学結晶によ
る偏光変調素子をも用いることができる。
素子としては、強誘電性液晶や４５°ねじれのツイステ
ッドネマティック型液晶、および誘電異方性が負の液晶
を垂直配向させたＶＡ型の液晶などを基板間に狭持した
液晶ライトバルブを好適に用いるが、電気光学結晶によ
る偏光変調素子をも用いることができる。
【００２２】さらに、ダイクロイックプリズムとして
は、小型化の点でクロスダイクロイックプリズムを、表
示の均一性でフィリップスタイプのダイクロイックプリ
ズムを好ましく用いることができる。
は、小型化の点でクロスダイクロイックプリズムを、表
示の均一性でフィリップスタイプのダイクロイックプリ
ズムを好ましく用いることができる。
【００２３】図１は、本発明の第１の実施形態による画
像投射装置を示す構成図である。図１において、光源１
０を出た光は、一対のフライアイレンズ２１、２２から
構成されるインテグレータ照明系により反射型偏光変調
素子４１を照明する。３０は偏光ビームスプリッタであ
り、光源１０からの光の透過ｐ偏光が反射型偏光変調素
子４１に入射し、当該反射型偏光変調素子４１からの戻
りｓ偏光が反射光として投射レンズ６０に導かれ、スク
リーン７０に投射されるよう配置している。偏光ビーム
スプリッタ３０と反射型偏光変調素子４１との間には１
／４波長板８１を配置している。１／４波長板８１は、
遅相軸または進相軸を偏光ビームスプリッタ３０の法線
と出射光軸とを含む面に直交させて配置される。
像投射装置を示す構成図である。図１において、光源１
０を出た光は、一対のフライアイレンズ２１、２２から
構成されるインテグレータ照明系により反射型偏光変調
素子４１を照明する。３０は偏光ビームスプリッタであ
り、光源１０からの光の透過ｐ偏光が反射型偏光変調素
子４１に入射し、当該反射型偏光変調素子４１からの戻
りｓ偏光が反射光として投射レンズ６０に導かれ、スク
リーン７０に投射されるよう配置している。偏光ビーム
スプリッタ３０と反射型偏光変調素子４１との間には１
／４波長板８１を配置している。１／４波長板８１は、
遅相軸または進相軸を偏光ビームスプリッタ３０の法線
と出射光軸とを含む面に直交させて配置される。
【００２４】次に、上記構成による動作について説明す
る。まず、偏光ビームスプリッタ３０透過ｐ偏光を反射
型偏光変調素子４１に入射させる構成の機能について説
明する。図２は、偏光ビームスプリッタ３０に垂直に入
射する光に対する透過ｐ偏光と反射ｓ偏光の偏光度を示
したものである。図３は、垂直入射から６°ずれた入射
角で入射した場合の同様の図である。
る。まず、偏光ビームスプリッタ３０透過ｐ偏光を反射
型偏光変調素子４１に入射させる構成の機能について説
明する。図２は、偏光ビームスプリッタ３０に垂直に入
射する光に対する透過ｐ偏光と反射ｓ偏光の偏光度を示
したものである。図３は、垂直入射から６°ずれた入射
角で入射した場合の同様の図である。
【００２５】これらの図から分かるように、入射角が垂
直入射からずれると、反射ｓ偏光の偏光度が極端に低下
することが分かる。一方、透過ｐ偏光に対しては、偏光
度の低下はほとんど見られない。これは、偏光ビームス
プリッタ３０の反射光を偏光変調素子４１に導く構成で
は、インテグレータ光学系を有する入射角分布を持つ照
明光学系ではコントラストが大きくて低下してしまうこ
とを意味する。
直入射からずれると、反射ｓ偏光の偏光度が極端に低下
することが分かる。一方、透過ｐ偏光に対しては、偏光
度の低下はほとんど見られない。これは、偏光ビームス
プリッタ３０の反射光を偏光変調素子４１に導く構成で
は、インテグレータ光学系を有する入射角分布を持つ照
明光学系ではコントラストが大きくて低下してしまうこ
とを意味する。
【００２６】一方、本実施形態で用いる偏光ビームスプ
リッタ３０の透過光を利用する方式では、インテグレー
タ光学系を有する入射角分布を持つ照明光学系において
もコントラスト低下が少ないことを意味する。
リッタ３０の透過光を利用する方式では、インテグレー
タ光学系を有する入射角分布を持つ照明光学系において
もコントラスト低下が少ないことを意味する。
【００２７】次に、１／４波長板８１の機能について説
明する。偏光ビームスプリッタ３０を透過したｐ偏光の
偏光方向は、プリズムに対して垂直入射の場合、偏光分
離膜の入射面（膜法線と系の光軸を含む面）内にあっ
て、光軸に垂直な方向となる。一方、図４に示すように
プリズムに対して垂直からずれた方向から入射する成分
光（Ｌ１）に対しては、入射面内からずれて入射する光
線の偏光方向（ｐ１）には入射面方向からのずれ（α）
が生ずる。
明する。偏光ビームスプリッタ３０を透過したｐ偏光の
偏光方向は、プリズムに対して垂直入射の場合、偏光分
離膜の入射面（膜法線と系の光軸を含む面）内にあっ
て、光軸に垂直な方向となる。一方、図４に示すように
プリズムに対して垂直からずれた方向から入射する成分
光（Ｌ１）に対しては、入射面内からずれて入射する光
線の偏光方向（ｐ１）には入射面方向からのずれ（α）
が生ずる。
【００２８】この偏光が反射型偏光変調素子４１で反射
されて再度偏光ビームスプリッタ３０に入射する際に偏
光方向（ｐ２）は変わらないが、偏光分離面のｐ偏光の
方向（ｐ３）は、逆向きにαずれた方向となるので、一
部の偏光（Ｌ３）が反射され投射レンズに入射する。こ
の光線は本来不要な光成分であるので、表示の黒レベル
を上げ、コントラストを低下させることになる。また、
この漏れ光は入射方向がプリズム法線からずれるほど大
きくなるので、このような問題は特に周辺部で顕著とな
る。
されて再度偏光ビームスプリッタ３０に入射する際に偏
光方向（ｐ２）は変わらないが、偏光分離面のｐ偏光の
方向（ｐ３）は、逆向きにαずれた方向となるので、一
部の偏光（Ｌ３）が反射され投射レンズに入射する。こ
の光線は本来不要な光成分であるので、表示の黒レベル
を上げ、コントラストを低下させることになる。また、
この漏れ光は入射方向がプリズム法線からずれるほど大
きくなるので、このような問題は特に周辺部で顕著とな
る。
【００２９】一方、偏光変調器で偏光面が回転させられ
た光に対しては、一部の光が偏光ビームスプリッタ３０
を透過して光源に戻ることになり、この現象も入射方向
がプリズム法線からずれるほど大きくなるので、このよ
うな問題は特に周辺部で顕著となり、色むらの原因とな
る。
た光に対しては、一部の光が偏光ビームスプリッタ３０
を透過して光源に戻ることになり、この現象も入射方向
がプリズム法線からずれるほど大きくなるので、このよ
うな問題は特に周辺部で顕著となり、色むらの原因とな
る。
【００３０】本実施形態においては、偏光ビームスプリ
ッタ３０と反射型偏光変調素子４１との間に配置される
１／４波長板８１は、偏光ビームスプリッタ３０を出
て、再度戻る光路中に配置され、αだけずれた偏光方向
を−αの方向にずらし、偏光分離膜のｐ偏光の方向と一
致させるように作用する。
ッタ３０と反射型偏光変調素子４１との間に配置される
１／４波長板８１は、偏光ビームスプリッタ３０を出
て、再度戻る光路中に配置され、αだけずれた偏光方向
を−αの方向にずらし、偏光分離膜のｐ偏光の方向と一
致させるように作用する。
【００３１】このような構成をとることにより、オフ状
態の漏れ光Ｌ３を減少させ、コントラストを高めるもの
である。また、反射型偏光変調素子４１で偏光面が９０
°回転したオン状態に対しては、Ｌ３が投射光、Ｌ２が
損失光となるが、この場合にも、１／４波長板８１の作
用によって効果的に投射光を得ることができる。また、
入射角が大きいときの損失光Ｌ２がなくなるため、均一
な表示が可能となる。
態の漏れ光Ｌ３を減少させ、コントラストを高めるもの
である。また、反射型偏光変調素子４１で偏光面が９０
°回転したオン状態に対しては、Ｌ３が投射光、Ｌ２が
損失光となるが、この場合にも、１／４波長板８１の作
用によって効果的に投射光を得ることができる。また、
入射角が大きいときの損失光Ｌ２がなくなるため、均一
な表示が可能となる。
【００３２】図５は、本発明の第２の実施形態による画
像投射装置を示す構成図である。本実施形態は、第１の
実施形態に対して、偏光ビームスプリッタ３０と反射型
偏光変調素子４１との間にダイクロイックプリズムを備
えてなり、ダイクロイック膜の反射光路または透過光路
に対応して、複数の反射型偏光変調素子を備えている。
像投射装置を示す構成図である。本実施形態は、第１の
実施形態に対して、偏光ビームスプリッタ３０と反射型
偏光変調素子４１との間にダイクロイックプリズムを備
えてなり、ダイクロイック膜の反射光路または透過光路
に対応して、複数の反射型偏光変調素子を備えている。
【００３３】図５において、５０はダイクロイックプリ
ズム、４２、４３は第２、第３の偏光変調素子、８２、
８３は第２、第３の１／４波長板である。ダイクロイッ
クプリズム５０を出射した透過ｐ偏光は、ダイクロイッ
クプリズム５０によって分光され、各反射型偏光変調素
子４１〜４３に入射する。反射型偏光変調素子４１〜４
３によって変調された戻りｓ偏光が反射光として投射レ
ンズ６０に導かれるよう配置している。偏光ビームスプ
リッタ３０と反射型偏光変調素子４１〜４３との間に
は、１／４波長板８１〜８３が配置されている。１／４
波長板は、遅相軸または進相軸を偏光ビームスプリッタ
３０の法線と出射光軸とを含む面に直交させて配置され
る。
ズム、４２、４３は第２、第３の偏光変調素子、８２、
８３は第２、第３の１／４波長板である。ダイクロイッ
クプリズム５０を出射した透過ｐ偏光は、ダイクロイッ
クプリズム５０によって分光され、各反射型偏光変調素
子４１〜４３に入射する。反射型偏光変調素子４１〜４
３によって変調された戻りｓ偏光が反射光として投射レ
ンズ６０に導かれるよう配置している。偏光ビームスプ
リッタ３０と反射型偏光変調素子４１〜４３との間に
は、１／４波長板８１〜８３が配置されている。１／４
波長板は、遅相軸または進相軸を偏光ビームスプリッタ
３０の法線と出射光軸とを含む面に直交させて配置され
る。
【００３４】このような構成によって、極めて簡略な構
成でカラー画像を投射可能である。また、上述のよう
に、ダイクロイックプリズム５０の透過ｐ偏光を用い、
ダイクロイックプリズム５０と偏光変調素子４１〜４３
との間に１／４波長板８１〜８３を配置しているため、
高いコントラストで、表示むらの少ないカラー画像投射
装置を得ることができる。
成でカラー画像を投射可能である。また、上述のよう
に、ダイクロイックプリズム５０の透過ｐ偏光を用い、
ダイクロイックプリズム５０と偏光変調素子４１〜４３
との間に１／４波長板８１〜８３を配置しているため、
高いコントラストで、表示むらの少ないカラー画像投射
装置を得ることができる。
【００３５】図６は、本発明の第３の実施形態による画
像投射装置を示す構成図であり、均一性がさらに改良さ
れて成るカラー画像投射装置の構成例を示したものであ
る。図５に示される本発明の第２の実施形態と比較し
て、ダイクロイックプリズム５０のダイクロイック膜と
偏光ビームスプリッタ３０の偏光分離膜の面配置が異な
っている。
像投射装置を示す構成図であり、均一性がさらに改良さ
れて成るカラー画像投射装置の構成例を示したものであ
る。図５に示される本発明の第２の実施形態と比較し
て、ダイクロイックプリズム５０のダイクロイック膜と
偏光ビームスプリッタ３０の偏光分離膜の面配置が異な
っている。
【００３６】図７は、図６に示される画像投射装置の上
面図である。図７では、図６の投射レンズ６０およびス
クリーン７０は省略して示してある。図６では、両者の
入射面（膜法線と光軸を含む面）が直交するように配置
されている。図５の配置では、偏光ビームスプリッタ３
０とダイクロイックプリズム５０の入射面が平行であ
り、両者の入射角依存が相乗する配置であった。これに
対し、本実施形態のように入射面を直交させることによ
り、両者の入射角依存が相乗することがないため、より
均一な表示性能を得ることができる。
面図である。図７では、図６の投射レンズ６０およびス
クリーン７０は省略して示してある。図６では、両者の
入射面（膜法線と光軸を含む面）が直交するように配置
されている。図５の配置では、偏光ビームスプリッタ３
０とダイクロイックプリズム５０の入射面が平行であ
り、両者の入射角依存が相乗する配置であった。これに
対し、本実施形態のように入射面を直交させることによ
り、両者の入射角依存が相乗することがないため、より
均一な表示性能を得ることができる。
【００３７】図８は、本発明の第４の実施形態を示すも
ので、上記第２、第３の実施形態の別の好ましい構成例
を示したものである。図８において、１／４波長板８１
が偏光ビームスプリッタ３０とダイクロイックプリズム
５０との間に配置されている。図８では、第２の実施形
態の図６をもとに説明したが、第２の実施形態の図５で
あっても同様である。このような構成においては、図
２、図３のように波長ごとの１／４波長板の最適化は行
えないものの、同様の効果をより単純な構成で実現でき
る。
ので、上記第２、第３の実施形態の別の好ましい構成例
を示したものである。図８において、１／４波長板８１
が偏光ビームスプリッタ３０とダイクロイックプリズム
５０との間に配置されている。図８では、第２の実施形
態の図６をもとに説明したが、第２の実施形態の図５で
あっても同様である。このような構成においては、図
２、図３のように波長ごとの１／４波長板の最適化は行
えないものの、同様の効果をより単純な構成で実現でき
る。
【００３８】図９は、本発明の第５の実施形態を示すも
ので、コントラストがさらに改良されて成るカラー画像
投射装置の構成例を示したものである。図６の構成に比
べて、ダイクロイックプリズム５０と投射レンズ６０と
の間に偏光板９１が付加されている点で異なる。この偏
光板９１は、上述のような構成でも除去しきれない投射
光中のｐ偏光を除去するために配置される。このため、
偏光板９１の透過軸は、ダイクロイックプリズム５０の
反射ｓ偏光の方向と平行に配置される必要がある。本構
成は、偏光板９１による光吸収を若干伴うため、光量の
損失があるが、さらに高コントラストを要求する用途に
は好ましい構成である。
ので、コントラストがさらに改良されて成るカラー画像
投射装置の構成例を示したものである。図６の構成に比
べて、ダイクロイックプリズム５０と投射レンズ６０と
の間に偏光板９１が付加されている点で異なる。この偏
光板９１は、上述のような構成でも除去しきれない投射
光中のｐ偏光を除去するために配置される。このため、
偏光板９１の透過軸は、ダイクロイックプリズム５０の
反射ｓ偏光の方向と平行に配置される必要がある。本構
成は、偏光板９１による光吸収を若干伴うため、光量の
損失があるが、さらに高コントラストを要求する用途に
は好ましい構成である。
【００３９】図１０は、本発明の第６の実施形態を示
す。本実施形態においては、ダイクロイックプリズム５
０としてフィリップスタイプのプリズムを用いている。
フィリップスタイプのプリズムは、ダイクロイック膜面
に対する入射角が３０°程度と小さくできるため、ダイ
クロイック膜の入射角依存性を小さくすることが可能で
ある。
す。本実施形態においては、ダイクロイックプリズム５
０としてフィリップスタイプのプリズムを用いている。
フィリップスタイプのプリズムは、ダイクロイック膜面
に対する入射角が３０°程度と小さくできるため、ダイ
クロイック膜の入射角依存性を小さくすることが可能で
ある。
【００４０】そこで、本実施形態による偏光ビームスプ
リッタ３０の透過ｐ偏光の利用と、１／４波長板８１〜
８３による入射角依存の小さい光学系と組み合わせるこ
とにより、さらに均一性の高い画像投射装置を得ること
ができる。
リッタ３０の透過ｐ偏光の利用と、１／４波長板８１〜
８３による入射角依存の小さい光学系と組み合わせるこ
とにより、さらに均一性の高い画像投射装置を得ること
ができる。
【００４１】さらに、偏光ビームスプリッタ３０の入射
面とダイクロイック膜の入射面を直交させた本発明の第
７の実施形態としての図１１のような構成にすれば、更
に高い均一性が得られる。
面とダイクロイック膜の入射面を直交させた本発明の第
７の実施形態としての図１１のような構成にすれば、更
に高い均一性が得られる。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、インテグレータ光学系を用いて
いるために高い照度均一性を得られる。インテグレータ
光学系によって入射角分布が大きい照明系においても、
偏光ビームスプリッタの透過ｐ偏光を用いていいるた
め、照明光の偏光度の低下を生じることがなく、高いコ
ントラストと、高い表示の均一性が得られる。
１記載の発明によれば、インテグレータ光学系を用いて
いるために高い照度均一性を得られる。インテグレータ
光学系によって入射角分布が大きい照明系においても、
偏光ビームスプリッタの透過ｐ偏光を用いていいるた
め、照明光の偏光度の低下を生じることがなく、高いコ
ントラストと、高い表示の均一性が得られる。
【００４３】さらに、偏光ビームスプリッタと反射型偏
光変調素子との間に１／４波長板を備えているために、
インテグレータ光学系によって入射角分布が大きくなっ
てもオフ時の漏れ光が少なく、高いコントラストが得ら
れ、また、オン時には高い均一性が得られる。
光変調素子との間に１／４波長板を備えているために、
インテグレータ光学系によって入射角分布が大きくなっ
てもオフ時の漏れ光が少なく、高いコントラストが得ら
れ、また、オン時には高い均一性が得られる。
【００４４】このように請求項１記載の発明によれば、
入射角が大きくなっても高い均一性が得られるとともに
コントラストが高いため、同じ表示品質であれば、より
光路長の短い照明系設計が可能となり、装置を小型化す
ることができる。
入射角が大きくなっても高い均一性が得られるとともに
コントラストが高いため、同じ表示品質であれば、より
光路長の短い照明系設計が可能となり、装置を小型化す
ることができる。
【００４５】請求項２記載の発明によれば、上述の効果
に加えて、高い表示品質のカラー画像投射装置を得るこ
とができる。
に加えて、高い表示品質のカラー画像投射装置を得るこ
とができる。
【００４６】請求項３記載の発明によれば、請求項２の
発明の効果に加えて、更に高いコントラストと、均一性
を得ることができる。
発明の効果に加えて、更に高いコントラストと、均一性
を得ることができる。
【００４７】請求項４記載の発明によれば、装置の構造
の簡略化が図れるため、低コスト化、小型化が可能とな
る。
の簡略化が図れるため、低コスト化、小型化が可能とな
る。
【００４８】請求項５記載の発明によれば、更に高いコ
ントラストと、均一性を得ることができる。
ントラストと、均一性を得ることができる。
【００４９】請求項６記載の発明によれば、ダイクロイ
ックプリズムの角度依存性が小さいため、さらに高コン
トラスト化、均一化が図れる。
ックプリズムの角度依存性が小さいため、さらに高コン
トラスト化、均一化が図れる。
【００５０】請求項７記載の発明によれば、構造の簡略
化が図れるため、装置の小型化、低コスト化が可能とな
る。
化が図れるため、装置の小型化、低コスト化が可能とな
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態による画像投射装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】偏光ビームスプリッタに垂直に入射する光に対
する透過ｐ偏光と反射ｓ偏光の偏光度を示す特性図であ
る。
する透過ｐ偏光と反射ｓ偏光の偏光度を示す特性図であ
る。
【図３】偏光ビームスプリッタに垂直入射から６°ずれ
て入射した光に対する透過ｐ偏光と反射ｓ偏光の偏光度
を示す特性図である。
て入射した光に対する透過ｐ偏光と反射ｓ偏光の偏光度
を示す特性図である。
【図４】プリズムに対して垂直からずれた方向から入射
する光成分光（Ｌ１）に対しては入射面内からずれて入
射する光線の偏光方向（ｐ１）に入射面方向からのずれ
（α）が生じることを示す構成図である。
する光成分光（Ｌ１）に対しては入射面内からずれて入
射する光線の偏光方向（ｐ１）に入射面方向からのずれ
（α）が生じることを示す構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による画像投射装置を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による画像投射装置を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図７】図６の上面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態による画像投射装置を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図９】本発明の第５の実施形態による画像投射装置を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態による画像投射装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態による画像投射装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１２】従来の投射装置の第１の構成図である。
【図１３】インテグレータ光学系の構成図である。
【図１４】従来の投射装置の第２の構成図である。
【符号の説明】 １０ 光源 ２１、２２ フライアイレンズ ２３ フィールドレンズ ３０ 偏光ビームスプリッタ ４１〜４３ 反射型偏光変調素子 ５０ ダイクロイックプリズム ６０ 投射レンズ ７０ スクリーン ８１〜８３ １／４波長板
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも光源と偏光ビームスプリッタ
と反射型偏光変調素子と投射レンズとを備え、光源光を
前記偏光ビームスプリッタに導き、該偏光ビームスプリ
ッタの透過ｐ偏光を前記反射型偏光変調素子に導き変調
を行い、該反射型偏光変調素子からの反射光を前記偏光
ビームスプリッタを介して前記投射レンズに導き投射す
る画像投射装置において、 インテグレータ光学系を前記光源と前記偏光ビームスプ
リッタとの間に備え、前記偏光ビームスプリッタと前記
反射型偏光変調素子との間に、遅相軸または進相軸を該
偏光ビームスプリッタの法線と出射光軸とを含む面に直
交させて１／４波長板を設けたことを特徴とする画像投
射装置。 - 【請求項２】 前記偏光ビームスプリッタと前記反射型
偏光変調素子との間にダイクロイックプリズムを備えて
成り、ダイクロイック膜の反射光路または透過光路に対
応して、複数の反射型偏光変調素子を備えたことを特徴
とする請求項１記載の画像投射装置。 - 【請求項３】 前記偏光ビームスプリッタの入射面と前
記ダイクロイックプリズムの入射面とが直交して成るこ
とを特徴とする請求項２記載の画像投射装置。 - 【請求項４】 前記１／４波長板が、前記偏光ビームス
プリッタと前記ダイクロイックプリズムとの間に配置さ
れてなることを特徴とする請求項２または３に記載の画
像投射装置。 - 【請求項５】 前記ダイクロイックプリズムと前記投射
レンズとの間に、透過軸が該ダイクロイックプリズムか
らのｓ偏光反射光を透過するように偏光板を配置したこ
とを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の画
像投射装置。 - 【請求項６】 前記ダイクロイックプリズムが、フィリ
ップスタイプのプリズムであることを特徴とする請求項
２から５の何れか１項に記載の画像投射装置。 - 【請求項７】 前記ダイクロイックプリズムが、クロス
プリズムであることを特徴とする請求項２から５の何れ
か１項に記載の画像投射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318546A JP2002122811A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 画像投射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318546A JP2002122811A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 画像投射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002122811A true JP2002122811A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18797152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000318546A Pending JP2002122811A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 画像投射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002122811A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009051029A1 (ja) * | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Nikon Corporation | プロジェクタ装置 |
| JP2009098493A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Nikon Corp | プロジェクタ装置 |
| JP2009103807A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Nikon Corp | プロジェクタ装置 |
| JP2012083764A (ja) * | 2011-11-10 | 2012-04-26 | Nikon Corp | プロジェクタ装置 |
| JP2016513288A (ja) * | 2013-02-26 | 2016-05-12 | マイクロソフト テクノロジー ライセンシング，エルエルシー | ニアアイディスプレイ用の光学システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211418A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | Seiko Epson Corp | 光学装置 |
| JPH03249639A (ja) * | 1990-02-27 | 1991-11-07 | Victor Co Of Japan Ltd | 液晶プロジェクタ |
| JP2000111864A (ja) * | 1998-10-08 | 2000-04-21 | Sony Corp | 投射型表示装置及び投射型表示装置の調整方法 |
-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000318546A patent/JP2002122811A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009051029A1 (ja) * | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Nikon Corporation | プロジェクタ装置 |
| JP2009098493A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Nikon Corp | プロジェクタ装置 |
| CN101779163B (zh) * | 2007-10-18 | 2012-07-04 | 株式会社尼康 | 投影仪装置 |
| US8537290B2 (en) | 2007-10-18 | 2013-09-17 | Nikon Corporation | Projector apparatus |
| JP2009103807A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Nikon Corp | プロジェクタ装置 |
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