JP2003149734A - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JP2003149734A
JP2003149734A JP2001348831A JP2001348831A JP2003149734A JP 2003149734 A JP2003149734 A JP 2003149734A JP 2001348831 A JP2001348831 A JP 2001348831A JP 2001348831 A JP2001348831 A JP 2001348831A JP 2003149734 A JP2003149734 A JP 2003149734A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶プロジェクタにおいてランプが高ワッテ
ージ化した場合に起こる偏光板および誘電体蒸着膜にお
ける熱問題を解決する手段を提供する。 【解決手段】 液晶プロジェクタにおいて従来、偏光板
とともにフィールドレンズ等に蒸着されていた誘電体蒸
着膜はランプの高ワッテージ化に伴い、発熱源となって
しまう。本件では偏光板と誘電体蒸着膜を隣接させず透
明部材を介在させることにより熱を逃がし、この問題を
解決する。また、自由曲面鏡と組み合わせることで部品
点数を増やすことなく冷却を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は映像をスクリーン等
に拡大投影する液晶プロジェクタの光学系において用い
られている偏光板の冷却に関する技術である。
【0002】
【従来の技術】従来例の上面図を図3に示す。1は光源
であり、例えば高輝度超高圧ランプ、メタルハライドラ
ンプ等を含む。ランプを出た光はリフレクタ2により反
射し、碁盤の目状に配置されたレンズ群の集まりである
第一フライアイレンズ3に入力され、全反射ミラー5に
より反射された光はさらに第2フライアイレンズ4によ
り集光された各光束は偏光変換素子4に入射し、偏光方
向がそろえられた光は、コンデンサレンズ7により集光
され次に青周波数帯域を反射する誘電体ミラー8に導か
れる。光路長さを短くする効果のある凹レンズ10を透
過した青色光は全反射ミラー11により反射させられ、
フィールドレンズ20及び入射側偏光板23を透過し青
色液晶パネル26に到達する。青反射誘電体8を透過し
た光は緑周波数帯域を反射する緑反射誘電体ミラーによ
って緑光と赤光に分離される。反射された緑色光はフィ
ールドレンズ19及び入射側偏光板22を透過し緑色液
晶パネル25に到達する。透過した赤色光はフィールド
レンズ14、18、リレーレンズ16、全反射ミラー1
5,16によって赤入射偏光板18を透過した後、液晶
パネルに到達する。液晶パネルに到達した光は液晶パネ
ルにて画像信号に対応した光強度に変調された後、透過
後、出射側偏光板27、28、29を透過し、誘電体膜
を蒸着したクロスプリズム27で色合成される。さらに
プリズムを出射した光は投射レンズ31によってスクリ
ーン上に拡大投影される。三色の青色液晶パネル26、
緑色液晶パネル25、赤色液晶パネルに到達する光はラ
ンプの分光分布と誘電体膜のカット波長によって規定さ
れるが、色純度を上げるために不必要な光を取り除くト
リミングフィルタが必要となる。この波長帯を取り除く
誘電体膜は光の入射角度によってカット波長に影響を及
ぼされるため、通常は主光線束が平行に近い所に使用さ
れる。一般的に液晶パネル付近は主光線束が最も平行に
近くなる場所であるため、液晶パネルに近い入射側偏光
板の基板や、フィールドレンズに貼り付けられることが
多かった。この場合、図2に示すようにトリミングフィ
ルタ32はフィールドレンズ18,19,20の平板側
に蒸着され、さらにその上から偏光板21,22,23
が貼られたりしていた。偏光板の冷却に関しては、フィ
ールドレンズの下部から例えばファン33によって冷却
が行われる。しかしながら従来まではランプ自体の発光
効率が低く誘電体の蒸着膜の熱吸収が偏光板に与える影
響について充分指摘されるに至っていなかった。一般に
液晶プロジェクタでは結晶タイプの偏光板ではなく、有
機高分子材料で作られたフイルムの偏光板が用いられ
る。誘電体蒸着膜に反射タイプのものを用いても、熱吸
収が発生する。近年、0.7インチや0.9インチの小
型液晶を用いた液晶プロジェクタにおいても150Wや
200Wのランプが用いられ、さらなるランプの高ワッ
テージ化が予想される。偏光板の耐久温度付近に偏光板
温度が上昇した場合、これらの熱吸収は偏光板の冷却に
とって非常に不利となるという問題点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで本件に関しては
偏光板と誘電体蒸着膜とを離間させる(隣接させない)
ことによりこの問題を解消する。誘電体膜を蒸着したガ
ラス部材をパネル付近以外の主光線束が略平行になって
いる部位に配置する。または偏光板と誘電体膜の間に透
明部材を介在させ、偏光板の間隔を変更させることによ
り誘電体膜で発生した熱量を透明部材に逃がすことが可
能となり冷却が促進されるので、偏光板の冷却条件に有
利となる。このとき照明光学系におけるフィールドレン
ズと、反射鏡を一体化し、自由曲面鏡とすることにより
部品点数の減少と省スペース化が図れ、偏光板の冷却効
率の向上を同時に行うことが可能となる。
【0004】
【発明の実施の形態】(実施形態1)本発明における第
1の実施形態として、図1において、フィールドレンズ
18に偏光板21と隣接する形で蒸着されていた誘電体
膜32を別の透明部材、例えばガラス板に蒸着し、赤光
路のリレー系における主光線の略平行となる位置に配置
する。図においてガラス基板13がこれにあたる。これ
により誘電体膜による熱吸収は赤入射側の偏光板21で
は起きなくなるので、偏光板21の冷却に都合がよくな
る。
【0005】(実施形態2)さらに本発明における第2
の実施形態として、図1において、フィールドレンズ1
8に貼られていた偏光板21を別の部材、例えばサファ
イア基板、蛍石、ガラス板等の両面平板等に貼り付け、
フィールドレンス18の光出射側もしくは入射側に配置
する。この場合、図4に示すように偏光板21は液晶パ
ネル側に貼られ、その反対側に誘電体膜が蒸着される。
この際、偏光板と誘電体膜は隣接することなく、間には
介在物が存在することになる。よって、誘電体膜の吸収
によって発生した熱は直接偏光板に伝わることなく介在
物が冷却を冷却を促進することができるので、偏光板2
1の冷却には都合がよくなる。この基板69は例えばフ
ァン71等によって発生した冷風により冷却される。
【0006】(実施形態3)しかしながら実施形態1及
び実施形態2の手法では、従来例に比べて偏光板や誘電
体膜を蒸着する基板部品が必要となるため、部品点数が
増えてしまう。そこで本発明の第3の実施形態である投
射型表示装置の上面図を図3に示す。41は光源であ
り、例えば高輝度超高圧ランプ、メタルハライドランプ
等を含む。ランプを出た光はリフレクタ42により反射
し、碁盤の目状に配置されたレンズ群の集まりである第
一フライアイレンズ43に入力され、全反射ミラー45
により反射された光はさらに第2フライアイレンズ44
により集光された各光束は偏光変換素子46に入射し、
偏光方向がそろえられた光は、コンデンサレンズ47に
より集光され次に青周波数帯域を反射する誘電体ミラー
48に導かれる。光路長さを短くする効果のある凹レン
ズ49を透過した青色光は全反射ミラー51により反射
させられ、フィールドレンズ63及び入射側偏光板53
を透過し青色液晶パネル57に到達する。青反射誘電体
ミラー48を透過した光は緑周波数帯域を反射する緑反
射誘電体ミラー52によって緑光と赤光に分離される。
反射された緑色光はフィールドレンズ62及び入射側偏
光板54を透過し緑色液晶パネル56に到達する。透過
した赤色光は従来例で示した赤光路のリレーレンズ系の
代わりに自由曲面ミラー33,34及び凹面鏡によって
入射側偏光板に導かれる。それぞれの色光の液晶パネル
を透過し変調された光は出射側偏光板58、59、60
を通り、光強度の画像分布となって色合成プリズム64
によって色合成され、投射レンズ65によってスクリー
ン上に拡大投影される。ここで自由曲面ミラー67は従
来例図3のリレーレンズ14、平面反射鏡15の組合わ
さったものと考えられ、また自由曲面ミラー66は従来
例図3のフィールドレンズ18と平面反射鏡17が組合
わさった物と考えられる。よってフィールドレンズ18
及びリレーレンズ14が不要となるため、この位置に実
施形態2に示した両面平板部材に偏光板及び誘電体膜を
蒸着した基板を配置する。この基板61は例えばファン
71等によって発生した冷風により冷却される。これに
より、従来例よりも部品点数を増やすことなく効率的な
偏光板の冷却が可能となる。
【0007】(実施形態4)実施形態3においては赤光
路においてトリミングする方法について述べたが、不要
な波長帯は緑波長から赤波長まで分布している。よって
不要な波長帯の中心の波長で緑色光と赤色光を分解し、
さらに緑色光の光路及び赤色光の光路の両方においてト
リミングフィルタを通過させ、不要光を除去する手法で
あっても良い。この場合は例えば、実施形態3に示した
青反射誘電体ミラーを緑反射誘電体ミラーとし、緑反射
誘電体ミラーを青反射誘電体ミラーとする。それに合わ
せて液晶パネル及び偏光板、プリズムの誘電体膜なども
変更する。さらに緑光のフィールドレンズ51とフィー
ルドレンズ63を組み合わせて自由曲面鏡とすることに
よってフィールドレンズ63が不要となり、その位置に
両面平板部材を配置することができる。両面平板部材に
は液晶パネル側に偏光板を貼り付け、反対側の面に誘電
体膜を蒸着する。これにより部品点数は従来より増える
ことなく誘電体膜によって不要光をカットする事がで
き、さらに誘電体膜の吸収するエネルギーを赤光路と緑
光路に分配しつつ、偏光板と誘電体膜の間には冷却を促
進する介在物があるため偏光板を効率良く冷却可能な液
晶プロジェクタを構成することができる。
【0008】(実施形態5)以上、偏光板と誘電体蒸着
膜を隣接させることなく、例えば偏光板を透明基板に貼
り付け、その反対側の面に誘電体膜を蒸着する手段につ
いて述べてきたが、ランプの発光効率と、冷却効率のバ
ランスによって、誘電体蒸着膜の熱が仲介の基板を伝わ
る間に冷却されずに偏光板まで到達してしまう場合は、
基板の厚さを厚くしたり、基板の大きさを変更すること
によって、誘電体蒸着膜で吸収した熱が偏光板に伝わり
にくくすることができる。一般的に厚みが厚いほど有利
である。さらに基板の表面積が偏光板の面積に対して大
きければ大きいほど冷却には有利となる。さらに基板の
面積を誘電体膜の蒸着されている面積より大きくするこ
とによって、発生する熱は最小限に押さえることが可能
となり、冷却に対して有利となる。また、偏光板を貼り
付ける基板としてはガラスより熱伝導率の高いサファイ
アや蛍石を用いることによって冷却条件が有利となる。
【0009】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明において
は、偏光板と誘電体蒸着膜とを離間させる(隣接させな
い)ことにより偏光板の熱問題を解消する。誘電体膜を
蒸着したガラス部材をパネル付近以外の主光線束が略平
行になっている部位に配置する方法や、照明光学系にお
けるフィールドレンズと、反射鏡を一体化し、自由曲面
鏡とし、フィールドレンズの位置に偏光板及び誘電体が
蒸着された基板を配置することにより部品点数の増加を
防ぎ省スペース化が図れ、同時に偏光板の冷却効率の向
上を行うことが可能となる。また、偏光板と誘電体膜の
間に透明部材を介在させ、基板の厚みを変更することに
より偏光板と蒸着膜の間隔を変更させることが可能とな
り、誘電体膜で発生した熱量を透明部材に効果的に逃が
すことによって偏光板の冷却を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態1,2における液晶プロジ
ェクタの光学系上面図である。
【図2】この発明の実施形態3,4,5における液晶プ
ロジェクタの光学系上面図である。
【図3】この発明の実施形態3,4,5における偏光板
を貼り付け誘電体膜を蒸着する平行平板基板の側面図で
ある。
【図4】従来例における液晶プロジェクタの光学系上面
図である。
【図5】従来例における偏光板を貼り付け誘電体膜を蒸
着する平行平板基板の側面図である。
【符号の説明】
1 光源 2 レンズ 3 第一フライアイレンズ 4 第二フライアイレンズ 5 全反射ミラー 6 偏光変換素子 7 コンデンサレンズ 8 青反射誘電体ミラー 9 凹レンズ 10 凹レンズ 11 青全反射ミラー 12 赤透過誘電体ミラー 13 赤トリミング誘電体膜 14 フィールドレンズ 15 全反射ミラー 16 リレーレンズ 17 全反射ミラー 18 フィールドレンズ 19 フィールドレンズ 20 フィールドレンズ 21 入射側赤偏光板 22 入射側緑偏光板 23 入射側青偏光板 24 赤液晶パネル 25 緑液晶パネル 26 青液晶パネル 27 出射側赤偏光板 28 出射側緑偏光板 29 出射側青偏光板 30 クロスプリズム 31 投射レンズ 32 赤トリミング誘電体膜 33 ファン 41 光源 42 レンズ 43 第一フライアイレンズ 44 第二フライアイレンズ 45 全反射ミラー 46 偏光変換素子 47 コンデンサレンズ 48 青反射誘電体ミラー 49 凹レンズ 50 凹レンズ 51 青全反射ミラー 52 緑反射誘電体ミラー 53 入射側青偏光板 54 入射側緑偏光板 55 赤液晶パネル 56 緑液晶パネル 57 青液晶パネル 58 出射側赤偏光板 59 出射側緑偏光板 60 出射側青偏光板 61 入射側赤偏光板 62 フィールドレンズ 63 フィールドレンズ 64 プリズム 65 投射レンズ 66 自由曲面鏡 67 自由曲面鏡 68 凹面鏡
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) G02F 1/1335 520 G02F 1/1335 520 G03B 21/14 G03B 21/14 Z 21/16 21/16 33/12 33/12 Fターム(参考) 2H049 BA02 BA17 BA43 BB03 BB11 BB62 BB66 BC12 BC22 2H088 EA16 HA13 HA18 HA21 HA24 MA20 2H091 FA05X FA08X FA08Z FA14Y FA26X FA41X LA04 LA11 LA15

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を3色に分離する色分離手
    段と、3色に分離した光に対して特定の波長帯域の光を
    透過もしくは反射させる誘電体膜と、偏光をそろえる偏
    光素子と、偏光状態を変化させる光変調器とを具備し、
    前記誘電体膜と前記偏光素子とを離間させたことを特徴
    とする投射型表示装置。
  2. 【請求項2】 光源からの光を3色に分離する色分離手
    段と、3色に分離した光に対して特定の波長帯域の光を
    透過もしくは反射させる誘電体膜と、偏光をそろえる偏
    光素子と、偏光状態を変化させる光変調器とを具備し、
    前記偏光素子と前記誘電体膜との間に透明部材を有する
    ことを特徴とする投射型表示装置。
  3. 【請求項3】 光源からの光を3色に分離する色分離手
    段と、3色に分離した光に対して特定の波長帯域の光を
    透過もしくは反射させる誘電体膜と、偏光をそろえる偏
    光素子と、偏光状態を変化させる光変調器とを具備し、
    前記偏光素子と前記誘電体膜の間に透明部材を有し、前
    記透明部材の光入射面及び出射面がそれぞれ平板である
    ことを特徴とする投射型表示装置。
  4. 【請求項4】 光源からの光を3色に分離する色分離手
    段と、3色に分離した光に対して特定の波長帯域の光を
    透過もしくは反射させる誘電体膜と、偏光をそろえる偏
    光素子と、偏光状態を変化させる光変調器とを具備し、
    該光変調器に光を導く鏡面と、前記偏光素子と前記誘電
    体膜との間に透明部材とを有し、前記透明部材の光入射
    面及び出射面がそれぞれ平板であって、前記鏡面は少な
    くとも一つが曲面形状を有することを特徴とする投射型
    表示装置。
  5. 【請求項5】 光源からの光を3色に分離する色分離手
    段と、3色に分離した光に対して特定の波長帯域の光を
    透過もしくは反射させる誘電体膜と、偏光をそろえる偏
    光素子と、偏光状態を変化させる光変調器とを具備し、
    前記偏光素子と前記誘電体膜との間に透明部材を有し、
    前記透明部材の面積が蒸着された前記誘電体膜の面積に
    対して大きいことを特徴とする投射型表示装置。
  6. 【請求項6】 光源からの光を3原色に分離する色分離
    手段と、3原色に分離した光に対して特定の波長帯域の
    光を通過もしくは反射させる誘電体膜と、偏光をそろえ
    る偏光素子と、偏光状態を変化させる光変調器とを具備
    し、該光変調器に光を導く鏡面を有し、前記誘電体膜は
    該鏡面に取り付けられ、該鏡面は曲面形状を有すること
    を特徴とする投射型表示装置。
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US10/261,538 US6919992B2 (en) 2001-10-01 2002-09-30 Color separating-combining optical system, image display optical system, and projection image display apparatus
US11/144,151 US7158308B2 (en) 2001-10-01 2005-06-03 Color separating-combining optical system, image display optical system, and projection image display apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013033135A (ja) * 2011-08-02 2013-02-14 Seiko Epson Corp プロジェクター

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