JP2003131231A

JP2003131231A - 液晶プロジェクタ装置

Info

Publication number: JP2003131231A
Application number: JP2001331744A
Authority: JP
Inventors: Hideki Oshima; 秀樹大島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】積層波長板とダイクロックプリズムやダイク
ロックミラーを用い、光の利用効率を向上させることを
目的とする。【解決手段】本願の液晶プロジェクタ装置は、白色光
を発生する光源と、前記光源からの光を反射するリフレ
クタと、前記リフレクタからの光の偏光方向をそろえる
偏光変換素子と、前記偏光素子を通過した光の特定波長
域の偏光方向をほぼ90度回転する積層波長板と、該積層
波長板を透過した光の3原色における第1の原色と、第2
及び第3の原色を分離するダイクロイックプリズムと、
前記ダイクロイックプリズムを透過した第1の光の偏光
方向をほぼ90度回転させる波長板とを備え、前記ダイク
ロイックプリズムを透過した第1の光と反射された第2及
び第3の光とが所定の角度で液晶パネルに入射すること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
装置に関するものであり、特に単板式カラーフィルター
レス方式の液晶プロジェクタ装置の光利用率及びスクリ
ーン品位向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】1つのパネルを使用する液晶プロジェク
タには、カラーフィルタによってＲＧＢを再現する方法
と、液晶パネル内部のマイクロレンズによってＲＧＢを
再現する方法の2つがある。前者の場合、構造的には簡
単でコストが安くできるが、カラーフィルタによる光損
失が大きく、また信頼性の面から明るくする事が難し
い。後者の場合、特開平４−６０５３８号などに開示さ
れるように、構造的には複雑化し、コストが高くなる
が、光の損失が少なくカラーフィルタ方式に比べ約3倍
の明るさを確保できる。

【０００３】図６に従来のカラーフィルタレス方式の例
を示す。光源１０１より出射された光は利用効率の向上
目的により、偏光変換素子１０２によって、単一偏光に
変換され第1のダイクロイックミラー６０１に入射す
る。このダイクロイックミラー６０１によって赤色光の
み反射され、他の色光は透過される。透過された光は第
2のダイクロイックミラー６０２によって緑色光が反射
され、青色光は透過する。透過された青色光は６０３の
ミラーによって反射される。それぞれのミラーにより反
射された各色光はマイクロレンズ付液晶パネル１０７に
それぞれ所定の角度で入射される。マイクロレンズと入
射角度の関係により、液晶パネル内部の異なった画素を
通過し、投影レンズ１０８を介してスクリーン１０９に
拡大投影される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
技術では光を分離するダイクロイックミラーの特性をＰ
偏光、Ｓ偏光のいずれかで設計するしかなく、Ｓ偏光の
場合、各ダイクロイックミラーの反射特性を高くできる
反面透過特性を悪くしてしまう。Ｐ偏光の場合は前述の
逆の特性となってしまう。つまり、色分離特性としては
反射する光に関してはＳ偏光、透過する光に関してはＰ
偏光になるものが望まれる。

【０００５】また、このカラーフィルタレス方式では前
述のように第1のダイクロイックミラーによる反射光は
１回の反射だが、第２のダイクロイックミラーによる反
射光は１回の反射と２回の透過、そして第３のミラーに
よる反射光は１回の反射と４回の透過で液晶パネルに入
射するように光の損失が大きい。

【０００６】図７に第１のダイクロイックミラー特性、
図８に第２のダイクロイックミラー特性を示す。偏光変
換素子からの光をＳ偏光で設計した場合、第１のダイク
ロイックミラーで反射された光は良好だが、第２、第３
のダイクロイックミラーに対する透過光特性が悪くな
り、特に第３のダイクロイックミラーからの反射光量損
失が大きくなる。また、Ｐ偏光で設計した場合には各ダ
イクロイックミラーを反射した各色光量相対バランスは
向上するが、ダイクロイックミラーの立ち上がりカット
特性が悪くなり、第２、第３の反射光の色純度が悪くな
る、という問断点があった。

【０００７】そこで、かかる課題を解決するために、本
願発明は積層波長板とダイクロックプリズムやダイクロ
ックミラーを用い、光の利用効率を向上させることを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願第１の発明にかかる液晶プロジェクタ装置は、
白色光を発生する光源と、前記光源からの光を反射する
リフレクタと、前記リフレクタからの光の偏光方向をそ
ろえる偏光変換素子と、前記偏光素子を通過した光の特
定波長域の偏光方向をほぼ90度回転する積層波長板と、
該積層波長板を透過した光の3原色における第1の原色
と、第2及び第3の原色を分離するダイクロイックプリズ
ムと、前記ダイクロイックプリズムを透過した第1の光
の偏光方向をほぼ90度回転させる波長板とを備え、前記
ダイクロイックプリズムを透過した第1の光と反射され
た第2及び第3の光とが所定の角度で液晶パネルに入射す
ることを特徴とする。

【０００９】あるいは、本願第２の発明にかかる液晶プ
ロジェクタ装置は、白色光を発生する光源と、前記光源
からの光を反射するリフレクタと、前記リフレクタから
の光の偏光方向をそろえる偏光変換素子と、前記偏光素
子を通過した光の特定波長域の偏光方向をほぼ90度回転
する積層波長板と、該積層波長板を透過した光の3原色
における第1の原色と、第2と第3の原色を分離するダイ
クロイックプリズムと、ダイクロイックプリズムにより
反射された第2及び第3の光の偏光方向をほぼ90度回転さ
せる各々の波長板とを備え、前記ダイクロイックプリズ
ムを透過した第1の光と反射された第2及び第3の光とが
所定の角度で液晶パネルに入射することを特徴とする。

【００１０】また、上記液晶プロジェクタ装置におい
て、ダイクロイックプリズムをダイクロイックミラーに
置き換えても同様の目的を達成でき、さらに、ダイクロ
ックミラーで構成することによりコストが半分程度とな
り、さらに安価に液晶プロジェクタ装置を提供すること
が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１、図２及び図５を用いて、本
発明における第１の実施形態を示す。図１，２中の１０
１は白色光源、白色光源からの光は利用効率向上の目的
から偏光変換素子１０２により、単一方向に偏光され、
積層波長板１０３を透過する。この積層波長板は、数十
枚の厚みの異なる波長板をそれぞれ任意の角度に重ね合
わせる構成であり、強度を上げるためにガラス等の透明
基材でサンドイッチ上に保持している場合もある。数十
枚の厚みの異なる波長板とそれぞれの任意の重ね合わせ
角度により、位相差が生じ希望する波長光を任意に回転
できる光学素子となる。このような素子の例として、特
表平１１−５０４４４１に開示されている。

【００１２】この図の場合の積層波長板１０３は任意の
光の偏光方向を９０度回転する機能を有している。白色
光が積層波長板１０３を透過した後、赤色と青色光はＳ
偏光に、緑色光はＰ偏光に変換される。よって、白色光
はダイクロイックプリズム１０４で、緑色光は透過、赤
色と青色光は反射と各々分離されることとなる。この
時、ダイクロイックプリズム１０４の分光特性は図５に
示すように、緑色光がＰ偏光、赤色と青色光がＳ偏光に
なっている事から、緑帯域の透過領域と赤、青帯域の反
射領域がそれぞれ大きくなっている事がわかる。

【００１３】次に、ダイクロイックプリズム１０４によ
り透過された緑色光は、波長板１０５によりＰ偏光から
Ｓ偏光に変換され、液晶パネル１０７の垂直に入射され
る。また、ダイクロイックプリズムによって反射された
Ｓ偏光の赤色と青色光は、１０６のミラーにより反射さ
れ、所定の入射角度で液晶パネル１０７に入射する。液
晶パネルにはマイクロレンズがついており、このマイク
ロレンズと入射角度の関係により、液晶パネル内部の異
なった画素を通過し、投影レンズ１０８を介してスクリ
ーン１０９に拡大投影される。

【００１４】本発明のプロジェクタ装置により、単一偏
光で光学部品設計が可能となり、従来例のようなダイク
ロイックミラーを反射、透過する方式の課題を解決でき
る。つまり偏光の違いによるダイクロイックミラーの光
量損失を防ぐ事ができ、カット特性も良好にする事がで
きるのでスクリーン投影時の明るさと品位の向上が可能
となる。

【００１５】図３に第２の実施形態を示す。ダイクロイ
ックプリズムからの色分離は実施形態１と同じである。
ダイクロイックプリズム１０４により透過された緑色光
は、Ｐ偏光のまま液晶パネル１０７の垂直に入射され
る。また、ダイクロイックプリズムによって反射された
Ｓ偏光の赤色と青色光は、１０６のミラーにより反射さ
れ、その後の光路に配置された波長板３０１、３０２に
よってＳ偏光からＰ偏光に変換され、所定の入射角度で
液晶パネル１０７に入射する。Ｓ偏光の方が反射特性が
高いために、波長板３０１、３０２をミラー１０６の後
に配置したが、部品配置の観点からミラーの前に配置で
きることは言うまでも無い。

【００１６】液晶パネルにはマイクロレンズがついてお
り、このマイクロレンズと入射角度の関係により、液晶
パネル内部の異なった画素を通過し、投影レンズ１０８
を介してスクリーン１０９に拡大投影される。この場合
でも実施形態１と同様の効果が得られる。

【００１７】図4はダイクロイックプリズムの代わりに2
枚のダイクロイックミラー４０１、４０２を配置した場
合の構成図を示す。この場合、２枚のダイクロイックミ
ラーを組み合わせる事により、ダイクロイックプリズム
１個よりコスト的に有利になる。また、液晶パネル出射
後の光路にダイクロイックミラーを配置した場合に不具
合となる２枚のダイクロイックミラー重ね部分（ミラー
厚み分）のスクリーンへの映り込みは、図のようにダイ
クロイックミラーを液晶パネルに入射する前に配置する
事により解消できる。そして、結果的に実施形態１，２
と同様の効果が得られる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、カラーフィルタレ
ス方式の液晶プロジェクタにおいて、本発明によれば、
積層波長板とダイクロイックプリズムまたはダイクロイ
ックミラーを用いる事により、光の利用効率ロスを抑え
る事と光学部品性能向上が可能となり、結果的にスクリ
ーン投影時の明るさと品位の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願第１の発明にかかる構成図である。

【図２】図１の構成図にかかる偏光特性図である。

【図３】本願第２の発明にかかる構成図である。

【図４】本発明の他の実施形態にかかる構成図である。

【図５】本発明に係るクロスプリズム及びクロスダイク
ロイックミラーの分光特性図である。

【図６】従来のカラーフィルタレス方式に係る構成図で
ある。

【図７】従来例の赤色光反射ダイクロイックミラーの偏
光特性図である。

【図８】従来例の赤緑色光反射ダイクロイックミラーの
偏光特性図である。

【符号の説明】

１０１白色光源１０２偏光変換素子１０３積層波長板１０４ダイクロイックプリズム１０５波長板１０６ミラー１０７液晶パネル１０８投影レンズ１０９スクリーン３０１、３０２波長板４０１、６０１赤色光反射ダイクロイックミラー４０２青色光反射ダイクロイックミラー６０２赤緑色光反射ダイクロイックミラー６０３ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】白色光を発生する光源と、前記光源から
の光を反射するリフレクタと、前記リフレクタからの光
の偏光方向をそろえる偏光変換素子と、前記偏光素子を
通過した光の特定波長域の偏光方向をほぼ90度回転する
積層波長板と、該積層波長板を透過した光の3原色にお
ける第1の原色と、第2及び第3の原色を分離するダイク
ロイックプリズムと、前記ダイクロイックプリズムを透
過した第1の光の偏光方向をほぼ90度回転させる波長板
とを備え、前記ダイクロイックプリズムを透過した第1
の光と反射された第2及び第3の光とが所定の角度で液晶
パネルに入射することを特徴とする液晶プロジェクタ装
置。
【請求項２】白色光を発生する光源と、前記光源から
の光を反射するリフレクタと、前記リフレクタからの光
の偏光方向をそろえる偏光変換素子と、前記偏光素子を
通過した光の特定波長域の偏光方向をほぼ90度回転する
積層波長板と、該積層波長板を透過した光の3原色にお
ける第1の原色と、第2と第3の原色を分離するダイクロ
イックプリズムと、ダイクロイックプリズムにより反射
された第2及び第3の光の偏光方向をほぼ90度回転させる
各々の波長板とを備え、前記ダイクロイックプリズムを
透過した第1の光と反射された第2及び第3の光とが所定
の角度で液晶パネルに入射することを特徴とする液晶プ
ロジェクタ装置。